芽孢杆菌WL911促低温下小麦生长效应及其功能基因分析

【背景】青藏高原特殊生境孕育着强耐逆性的微生物资源。【目的】探究青藏高原特殊生境的芽孢杆菌对小麦的促生效应。【方法】以分离自青海省海西蒙古族藏族自治州乌兰县的红柳（Tamarix ramosissima）根围菌株WL911为研究对象进行16S rRNA基因及gyrB基因鉴定;测定其低温适生性;以WL911菌悬液（浓度为1×10⁷ cfu/mL）对4℃条件下的小麦（Triticum aestivum）品种“青麦7号”幼苗进行灌根处理,测定其对小麦幼苗的促生效应;采用二代测序平台Illumina HiSeq×10对菌株WL911进行全基因组测序、功能注释及相关功能基因分析。【结果】菌株WL911鉴定为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）,可耐受4℃低温;菌株WL911对“青麦7号”幼苗生长具有显著的促生效果,26℃时小麦株高、根长和鲜重分别提高12.22%、50.12%和70.99%;4℃条件下小麦生物量提高的同时,叶绿素含量提高19.72%,H₂O₂、丙二醛（malondialdehyd,MDA）的积累量分别下降23.50%、40.68%,超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化物酶（peroxidase,POD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）活性分别提高45.82%、17.35%和14.18%;WL911基因组大小为3 915 549 bp,G+C百分含量为46.47%;生物学功能gene ontology （GO）注释到的基因占基因总量的75.74%,包括促生相关功能基因glnB、yclQ和fetB等,可参与合成生长激素、营养元素等途径;存在mnhA、mnhE、pheT、pheS和proV等关键基因参与Na⁺外排机制、编码脯氨酸和酚类化合物等反应;也存在编码冷休克蛋白CspC、CspB和CspD的关键基因cspA。【结论】B.velezensis WL911（登录号为OP874802）是一种优质的生物肥料研发菌株。