基于根际营养利用能力的植物根际促生菌的筛选及促生效应研究

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优良菌种是微生物肥料的基础,根际竞争能力是微生物肥料菌株发挥作用的前提,筛选的植物根际促生菌必须要能较好地适应于植物的根际环境。本研究利用玉米、黄瓜、番茄三种作物的根系分泌物为初筛培养基的营养源,从相对应作物的根际土壤样品中分离筛选能利用根系分泌物快速生长的菌株,通过测定所筛菌株的促生特性,进一步结合平皿幼苗促生试验复筛优良菌株,并通过盆栽试验评价促生效果及对所筛菌株进行系统鉴定。最后选择JScG、SCmB、XJmG、SDtG四株芽孢杆菌进行针对不同作物的根际定殖能力研究、液体发酵培养基组分优化、根际促生微生物肥料研制并研究其盆栽促生效果。所获主要结果如下:1.PGPR菌株初筛共获得24株菌株,它们均可在以植物根系分泌物为唯一营养来源的培养基上迅速生长,且具有溶磷、产NH3、产IAA及产嗜铁素等一种或多种促生性能。其中具有产氨能力的14株,占所筛菌株的58.3%;可产IAA的20株,占所筛菌株的83.3%,菌株JScB的IAA产量最大,达到了 73.28 mg L-1;可产铁载体的12株,占所筛菌株的50%;具有溶解有机磷能力的15株,占所筛菌株的62.5%;所筛各菌株均有一定的溶解无机磷的能力,但差异很大,溶磷量范围在19.14-200.05 mg L-1。根据平皿幼苗促生试验,最终复筛出12株PGPR菌株。其中对玉米有促生作用的根际细菌为SCmB、SCmD、NMGmA、XJmG;对番茄有促生作用的根际细菌为SDtC、SDtG、GZtB、GZtE;对黄瓜有促生作用的根际细菌为HNcB、HNcH、JScB、JScG。2.将复筛得到的12株PGPR菌株用于盆栽试验,分别回接至宿主植物玉米、黄瓜、番茄根际,生长40d后其株高、生物量、根系形态(总根长、根表面积等)和叶绿素含量等显著高于不接菌对照,经16SrDNA分子鉴定,5株为芽孢杆菌属(Bacillus spp.);3株为剑菌属(Ensifer spp.);2株为根瘤菌属(Rhizobium spp.);1株为苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.);1株为微杆菌属(Microbacterium sp.)。其中,在玉米盆栽试验中,菌株SCmB促生效果最好,其次为XJmG;在番茄盆栽试验中,促生效果最好的菌株为GZtB,其次为SDtG;在黄瓜盆栽试验中,促生效果最好的菌株为HNcB,其次为JScB和JScG。上述促生效果好的7株菌中,有4株是芽孢杆菌,能产生耐热抗逆的芽孢,是根际促生微生物肥料研发的理想菌种,故选择SCmB、XJmG、SDtG、JScG四株芽孢杆菌进行深入研究。3.测定了 JScG、SCmB、XJmG、SDtG四株芽孢杆菌的生物膜形成及对玉米、黄瓜、番茄三种作物的根际定殖能力。其中菌株SDtG和JScG的生物膜形成能力最强,SCmB次之,XJmG最弱。在限菌砂培定殖试验中,SCmB菌株在玉米根际的定殖能力最强,达到了 9.29×106CFUg-1根;SDtG和JScG在黄瓜根际的定殖能力最强,分别达到了 4.69×106CFU g-1根和4.12×106CFU-1根;XJmG在番茄根际的定殖能力最强,达到了 8.07× 1 06 CFU g-1 根。4.利用单因素试验和正交试验对四株芽孢杆菌的液体发酵培养基组分进行了优化,菌株JScG和SCmB液体发酵培养基的最优配比为糖蜜3%,复合氮源0.6%,氯化钠0.5%,氯化钙0.1%,硫酸锰0.05%;XJmG最优配比为糖蜜2.5%,复合氮源0.6%,氯化钠0.5%,磷酸二氢钾0.1%,氯化钙0.1%,硫酸镁0.1%,硫酸锰0.05%;SDtG最优配比为糖蜜3%,复合氮源0.6%,氯化钠0.25%。5.根据四株芽孢杆菌在液体发酵培养基中的生长曲线,选择了 72 h的液体发酵液进行了根际促生微生物肥的初步制作,即用腐熟堆肥吸附10%(v/w)液体发酵液制作四种微生物肥料,其芽孢数在5.0×108 CFU g-1干重,施用0.5%的微生物肥料于玉米和番茄根际,生长35 d后其株高、生物量、根系形态(总根长、根表面积等)等显著高于对照,其中菌株SCmB对玉米的促生效果最好,菌株XJmG对番茄的促生效果最好。
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