联合固氮菌叶面接种剂的优化及其在玉米叶际的定殖

【背景】联合固氮菌由于不具有宿主专一性,在土壤、叶际中广泛存在,对生态系统氮素供应有着重要贡献,它还可以通过分泌生长激素等间接作用促进植物生长,可作为重要的农业生产菌剂。土壤接种剂由于受土著微生物的竞争和土壤抑菌物质等的影响,接种效果不稳定,难以推广使用。相比于土壤环境,叶际生境相对简单且表面积巨大,进行叶际接种是固氮菌剂推广应用的一个新思路。【目的】优化联合固氮菌菌株W12接种添加剂,制备液体接种剂并研究其在玉米叶际的定殖效果。【方法】对菌株W12进行菌落PCR测序,构建系统发育树并确定分类地位。分别在培养液中添加不同浓度梯度的羧甲基纤维素(Carboxymethyl cellulose,CMC)和甘油(Glycerol,Gly),测量菌株W12生长曲线和固氮酶活性,优化添加剂浓度并制备液体接种剂,对接种剂的有效保存时间进行检测。将接种剂喷洒到玉米叶际,测量其对玉米产量和植株含氮量的影响,并通过低氮培养基进行回收计数。【结果】固氮菌菌株W12的16S r RNA基因序列与变栖克雷伯氏菌(Klebsiella variicola)的相似性高达99%,在培养液中添加CMC和甘油对菌株W12的生长无明显促进和抑制效果,但均提高了固氮酶活性。添加甘油制备的接种剂在盆栽和大田玉米叶面喷施后,在玉米生长末期叶际回收到的W12类似菌分别为4.3×105 CFU/g叶片和1.7×105 CFU/g叶片,显著高于未接种的处理;而且大田玉米籽粒、茎部和叶片的含氮量高于不接种的对照处理。经过90 d贮藏后,4°C保存的接种剂剩余活菌数均高于1.0×108 CFU/m L。【结论】羧甲基纤维素和甘油的添加不仅有利于固氮菌液体接种剂在叶片的附着,并能显著提高联合固氮菌菌株W12的固氮酶活性,低温冷藏可保证液体接种剂的有效活菌数;液体接种剂在玉米叶际喷施后,菌株W12能够成功定殖,并显著提高玉米植株和籽粒含氮量。研究结果为固氮菌叶面接种剂的制备和应用,以及实现农业氮肥减施保产的目标提供了借鉴意义。     

四株红树林促生菌的遗传分析鉴定及其促生能力

【目的】鉴定四株供试菌株的种属地位,了解菌株所具有的促进植物生长能力。【方法】运用nifH与16S rRNA基因序列对供试菌株进行遗传分析,采用钼锑抗比色法和乙炔还原法分别测定菌株的溶磷、固氮能力。通过接种试验验证菌株促进红树植物生长的能力。【结果】通过对菌株nifH与16S rRNA的同源性、系统发育树分析,HN011与需钠弧菌(Vibrio natriegens)的相似性最高,SZ7-1、SZ7-2与产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)的相似性最高。而SZ002在16S rRNA的系统发育分析中归属为类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.),却在nifH基因分析中与克雷伯氏菌(Klebsiella sp.)的相似性最高。供试菌株都具有较强的溶磷能力和高固氮酶活性。接种后植株有较好的生长表现,部分接种植株在干重、全氮、全磷含量等方面较对照有显著地增加(P0.05)。【结论】首次发现兼具溶磷-固氮两种能力的红树林植物促生菌,接种试验也表现菌株具有良好的促生能力,为红树林人工接种促生菌的应用提供了可靠的理论依据。     

甘蔗器官固氮酶活性及其对接种固氮菌的响应

以巴西固氮甘蔗品种B1、B8和广西主栽甘蔗品种ROC22和ROC16为材料,通过桶栽砂培方法,研究不同品种甘蔗及接种固氮菌R16SH后不同生育期和不同器官(根、茎、叶片、叶鞘)的固氮酶活性.结果显示,4个品种甘蔗及接菌后各器官的固氮酶活性均在伸长初期或伸长盛期达到高峰,且以根和茎较高,叶、叶鞘次之;B1、B8根的接菌效果最佳,其固氮酶活性分别比对照增加13.22%和12.42%,而B1和ROC16茎的固氮酶活性分别比对照提高12.19%和12.02%,叶片提高了8%~9%,叶鞘的固氮酶活性变化最小;4个品种甘蔗固氮酶活性表现为B8>B1>ROC22>ROC16,且品种B8与ROC22和ROC16存在显著或极显著差异;相对于品种ROC22和ROC16,固氮菌R16SH对B1与B8的株高以及B1的茎径有更好的生长诱导效应,且在伸长期表现最明显.研究表明,甘蔗的固氮酶活性在品种、器官及生育期间均存在明显差异,接种固氮菌能不同程度提高各品种器官的固氮酶活性,且各品种根、茎以及B1和B8的叶片固氮酶活性显著或极显著差异增加;巴西固氮甘蔗品种表现出比广西主栽甘蔗品种更强的固氮酶活性,且对接种固氮菌反应更敏感.     

固氮菌接种对棉苗氮磷钾吸收、某些酶活性及产量的影响(英文)

Spermospheremodels和盆栽试验结果表明 ,海岛棉 (GossypiumbarbadenseL .)苗接种自生固氮菌(Azotobactersp .)、巴西固氮螺菌NO40 (AzospirillumbrasilenseNO40 )、多粘芽孢杆菌 (BacilluspolymyxaCF)和根瘤菌 (Rhizobium) ,和以自生固氮菌分别与其它 3种供试菌种两者的混合菌 ,能增强棉花根际固氮酶活性和棉苗对氮的吸收 ,提高功能叶中氮、磷和叶绿素含量 ,从而有利于提高生物学产量 ,尤以自生固氮菌的促进效应最为显著。另一方面 ,混合菌处理较单一菌株处理 ,可以显著提高棉苗对氮的吸收 ,增加干物质积累提高皮棉产量 ,其中尤以固氮菌分别与根瘤菌或巴西固氮螺菌NO40的协同效应最显著     

落地生根内生固氮菌多样性和促生特性

【背景】内生固氮菌可以定殖于植物体内为植物提供营养物质,还能通过代谢促进植物生长,目前对于落地生根内生菌的研究鲜见报道。【目的】研究落地生根中内生固氮菌多样性。【方法】从表面消毒的植物组织中分离纯化内生菌,并通过乙炔还原法测定菌株的固氮酶活性。采用SDS-PAGE全细胞蛋白电泳和IS指纹图谱对菌株聚类,各类群代表菌株进行16S rRNA基因系统发育分析和生理生化鉴定。测定菌株固氮、分泌生长素和ACC脱氨酶、产铁载体、溶磷和解钾等促生特性。【结果】从落地生根中分离纯化出26株内生固氮菌,聚为5个类群,隶属于4个属的5个菌种,且各类群代表菌株具有多种促生功能。【结论】从落地生根中分离获得的内生菌具有丰富的遗传多样性和促生特性,并且存在新的微生物资源,有待开发利用。     

桉树与联合固氮菌相互作用的研究

联合固氮菌-催娩克氏菌（Klebsiella oxytoca NG13/pMC73A)接种木栖植物桃金粮种（Myrtaceae)桉树属（Eucalyptus)的苗木,研究它们之间相互作用关系。扫描电镜观察结果表明;联合固氮菌不但可以在桉树根表定殖,而且还可进入根内定殖,并在接种桉树的根际,根表和根内均分离到该菌,接种联合固氮菌能刺激桉树根系的分泌作用,并对根系分泌物的氨基酸,糖及激素的含量有所影响,联合固氮菌对桉树生长有明显的促进作用。     

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).     

一株高效甘蔗内生固氮菌NN08200的鉴定及其对甘蔗的促生长作用

【背景】生产上过高的氮肥投入是我国农业可持续发展的重要限制因子之一。利用生物固氮是减少氮肥施用量最为有效的途径,植物内生固氮菌资源的挖掘和利用对我国农业可持续发展具有重要实践意义。【目的】筛选高效甘蔗内生固氮菌,并对其联合固氮效率及促生长功能进行评价。【方法】从广西甘蔗茎基部组织分离筛选到一株内生固氮菌株NN08200,利用乙炔还原法测定固氮酶活性,通过菌落PCR扩增nif H基因确定菌株为固氮菌;通过菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog细菌鉴定系统和16SrRNA基因序列分析确定该菌株的分类;采用盆栽接种测定菌株对甘蔗的实际促生长作用,并利用15N同位素稀释法测定其相对固氮效率。【结果】菌株NN08200的固氮酶活性达到2445nmolC2H4/(h·m L),菌株的nif H基因长度为339bp,与甘蔗内生固氮醋酸杆菌Gluconacetobacter diazotrophicus PAL5菌株的nif H相似性达99%;根据菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog细菌鉴定系统和16SrRNA基因序列分析结果,菌株NN08200属于泛菌属(Pantoeasp.)细菌;盆栽接种菌株NN08200能显著提高甘蔗幼苗的株高和干重,15N同位素分析结果表明接种该菌株甘蔗植株的根、茎和叶从空气中获得氮素的百分率分别为7.49%、15.02%和10.79%,其联合固氮效率显著优于甘蔗内生固氮模式菌株G. diazotrophicus PAL5,利用后者接种的甘蔗根、茎和叶从空气中获得氮的百分率分别为3.53%、9.44%和4.87%。【结论】菌株Pantoea sp. NN08200是高效甘蔗内生固氮菌,其固氮促生长效果明显高于G. diazotrophicus PAL5菌株,可望研发成为优良固氮微生物肥料生产菌种,并可进一步用于甘蔗联合固氮菌作用机理的相关研究。     

两株PGPR菌株的花生定殖及对根际细菌群落结构的影响北大核心CSCD

为探讨2株根际促生菌耐酪氨酸束村氏菌P9和吡咯伯克霍尔德氏菌P10对花生的促生机制。利用GFP及利福平对2个菌株进行标记、结合扫描电镜观察,追踪了2株PGPR菌株在花生组织中的定殖动态;并通过16S rRNA全长测序对菌株接种花生根际土壤的细菌多样性进行分析。结果表明,利福平标记的P9和P10菌株具有良好的遗传稳定性,其生长和促生特性与原始菌株基本一致。GFP标记菌株可在花生的根尖及其分生区定殖;利福平标记菌株可稳定定殖在土壤及花生的根、茎部,且接菌30 d后定殖数仍保持在10CFU/g数量级。与未接菌植株根际土壤相比,P9、P10及混合菌株接种组的细菌群落相似性更高;接菌组的Flavihumibacter、unidentified_Rhizobiaceae的相对丰度显著增加,芽孢杆菌属、链霉菌属等的丰度较CK有不同程度增加,溶杆菌属、无色杆菌属及假黄单胞菌属等的丰度降低。2株PGPR菌株均可通过直接定殖在植株组织中、间接影响土壤细菌群落结构而发挥对花生的促生作用,混合菌株接种效果更优。研究结果明析了2株促生菌的促生机制,并为菌株的应用提供了科学依据。     

接种促生菌对花生根际土壤微生物及营养元素的影响

植物根际促生菌是一类可促进植物生长的有益细菌,有效的根际促生菌剂可以减少化肥施用。以束村氏菌属(Tsukamurella sp.)P9、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia sp.)P10、以及P9和P10混合菌液作为接种菌株,研究促生菌对花生生长、植株及土壤营养、根际土壤微生物类群及功能的影响。30 d盆栽实验结果表明,接种组的花生鲜重、株高及根长均显著提高;根际土壤细菌总数、固氮菌和溶磷菌数均明显高于未接种组;氮循环功能菌群数量有不同程度提高,土壤蔗糖酶、脲酶及过氧化氢酶均高于对照;土壤碱解氮及速效钾显著提高,植株营养指标有所提升,尤以P10接种效果更优。本研究初步结论表明2株促生菌通过活化土壤微生物、提高植株的有效营养元素含量,促进了花生的生长。     

禾本科植物联合固氮研究及其应用现状展望

综述了近年来从禾本科植物体内和根际发现的内生固氮菌和根际固氮菌的种类、特征及对宿主的促生机理,以及固氮菌接种剂在农业生产中的应用现状和存在的问题,指出影响联合固氮菌接种效果的主要因素有土著微生物的竞争;植物基因型差异和环境条件的变化,如结合态氮(氨、亚硝酸盐、硝酸盐等)对固氮酶的合成阻遏和较高的氧分压对联合固氮菌的固氮效率影响．提出了发掘和利用禾本科植物的生物固氮潜力的努力方向：从自然界分离筛选获得广谱高效固氮菌株;应用基因工程构建耐铵、泌铵型联合固氮菌;诱导禾本科植物形成固氮根瘤;充分发挥植物内生固氮菌的优势．     

根际促生菌对石漠化地区造林苗木的促生效应

西南岩溶石漠化山区水土流失严重、养分贫瘠,导致植被恢复困难。为探究固氮菌对岩溶石漠化地区造林苗木的生长促进效应,该文以广西石漠化地区常见造林树种香樟、任豆、喜树和台湾相思苗木为材料,利用平板稀释法从石漠化乡土植物根际土壤筛选固氮菌,通过测定固氮酶活性及鉴定固氮菌菌种,选择固氮酶活性较高的菌种制成复合菌剂接种到试验苗木进行盆栽试验。结果表明:共筛选得到6株具有固氮能力的根际促生菌,分别属于根瘤菌属(Rhizobium)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)和黄杆菌属(Flavobacterium),其中归类为根瘤菌属的3株固氮菌酶活性较高。复合菌剂接种试验表明接种固氮菌对造林苗木的生长具有明显促进作用。与未接种处理相比,接种处理苗木的株高、叶面积、生物量以及叶绿素含量均显著增长;同时苗木的氮、磷、钾含量也有不同程度的增加。其中,香樟、任豆、喜树和台湾相思的氮含量分别提高了28.9%、53.1%、37.0%和31.6%;香樟、台湾相思的磷含量分别增加了25.6%和42.5%;任豆、台湾相思的钾含量分别增加了57.5%和49.7%。接种石漠化乡土固氮菌能够显著促进造林苗木生长和养分含量,在石漠化植被修复中具有较好的应用前景。     

水稻内生固氮菌Herbaspirillum seropedicae DX35的筛选及其促生特性

摘要:【目的】筛选水稻高效内生固氮菌,并对其促生特性进行分析。【方法】从湖南祁阳中国农业科学院红壤实验站具30年长期稻-稻-绿肥轮作定位试验田中采集水稻根并分离内生细菌,通过乙炔还原法测定其固氮酶活性,筛选出固氮活性较高的菌株,运用16S rRNA基因、nifH基因以及脂肪酸分析确定其发育地位。同时采用Salkowski比色法测定其生长素的分泌能力,CAS蓝色平板检测法测定产铁载体能力,溶磷圈法测定溶磷性,对其促生特性进行分析。【结果】共分离获得48株内生菌,其中DX35固氮酶活性最高,经鉴定属于Herbaspirillum seropedicae,其固氮酶活性为181.21 nmol C2H4/(mg protein·h),约是参比菌株Azotobacter chroococcum ACCC10006的10倍。另外该菌株还具有一定的分泌铁载体能力和溶磷特性。【结论】DX35属于H.seropedicae,是一种高效内生固氮菌,具有很好的生产应用前景。     

水稻内生固氮菌Herbaspirillum seropedicae DX35的筛选及其促生特性

【目的】筛选水稻高效内生固氮菌,并对其促生特性进行分析。【方法】从湖南祁阳中国农业科学院红壤实验站具30年长期稻-稻-绿肥轮作定位试验田中采集水稻根并分离内生细菌,通过乙炔还原法测定其固氮酶活性,筛选出固氮活性较高的菌株,运用16S rRNA基因、nifH基因以及脂肪酸分析确定其发育地位。同时采用Salkowski比色法测定其生长素的分泌能力,CAS蓝色平板检测法测定产铁载体能力,溶磷圈法测定溶磷性,对其促生特性进行分析。【结果】共分离获得48株内生菌,其中DX35固氮酶活性最高,经鉴定属于Herbaspirillum seropedicae,其固氮酶活性为181.21 nmol C2H4/(mg protein·h),约是参比菌株Azotobacter chroococcum ACCC10006的10倍。另外该菌株还具有一定的分泌铁载体能力和溶磷特性。【结论】DX35属于H.seropedicae,是一种高效内生固氮菌,具有很好的生产应用前景。     

巴西固氮螺菌Yu62的EGFP标记及其在小麦体内的定殖研究

以质粒pEGFP-C1为模板,采用PCR方法特异性扩增增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因全长序列,将其与原核表达载体pVK-100连接,构建成重组载体pVK-EGFP.利用电转化法将重组载体导入巴西固氮螺菌Yu62中,得到EGFP标记菌株.用EGFP标记菌接种小麦'小偃107'种子,室内限菌条件下培养10 d后,用荧光显微镜观测标记菌在小麦体内的定殖规律并观察接菌植株的田间生长状况.结果显示,巴西固氮螺菌Yu62能定殖于小麦根毛区、茎组织的细胞间隙等部位,而且接菌小麦'小偃107'植株在根系发育、株高、分蘖数等方面比对照有较明显的优势.研究表明,巴西固氮螺菌Yu62能够定殖于小麦根茎内,并具有促进植物生长的作用.     

藤县药用野生稻内生固氮菌分离鉴定及系统发育分析

从广西梧州市藤县药用野生稻中筛选内生固氮菌,为微生物肥料生产收集菌种资源。采用3种无氮培养基经平板划线法筛选内生固氮菌;通过乙炔还原法测定其固氮酶活性;利用IS-PCR(Insertion sequence-based PCR)指纹图谱和全细胞蛋白电泳图谱对获得的内生固氮菌进行聚类分析;根据16S r RNA基因序列分析确定其进化关系;使用分光光度计比色法检测其产生长素能力、产铁载体能力、溶磷能力和ACC脱氨酶活性。结果显示,从野生稻中筛选获得34株内生固氮菌分为5个类群,类群I和II各有8株,类群III、IV、V分别有2株、5株和11株,其固氮酶活性介于5.0和1 036.7 nmol/(m L·h)之间。类群I代表菌株HU33与无乳固氮螺菌(Azospirillum amazonense ATCC 35119T)相似性为97.13%;类群II代表菌株HU31与变栖克雷伯氏菌(Klebsiella variicola DSM 15968T)相似性为99.71%;类群III代表菌株HU17与蒙氏假单胞菌(Pseudomonas monteilii ATCC 700476T)相似性为99.86%;类群IV代表菌株HU13与黄黄色杆菌(Xanthobacter flavus ATCC 35867T)相似性为100%;类群V代表菌株CM05与越南伯克霍尔德菌(Burkholderia vietnamiensis LMG 10929T)相似性为99.86%。药用野生稻内生固氮菌资源具有遗传多样性;有些菌株有较强的产生长素、产铁载体、ACC脱氨酶活性和溶磷能力,在农业生产上具有一定的应用潜力;类群I可能是一个新类群。     

北京地区水稻根际联合固氮菌的分离鉴定及其固氮酶活性的研究

从北京地区16个水稻品种的根际分离筛选出两株固氮酶活性较高的菌株D-12和D-25。对这两个菌株进行了分类鉴定和固氮酶活性的测定。根据形态特征和理化特性的测定,菌株D-12属于肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae),菌株D-25类似于克雷伯氏菌但又有区别,因此暂放在胁杆菌科(Enterobacteriaceae)。两个菌株均在厌氧条件下固氮酶活性最高。在Hill's无氮蔗糖培养基中30℃条件下,其固氮酶活性的高峰出现在第16至第18小时。     

广西甘蔗根际高效联合固氮菌的筛选及鉴定

对广西主要甘蔗产区的根际联合固氮细菌进行了收集和评价,拟筛选获得对甘蔗具有潜在促生性能的联合固氮菌,为甘蔗生产节肥减耗提供依据。结合nifH基因扩增和固氮酶活性分析方法筛选获得36个固氮细菌菌株;进一步对所获得固氮菌株的固氮能力、溶磷性、分泌植物生长素IAA的特性等促进植物生长潜能进行评价,获得了5个同时具有较强固氮能力、降解无机磷和分泌植物生长激素IAA的功能菌株;通过Biolog鉴定系统和16S rRNA序列分析对5个具有较好应用潜力的固氮菌进行分类鉴定。结果表明这5个菌株分别属于Klebsiella sp.、Bacillus megaterium、Pseudomonas sp.、Pantoea sp.和Burkholderia sp.。本研究结果表明广西甘蔗根际联合固氮菌具有较大的开发利用潜力。     

一株高效甘蔗内生固氮细菌GXS16的鉴定及其对甘蔗的促生长作用

[背景] 我国甘蔗生产中氮肥过量施用严重,导致生产成本居高不下,充分发挥甘蔗与内生固氮菌的联合固氮作用,减少氮肥施用量,对促进我国甘蔗产业可持续发展具有重要意义。[目的] 筛选优势甘蔗内生固氮菌,对其基本特性、联合固氮效率及促生长功能进行评价。[方法] 从甘蔗根系分离到一株内生固氮菌GXS16,利用乙炔还原法测定固氮酶活性,通过PCR扩增nifH基因确定菌株为固氮菌;通过形态观察、Biolog检测和16S rRNA基因序列分析等对菌株进行分类;通过接种盆栽甘蔗检测菌株的促生长作用,采用¹⁵N同位素稀释法检测菌株相对固氮效率。[结果] 菌株GXS16固氮酶活性为2.42μmol-C₂H₄/（h·mL）,根据菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog检测、16S rRNA、nifH、acdS基因序列分析结果,菌株GXS16属于伯克氏菌属（Burkholderia）;菌株GXS16还具有1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶（1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate Deaminase,ACC）活性及合成生长素吲哚乙酸（Indoleacetic Acid,IAA）、降解无机磷的功能;接种GXS16处理甘蔗植株的株高比对照增长15%以上,干重增长20%以上,¹⁵N同位素测定显示甘蔗根、茎、叶从空气中获得氮的百分比分别为7.69%、15.64%和8.72%,效率显著优于模式菌株G.diazotrophicus PAL5。[结论] Burkholderia sp.GXS16是一株高效甘蔗内生固氮菌,具有良好应用前景。     

动物的共生菌固氮

介绍了共生菌固氮涉及的动物和微生物类群、动物共生菌固氮的性质和机理。应用乙炔还原法和固氮酶基因检测等研究表明,所涉及的动物有7门13纲23目50科99属174种。动物肠道具有丰富的微生境,供不同生理需求的固氮菌生长发育,所蕴含的共生固氮菌类群也十分丰富,涵盖植物共生固氮菌、植物内生固氮菌、植物根际固氮菌、自生固氮菌等生态类型。一般认为动物共生固氮菌来源于环境,其性质属于联合共生固氮。动物共生固氮菌一般与其他共生生物形成复合体,以满足固氮过程中对电子和质子供体、能量供给、固氮酶活性保护以及氨阻遏解除等方面的需求。动物共生菌固氮产物氨的同化也需要多种共生物的协同作用,可能通过谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶等途径。总体上,食物氮、非蛋白氮和共生菌固氮相互协调,形成营养和解毒的代谢网络,共同维持动物体内氮素营养的动态平衡,并对未来研究提出展望。