盐碱地柠条根围土壤解磷真菌、内生解磷细菌的研究及根围土壤细菌群落结构分析

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在盐碱滩地的改良过程中,柠条具有提升土壤供氮、供磷、供钾的潜力。本文以大同盆地盐碱地上种植的柠条灌木林为研究对象,从根围土壤中分离筛选出具有高效解磷能力的真菌,对其进行分子生物学鉴定,确定其进化地位,并进一步研究其解磷能力,确定该菌对北方盐碱地中的无机磷源有较好解磷效果,这种解磷能力是可以长期维持的,对土壤磷素循环有关键作用;其次以盐碱地上种植的柠条根系作为研究对象,利用研磨法,涂布于无机磷固体培养基,从而分离筛选出具有解磷能力的内生细菌,利用分子生物学技术分析其生物学进化地位,并且分离筛选出一株解磷效果较好的细菌进行实时荧光定量PCR反应,研究该菌株基因在柠条根围土壤、柠条根际土壤以及柠条根系内的分布情况;最后以盐碱地土壤和种植柠条后的盐碱土壤作为研究对象,利用分子生序技术分析两种土壤中细菌多样性,比较种植柠条后盐碱土壤微生物群落的变化。本研究内容可以为生物磷肥的开发提供有效的菌种资源,并且进一步说明了柠条在改良盐碱土壤环境过程中有至关重要的作用。本研究主要获得以下结论:1.利用无机磷固体培养基作为筛选基质,将柠条根围土壤稀释后涂布培养,获得一株具有解磷圈较大的真菌,利用分子生物技术对其进行菌种鉴定,将测得序列于NCBI中的blast进行比对分析,确定其为黑曲霉(Aspergillus niger),同源性高达100%。经过168小时连续测定无机磷培养基的pH值、溶液中速效磷含量、菌丝体重量以及菌体的吸磷量,研究了该菌株的解磷能力。结果表明:随着培养时间的延长,培养液的pH值从7.0下降到2.0,溶液中速效磷的含量最终增加到4.7mg,菌体的自身吸磷量则由5.4mg下降到了0.5mg,培养36-48h后其各项指标达均趋于稳定状态。由此可见,该菌体可以充分利用溶液中的难溶性磷源,经过自身代谢后将其转化成为可被地上植物吸收利用的有效磷。2.同样是利用无机磷固体培养基作为筛选基质,将柠条根系于无菌的研钵中加入无菌蒸馏水磨碎,涂布于无机磷固体培养基上培养,筛选了四株解磷圈较大的细菌进行纯化和保藏,利用分子生物学实验技术对其进行分离鉴定后,将测序结果于NCBI中的blast进行比对分析,确定该四株菌为成团泛菌(Pantoea vagans)和假单胞菌(Pseudomonas sp.),并与已知的解磷细菌一同绘制系统发育树,研究结果发现该四株菌与已知菌株的进化地位差异较大,可以作为新的菌种资源以供后期生物肥料的研究使用:以其中一株C9作为研究对象,利用Real Time PCR反应对柠条根围土壤柠条跟际土壤以及柠条根系中该菌种的基因数量检测,发现该基因在三种样品中的数量为:柠条根围土壤<柠条跟际土壤<柠条根系,由此可见,柠条根系可以分泌某物质为该种解磷细菌提供生长环境,并缓缓渗透到周围土壤环境,从而逐渐改善盐碱生态环境。3.利用酶切分析法对原生盐碱土壤和种植柠条后的盐碱土壤的细菌多样性分析,研究结果表明:在种植柠条后的盐碱土壤中在土壤细菌群落结构保持基本稳定的前提下,会产生花生根瘤菌(Bradyrhizobium sp.)和固氮螺旋菌(Azospirillum sp.),而该两种菌均对于土壤的改良起到重要的作用。因此,可以进一步确定柠条对于改善盐碱环境有很强的功能。
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