植物根际促生菌促生特性研究进展

根际微生物组是决定农作物健康状况的关键因素之一,也是调节农作物与生物和非生物环境相互作用的重要因素。植物根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR)为农作物宿主提供了多种有益作用,通过化学交流以复杂的方式与农作物、土壤相互作用,进而促进农作物生长。本文综述了PGPR对农作物的促生机制、PGPR与农作物的互作及其在农业实践中的应用,并展望了PGPR在农业实践中应用的发展趋势,以期为今后PGPR的应用和研究提供新的思路和理论支撑。     

植物根际促生菌的筛选及鉴定

【目的】植物根际促生菌(PGPR)和植物的互作关系往往不稳定,PGPR菌群有可能提高菌株对野外环境的适应性。为此,本文根据PGPR促生机制的多样性,从不同植物根际土壤进行了PGPR的筛选及鉴定。【方法】首先,按照固氮、解磷、解钾、拮抗6种常见病原真菌,同时能在植物根际定殖为基本初筛标准,然后在实验室条件下测定初筛菌株的多项促生能力(PGP),最后通过生理生化试验和16SrRNA基因序列分析对所筛菌株进行鉴定。【结果】从江苏扬州、盐城等地土壤样品筛选出14株PGPR,具有体外抑菌、产NH3、产IAA、产HCN、产嗜铁素、解磷、溶钾、固氮以及产抗生素等促生能力。分类鉴定结果显示:7株属于假单胞菌属(Pseudomonas)、3株属于类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、2株为芽孢杆菌属(Bacillus)、1株为布克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、1株为欧文氏菌属(Erwinia)。【结论】所筛细菌具有多种促生能力,且能在根际定殖,为进一步构建多功能PGPR广适菌群提供菌株资源。     

多功能植物根际促生菌对东北黑土区玉米的促生效果

应用微生物肥料改良土壤是提高土壤及化肥养分利用率的重要途径之一,但微生物肥料的效果受作物及生态条件的影响较大,目前适合东北地区玉米生产的微生物肥料应用研究较少。本研究针对我国东北黑土类型及气候特点,从当地玉米根际土中筛选分离出5株具有不同程度的合成生长素(IAA)、溶磷、解钾、产铁载体等多功能的植物根际促生菌MZ1、MZ2、MZ3、MZ4和MZ5;生态适应性研究发现5株菌均有不同程度的耐盐、耐干旱、耐酸碱以及耐农药等特性;16S rRNA基因序列分析鉴定出它们分别属于鞘氨醇单胞菌、肠杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌和根瘤菌;玉米田间试验结果显示,在减施50%氮肥的条件下, 与不接种对照相比,接种MZ1、MZ3和MZ5可增产19.9%~25.0%。因此,MZ1、MZ3和MZ5具有发展为适合东北地区土壤和气候环境的玉米微生物肥料的潜力。     

植物根际促生菌诱导植物耐盐促生作用机制

土壤盐渍化是全球性土地荒漠化的主要表现形式之一.在自然和人类活动的不断干扰下,受盐渍化影响的土地面积不断增加,严重制约着农业发展,威胁着生态安全.植物根际促生菌(PGPR)是指生活在根际土壤或依附于植物根系的有益细菌,它既可提高植物的耐盐性使其适应盐渍生境,又可利用其与宿主植物间的相互作用来改良盐渍化土地.阐述了盐胁迫...     

巨菌草根部促生菌的筛选及其促生效应

为进一步开发植物促生菌,该研究以巨菌草根部为主要材料进行巨菌草促生菌的筛选,采用解磷、固氮和产IAA等筛选标准对初筛菌株分别进行多项促生能力的测定。通过形态观察、生理生化特性和16S rDNA序列同源性分析对促生效果最好的菌株YB-07进行分类和鉴定,分别测定其促生能力后从中筛选出促生效应强的11个菌株进行盆栽试验,并通过对这些菌株单独回接和多菌混接的小麦盆栽试验测定其对小麦的促生效应。结果表明:从巨菌草根部分离得到了101株促生菌株,分类鉴定结果显示菌株YB-07归属于根瘤菌属(Rhizobium),其溶磷量为20.1 mg·L^-1、产IAA量为23.7mg·L^-1,同时具有产氨能力。盆栽试验测定结果显示,多菌混合接种对小麦的促生效应在株高、干重、鲜重和叶绿素含量上,分别较对照组增加了24.49%、31.84%、28.06%和34.14%。单菌接种对小麦的促生表现在株高、干重、鲜重和叶绿素含量上,分别较对照组增加了13.54%、20.45%、16.84%和35.19%。所筛选到的菌株具有良好的促生长作用,能为进一步构建巨菌草促生菌菌群提供良...     

烤烟根际烟碱降解细菌的多样性及其促生特性分析

【背景】挖掘兼具烟碱降解和植物根际促生细菌(Plant Growth-Promoting Rhizobacteria,PGPR)功能的细菌资源,有助于保护土壤质量,实现绿色种植。【目的】分析烤烟根际细菌多样性,筛选可降解高浓度烟碱的PGPR。【方法】采用纯培养法在选择性培养基上分离烟碱降解细菌。通过BOXA1R-PCR分析技术、16SrRNA基因测序及系统发育树构建,对菌株的遗传多样性和分类学地位进行分析。进一步评价了菌株的吲哚乙酸(Indole-3-Acetic Acid,IAA)活性、溶磷能力、病原菌拮抗能力等PGPR指标,以筛选出高效PGPR,最后通过盆栽试验验证其促生效果。【结果】分离得到58株烟碱降解细菌,根据BOXA1R-PCR指纹图谱选取11株菌进行16S rRNA基因序列测定,结果表明,58株菌分别属于芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、拉乌尔菌属(Raoultella)和短波单胞菌属(Brevundimonas)4个属,以芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌属。58株细菌中48.28%的菌株可产IAA,27.59%具备溶磷能力,37.93%具备纤维素降解能力,G2-13、G2-3及HT2-8因促生与抗病特性突出而被筛选为目标功能菌。盆栽试验结果表明,G2-13菌株对幼苗生长的促进作用明显,可使株高与地上部鲜重分别增加33.05%与53.32%。【结论】烤烟根际存在较为丰富多样的烟碱降解细菌,它们在种植业上具有潜在的应用价值。     

辣椒根际促生菌的分离筛选及抗病促生特性研究

获得辣椒根际促生菌(Plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)并探究其抗病促生特性。采用固氮、无机磷和有机磷培养基从江苏省徐州市采集的辣椒根际土壤中分离筛选根际促生菌株(PGPR),通过形态特征及16S rDNA序列分析进行菌株鉴定,对菌株的固氮、解磷、分泌3-吲哚乙酸(IAA)能力及对4种辣椒病害病原菌抗病能力进行探究。得到13株辣椒PGPR菌株,经鉴定分别属于Bacillus、Pseudomonas、Lelliottia、Siccibacter、Achromobacter、Microbacterium和Paenibacillus;13株PGPR菌株均有固氮功能;其中7株可解有机磷,分别属于Lelliottia、Bacillus、Siccibacter、Microbacterium、Paenibacillus;5株可解无机磷,分别属于Lelliottia、Bacillus、Siccibacter、Pseudomonas;3株具有分泌IAA能力,分别属于Lelliottia、Siccibacter、Bacillus;5株具有抗病能力,分别属于B...     

玉米根际高效溶磷菌的筛选、鉴定及促生效应研究

为获得玉米根际高效溶磷促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)并明确其促生特性,采用选择培养方法从玉米根际土壤筛选出优良PGPR 菌株,测定其溶磷及分泌吲哚乙酸(IAA)的能力,并对优良菌株进行鉴定;采用盆栽试验研究菌株的促生作用。结果分离到2 株优良PGPR 菌株CH07和FD11,其溶磷量分别为368.5 mg/L和321.5 mg/L,产IAA量分别为30.93 mg/L和15.93 mg/L。形态学特征、生理生化特征和16S rDNA 序列分析结果表明,CH07为芽孢杆菌属(Bacillus aryabhattai),FD11为链霉菌属(Streptomyces maritimus)。最后通过盆栽试验对这2株细菌分离物的促生效果进行比较,结果发现,CH07、FD11,尤其是CH07与FD11的复合物,对苋菜的株高及地上部鲜重有积极作用,可作为研制生物肥料的优良菌株资源。     

烟草根际可培养微生物多样性及防病促生菌的筛选

【背景】根际微生物在植物根部生态系统中扮演着重要角色,影响着植物的营养吸收和健康生长。【目的】了解常年不发病烟田烤烟品种K326根际可培养微生物的多样性,筛选具有防病促生功能的菌株,为烟草病害绿色防控提供资源。【方法】采用传统培养方法对烟草根际土壤中的细菌和真菌进行分离鉴定,评价菌株的促生特性及病原菌拮抗能力,并进一步验证典型菌株对盆栽烟苗的促生效果。【结果】共获得261株微生物菌株,包括160株细菌和101株真菌。经分子鉴定,细菌中以变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为主要类群;真菌中以子囊菌门(Ascomycota)和毛霉菌门(Mucoromycota)为主要类群。在属水平上,细菌以假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)为主,真菌以曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)为主。从不同种水平上进一步选择44株细菌为代表菌株,发现它们均具有不同程度的吲哚-3-乙酸(Indole-3-Acetic Acid,IAA)产生能力,9株能够溶解有机磷,16株能够溶解无机磷,13株产生铁载体,14株产...     

石油污染土壤中植物根际促生菌的筛选及特性分析

以1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一氮源,从黑龙江省大庆地区石油污染土壤的狼尾草根际土壤中分离筛选出2株产ACC脱氨酶的细菌,F4-1和F4-2。对分离的菌株进行生理生化和16S rDNA序列鉴定,确定F4-1为肠杆菌属(Enterobactersp.),F4-2为克雷伯菌属(Klebsiellasp.)。菌株F4-1的ACC脱氨酶活性为(1.40±0.17)μmolα-KA.(mg Pr.h)-1,高于F4-2的(1.03±0.03)μmolα-KA.(mg Pr.h)-1。随着L-Trp浓度的增加,菌株F4-1和F4-2的吲哚乙酸(IAA)合成量相应增加,总体上看F4-1的IAA合成能力高于F4-2。F4-1合成嗜铁素的能力也高于F4-2。     

棉花根际亲和性高效促生细菌的分离筛选

为了从棉花根际土壤筛选能与棉花凝集素具有亲和作用的高效促生细菌,以选择性培养基从棉花根部初步筛选具有固氮能力、解磷能力及解钾能力的促生细菌,再以异硫氰酸磺(FITC)标记的棉花凝集素为复筛工具,从棉花根际促生细菌中筛选能与棉花凝集素结合的亲和性菌株,分别挑选2株固氮菌、2株解磷细菌和2株解钾细菌作为微生物肥料接种到棉花根部进行盆栽试验.观察其在根部定殖情况.结果是在选择性平板上有20%～30%的菌株具有凝集素染色阳性.盆栽试验显示,接种的6株亲和性菌株能在棉花根部成功定殖,根际细菌数量约是灭活对照的`0倍.通过初步鉴定,固氮菌株N1111为固氮菌属(Azotobacter),N2121属于德克斯氏菌属(Derxia);解磷菌株P2126属于黄单胞菌属(Xanthomonas),P1108菌株为假单胞菌属(Pseudomonas);解钾菌株K2204和K2116属于芽孢杆菌属(Bacillus).     

4株茶树根际促生菌菌株的鉴定及促生作用

【背景】根际促生菌可以促进植物生长、提高植物抗性。茶树根际具有特殊的根土微生物生境,可以获得具促生作用的有益微生物。【目的】探究4株茶树根际促生菌菌株的分类地位及促生作用,筛选优良的根际促生菌菌株。【方法】通过形态、生理生化特征、16S rRNA基因序列同源性比对鉴定4株茶树根际促生菌,采用钼锑抗比色法测定溶磷量,通过比色法测定ACC脱氨酶活性、CAS法测定产铁载体能力、Salkowski法测定产IAA (Indoleacetic acid)的能力进行促生作用研究,通过盆栽实验测试白菜、空心菜、苋菜及水稻的株高及鲜重以分析促生效应。【结果】鉴定KKS-6-N1为放射型土壤杆菌(Agrobacteriumradiobacter), KKS-7-N7为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),GD3为Pseudomonashunanensis,GD12为弯曲芽孢杆菌(Bacillusflexus)。固氮菌株KKS-6-N1可产铁载体;固氮菌株KKS-7-N7具有解磷及产铁载体能力,分泌的IAA含量高达101.29mg/L;解钾菌株GD3具溶磷能力,分泌的ACC脱氨酶酶活为8.09μmol/(mg·h),相对铁载体含量为0.31;具固氮解钾性能的菌株GD12分泌的ACC脱氨酶活性为14.46μmol/(mg·h)。盆栽试验表明,4个菌株对白菜、空心菜、苋菜的株高和鲜重均有明显促进作用,尤以GD3效果更甚。【结论】茶树根际促生菌菌株Pseudomonas hunanensis GD3促生作用显著,具有开发成微生物菌肥的潜力。     

棉花根际固氮菌、解磷菌及解钾菌的相互作用

目的通过对棉花根际促生细菌N2126、P1108和K2116菌株单独接种和混合接种,根据这些菌株的固氮、解磷、解钾能力和细胞数量的变化,了解它们之间的相互作用。方法将这3株菌株设置4个不同的组合:N2126+P1108、P1108+K2116、N2126+K2116及N2126+P1108+K2116,分别测定培养液中全氮含量,水溶性磷、钾含量和细胞数量。结果P1108对N2126的生长有促进作用但抑制K2116的生长,N2126和K2116之间存在拮抗作用。N2126、P1108和K2116混合培养后,三者细胞数量分别占培养液中细胞总数的6.4%、89.2%和4.4%;培养液中的全氮含量比不接种时下降了0.7%;水溶性磷、钾含量比不接种时分别增加了19.0%和12.2%。结论P1108为3株菌株混合培养时的优势菌株,3株菌株混合培养有助于磷、钾释放。     

肠杆菌FYP1101对盐胁迫下小麦幼苗的促生效应

【背景】中国盐碱地面积大、分布广、类型丰富,主要分布在东北、西北、华北及滨海地区,近年来的研究表明通过生物治理方式接种植物根际促生菌可提高植物对盐胁迫的抗性,从而加速盐碱地治理。【目的】初步揭示肠杆菌(Enterobacter sp.)FYP1101对盐胁迫下小麦幼苗的促生效应和机理,以期为该菌株的田间应用提供理论依据。【方法】基于涂布划线技术,以植酸磷培养基进行分离纯化,分别以Ashby培养基、无机磷培养基进行具有固氮、解无机磷能力细菌的初筛,之后对纯化所得细菌进行固氮、解植酸磷、解无机磷、产铁载体、产1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶、产吲哚乙酸(IAA)能力的分析;基于16S r RNA基因序列对FYP1101做初步分类鉴定;设置3种处理(施加含FYP1101的颗粒菌肥,FP;施加不含菌的空载体颗粒,NK;颗粒菌肥和空载体颗粒都不施加的空白处理,CK),采用盆栽试验分析不同处理下的盐胁迫小麦生长性状及其根际土理化性质变化。【结果】共分离得到96株菌,其中一株编号为FYP1101的菌株耐盐性达8%,且具有较强的固氮能力[固氮酶活性为2.59 nmol C2H4/(h?mg蛋白)]、解植酸磷能力(2.70μg/m L)、解无机磷能力(4.29μg/m L)、产铁载体能力(D/d为2.88)、ACC脱氨酶活性[7.32μmolα-丁酮酸/(h·mg蛋白)]、产IAA能力(24.93 mg/L);基于16S r RNA基因序列,将FYP1101鉴定为Enterobacter属的菌株;FP相比NK和CK处理,显著提高了盐胁迫下小麦的叶绿素含量及地上和地下的生物量(提高约19%-54%),显著增加了根长(增幅约46%);根际土有机质和速效氮含量也显著提高,提高约52%-98%,根际土p H略降低(0.12和0.17),盐度升高约40%。【结论】Enterobacter sp.FYP1101具有多种植物促生特性,可显著影响盐胁迫下小麦幼苗根形态的建成,提高根际土营养、降低小麦对盐的吸收,促进小麦幼苗生长,在促进植物适应逆境胁迫方面具有良好的应用潜力。     

Recovery of plant growth-promoting rhizobacteria from sodium alginate beads after 3 years following storage at 4 °C

Two plant growth-promoting bacteria, Bacillus subtilis and Pseudomonas corrugata, immobilized in a sodium alginate based formulation were evaluated for their survival, viability and plant growth-promoting ability after 3 years of storage at 4 °C. Populations of both of the bacterial isolates recovered from the immobilized sodium alginate beads were in the order of 10⁸ cfu g⁻¹. The plant-based bioassay indicated that the plant growth promotion ability of both of the bacterial isolates was equal to those of fresh broth-based formulations. The bacterial isolates retained the root colonization, and antifungal and enzyme activities in the alginate-based formulation during storage.     

Phylogeny of sulfate-reducing bacteria(1)

Three starvation regimes (a deficient culture medium, a saline buffer solution and distilled water) were evaluated for their possible effect on cell surface characteristics of Azospirillum lipoferum 1842 related to the initial adsorption of the bacterium to surfaces. The bacteria survived for 7 days in all media although they did not multiply. Upon transfer from a rich growth medium (nutrient agar) to starvation conditions, cell surface hydrophobicity dropped sharply but recovered its initial value within 24 to 48 h, except in phosphate-buffered saline, the length of the recovery period depending on the starvation medium. Starvation affected the sugar affinity of the A. lipoferum cell surface mainly towards p-aminophenyl-alpha-D-mannopyranoside, to a lesser extent to glucose, but not to other monosaccharides tested. Starvation changed the concentration of several cell surface proteins but did not induce the synthesis of new ones. The cell surface hydrophobic protein (43 kDa) of A. lipoferum 1842 was unaffected by any starvation treatment for a period of up to 48 h, but later disappeared. These data showed that starvation is not a major factor in inducing changes in the cell surface which lead to the primary phase of attachment of Azospirillum to surfaces.     

新疆木碱蓬(Suaeda dendroides)根际耐盐促生细菌的筛选及鉴定

【背景】新疆是全国最大的盐渍化土壤分布区,土壤盐渍化严重影响作物生长,耐盐促生菌可以有效改善土壤肥力,提高作物抗逆性,促进植物生长,提高土壤利用率。【目的】分离筛选获得木碱蓬(Suaeda dendroides)根际土壤中耐盐促生菌菌株,对优良促生作用的菌株进行分子鉴定,挖掘微生物资源,为微生物菌剂的研制奠定基础。【方法】采用传统的分离方法筛选获得木碱蓬根际耐盐微生物,采用\"三级筛选体系\"筛选获得耐盐促生菌菌株,用CTAB法提取菌株DNA,对菌株16S rRNA基因测序进行系统发育分析,确定耐盐促生菌菌株的分类地位。【结果】从木碱蓬根际共分离获得耐盐微生物58株,8株具有固氮活性,解磷活性菌株12株,具有解钾活性菌株15株,产IAA活性的菌株3株,具有较强产氨活性的菌株2株。经过促生平板筛选,菌株GTZW50-5和MH-F促进了拟南芥生长,表现出较好的促生效果,通过小麦盆栽试验,菌株GTZW50-5对小麦的根长以及株高具有显著的促生作用,在一定程度上提高了植物体内的叶绿素含量。MH-F菌株对小麦的根系具有较显著的促生作用,且对小麦的叶绿素及脯氨酸含量在不同盐浓度下都有所提高。经过系统发育分析,GTZW50-5与Bacillus vallismortis (AY603658)序列相似度达到99.43%,鉴定属于Bacillus vallismortis,MH-F与Enterobacterludwigii(JTLO01000001)序列相似度为98.34%,鉴定属于Enterobacter属。【结论】菌株GTZW50-5与MH-F均具有较好的促生效果,这为耐盐微生物资源的开发和利用提供了理论依据。     

Identification of rhizobacteria from maize and determination of their plant-growth promoting potential

During the growing season of 1986, the rhizobacteria (including organisms from the ectorhizosphere, the rhizoplane and endorhizosphere) of 20 different maize hybrids sampled from different locations in the Province of Quebec were inventoried by use of seven different selective media. Isolates were characterized by morphological and biochemical tests and identified using the API20E and API20B diagnostic strips.Pseudomonas spp. were the prominent bacteria found in the rhizoplane and in the ectorhizosphere.Bacillus spp. andSerratia spp. were also detected, but in smaller numbers. In the endorhizosphere,Bacillus spp. andPseudomonas spp. were detected in order of importance. Screening for plant growth-promoting rhizobacteria was carried out in three soils with different physical and chemical characteristics. The results depended on the soil used, but two isolates (Serratia liquefaciens andPseudomonas sp.) consistently caused a promotion of plant growth.Contribution no. 350 of the Research Station, Agriculture Canada, Sainte-Foy, Quebec.