生物固氮是自然界中最环保与高效的固氮形式,与农业生产密切相关,直接关系到能源、粮食、人口和环境等问题,因而日益受到重视,其中固氮微生物的研究更是生物固氮研究的主体。目前,固氮微生物在作物生长中的应用研究较为广泛,但在我国传统中药材种植的应用研究较少。我国名贵中药材铁皮石斛(Dendrobium candidum wall.ex lindl.)是兰科石斛属(Dendrobium SW.)植物,多生长于贫瘠的岩石缝隙,对其氮素营养来源及其与固氮微生物的相关性研究较少。本论文以两株具有固氮活性的菌株为对象,在分析其生物学特性的基础上,探索了这些菌株对我国传统名贵中药材铁皮石斛生长的影响,拟为解决铁皮石斛种植过程中生长缓慢、药材品质低等问题提供依据,进而为铁皮石斛的绿色种植提供技术支撑。铁皮石斛内生菌ZJSH1由本实验室分离自野生铁皮石斛根部,前期试验表明其可以在无氮培养基上生长,具有固氮活性。经生理生化鉴定和分子鉴定,该菌属于少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)。内生菌ZJSH1对铁皮石斛组培苗的生长有较好的促进作用,茎长和鲜重分别增加8.6%和7.5%,多糖含量增加0.6%,表明内生菌ZJSH1对铁皮石斛产量和品质都有较好的影响。对内生菌ZJSH1的促生机制进行分析,采用微量凯氏固氮法检测该菌的固氮活性,发现该菌在实验室培养条件下的固氮能力为1.15mg·L-1；采用液-质联用检测该菌分泌生长素的能力,发现该菌可产生水杨酸(SA)、吲哚-3-乙酸(IAA)、玉米素(Zeatin)、脱落酸(ABA)等有利于植物生长的激素。进一步分析该菌在铁皮石斛组培苗中的定植情况及其对植株激素含量的影响,发现该菌可在组培苗内定植,并有效刺激植株分泌激素,其中SA、ABA、IAA、c-ZR和IAA-Asp等激素的含量明显高于对照组植株。少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)主要用于环境保护和工业生产,但在农业生产中的应用鲜有报道,本结果对拓展该属菌株的应用提供了依据。土壤自生固氮菌KNP414是一株由本实验室分离、保存并已完成全基因组测序的胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)。该菌的重要生物学特性在于它在无氮培养条件下可产大量荚膜多糖,而多糖具有促进免疫和抗性及保护固氮菌的固氮酶活性等功能。探索土壤自生固氮菌KNP414对铁皮石斛组培苗生长的影响,结果表明实验组植株的茎长和鲜重分别比对照提高4.6%和6.5%,表明KNP414对铁皮石斛的组培苗生长具有一定的促进作用。经测定,菌株KNP414的固氮活性为4.71mg·L-1。其次,分析了不同碳源、氮源、不同金属离子及培养条件对菌株KNP414产多糖的影响,结果发现碳源、K+浓度和CaCO3浓度是影响多糖产量的三个主要因素。设计正交实验进行分析,结果表明土壤自生固氮菌KNP414产多糖的最佳培养基组合为2.0%蔗糖,0.10%K2HPO4,0.01%CaCO3(其它组分为0.05%MgSO4·7H2O,0.00005%FeCl3)。综上所述,两株固氮性细菌对铁皮石斛均有一定的促进作用,但菌株的固氮活性与其促生作用的直接相关性还有待后续进一步的实验验证。这些促生菌株尤其是内生菌ZJSH1在铁皮石斛优质种苗生产、提高人工栽培铁皮石斛的产量与品质中具有一定的应用潜力,值得深入研究与开发。