根际促生菌提高植物抗盐碱性的研究进展

土壤盐碱化已成为限制作物生长及产量的主要因素之一,严重制约农业的发展。提高作物的抗盐碱性,为提高我国农业持续高效发展奠定基础。从根际促生菌研究现状入手,介绍耐盐碱根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)的多样性。综述根际促生菌诱导植物建立抵抗或忍耐盐碱胁迫的机制,主要是通过产生植物激素、1-氨基-环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶、抗氧化防御物质、渗透调节物质、胞外多糖及挥发性化合物等生理活性物质,改变植物生理及物质代谢水平;另外,一些PGPR通过调节植物盐碱抗性相关基因及蛋白的表达,增强植物抗盐碱能力。通过对耐盐碱根际促生菌及其与植物互作进行展望,为大规模利用根际促生菌缓解盐碱土壤中植物的盐胁迫损伤、增加产量提供重要参考。     

缓解花生连作障碍的根际促生菌分离及功能鉴定

【目的】长期连作障碍严重降低花生生产的产量及品质,根际促生菌可有效降解土壤中自毒化感物质、抑制植物病原菌生长及促进植物生长,从而有效缓解连作障碍问题。筛选优化具有缓解花生连作障碍能力的多功能根际益生微生物,验证其益生作用能力,为根际促生菌株在连作障碍中的应用提供理论依据及技术支持。【方法】采集连作12年地块花生根际土壤,利用以酚酸为唯一碳源的筛选培养基获得具有酚酸自毒化感物质降解及利用能力的根际促生菌,通过16S rRNA基因测序进行系统发育分析,确定根际促生菌菌株的分类地位,并验证其对植物病原菌生长抑制能力及解磷、解钾、产植物激素吲哚乙酸能力。【结果】从连作12年的花生发病土壤中获得7株可高效降解酚酸类自毒物质且降解底物多样的根际微生物菌株,经16S rRNA测序比对分别为克雷伯氏菌B02 (Klebsiella sp. B02)、克雷伯氏菌B07(Klebsiella sp. B07)、克雷伯氏菌B15 (Klebsiella sp. B15)、芽孢杆菌B28 (Bacillus sp. B28)、不动杆菌P09(Acinetobacter sp. P09)、布鲁氏杆菌VA05 (...     

植物根际促生细菌定殖研究进展

植物促生菌(plant grwth-promoting bacterium,PGPB)因可有效抑制根际病原菌,促进植物生长,增加作物产量等作用,在农业生产领域展现出巨大前景。以了解植物根际促生细菌的种类,理解定殖相关的促生机制为目的,展示了根际细菌的定殖过程及影响细菌在根部定殖的因素,通过抗生素标记、免疫学方法、外源基因标记等方法进行定殖微生物的检测,以高通量测序技术在根际定殖中的广泛应用为结果,得出结论应从遗传水平上对菌株进行解读,获得植物根际土壤微生物群落多样性,功能基因等研究,这项工作对预测根际促生细菌与植物的交互作用,生物菌剂的田间应用有重要意义,应是植物根际促生细菌今后的研究方向。     

植物根际促生菌及丛枝菌根真菌协助植物修复重金属污染土壤的机制

植物修复是一种前景广阔的重金属污染土壤的主要修复技术,在微生物的协助下效果更为显著。植物根际促生菌可通过分泌吲哚-3-乙酸(IAA)、产铁载体、固氮溶磷等方式促进植物生长、改善植物重金属耐受性,从而有效提高重金属污染土壤的植物修复效率。菌根真菌是土壤-植物系统中重要的功能菌群之一,可侵染植物根系改变根系形态和矿质营养状况,通过菌丝体吸附重金属,也可产生球囊霉素、有机酸、植物生长素等次生代谢产物改变重金属生物有效性。植物根际促生菌与丛枝菌根真菌可对植物产生协同促生作用,在重金属污染土壤修复中具有一定应用潜力。目前,国内外关于植物根际促生菌和丛枝菌根真菌互作已有大量研究,而二者的相互作用机理仍处于探索阶段。本文综述了近年来国内外植物根际促生菌和丛枝菌根真菌在重金属污染土壤植物修复中的作用机制,并对其研究前景进行展望。     

根际促生菌强化植物修复重金属污染土壤的研究进展

植物修复虽然是近年来土壤重金属污染修复的重要手段之一,但因修复植物生长缓慢、生物量小、重金属转移率低等因素严重影限制了植物修复技术的广泛应用。根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)作为一类生长在植物根际土壤中的微生物,不仅能够利用自身的抗性系统减缓重金属离子对植物的毒性,还能够改变重金属的形态和迁移率,并通过分泌铁载体、有机酸、生物表面活性剂、植物激素等作用,直接或者间接地促进植物生长和增强植物对重金属的抗性,在强化植物修复土壤重金属污染过程中发挥着重要的作用。现介绍了根际促生菌的种类及其重金属抗性机制,总结了近年来国内外关于根际促生菌促进植物生长、强化植物修复重金属污染土壤的作用原理,同时对该研究领域目前存在的问题以及今后的研究前景进行展望,以期为今后土壤重金属修复研究提供新的思路和理论依据。     

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。     

植物根际促生菌的筛选及其对玉米的促生效应

[目的]以不同植物根及根际土壤为研究材料,进行植物根际促生菌(PGPR)的筛选,并探索其植物促生作用机制.[方法]以解磷、固氮、产氨、产IAA和拮抗3种常见病原真菌为筛选标准,测定了初筛菌株的多项促生能力,并通过对这些菌分别单独回接和多菌混接的玉米盆栽试验,测定了其对玉米的促生效应.[结果]从渭南、成阳、安康、商洛和榆林5地分离得到的158株菌中有17株茵具有上述多种植物促生作用的菌株.盆栽试验的测定结果表明:单独接种和多菌混合接种在玉米株高、根长、茎长、茎平均直径和干重方面与对照组相比较都有所增加,尤其是在多个指标上,多菌混合接种所显示出的促生效应均明显优于单菌接种.[结论]所筛选到的具有多种促生能力的菌株,可以为进一步构建植物根际促生菌(PGPR)菌群提供良好的种质资源.     

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。     

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。     

一株连香树根际促生细菌LWK2的分离鉴定及其全基因组序列分析

【背景】植物根际促生细菌是一类位于植物根际并能对植物生长产生促进作用的有益菌,在微生物肥料领域具有重要的应用价值。【目的】对濒危植物连香树根际的植物根际促生细菌进行分离筛选和连香树接种效应评价,挑选对连香树生长促进作用最为显著的菌种进行促生特性分析、菌种鉴定及全基因组序列测定与促生相关基因分析。【方法】利用相应筛选培养基对连香树根际土壤中解有机磷、溶无机磷和解钾细菌进行分离筛选,通过根际接种验证各菌株对连香树实生苗的促生能力。从中选取促生作用最为显著的细菌,进行解钾能力、产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)脱氨酶能力测定。利用菌体形态观察、16S rRNA基因序列分析及全基因组序列的平均核苷酸一致性比对进行菌种鉴定。最后利用基因组功能注释和比较基因组学分析对该菌株中的植物促生及重金属抗性相关基因进行解析。【结果】从连香树根际土壤中共筛选得到3株解有机磷细菌、2株溶无机磷细菌和2株解钾细菌,其中解钾细菌LWK2对连香树实生苗的生长促进作用最为显著。该菌株能够产...     

田菁根际促生菌的筛选及其促生耐盐效果

【目的】为探究盐生植物田菁及其根际功能微生物改良盐碱地的效果,本研究从黄河三角洲盐碱区田菁根际土壤中分离促生菌,并明确其耐盐促生效果。【方法】采用选择培养方法从田菁根际土壤中分离固氮菌、解磷菌以及解钾菌,并进行16S rRNA分子生物学鉴定。之后对菌株的耐盐及促生特性进行测定,筛选性状优良菌株进行玉米促生作用研究。【结果】共分离得到105株根际促生菌,其中N102兼具多种促生特性且耐盐性达15%。田菁种子发芽试验表明,N102可显著提高田菁发芽率(47%,P<0.05)、芽长(48.5%,P<0.05)和根长(60%,P<0.05);玉米盆栽试验结果表明,N102对盐胁迫下玉米的株高、根长、叶绿素含量、地上部干重以及根干重具有显著的促进作用。经系统发育分析,N102与Enterobacter soli ATCC BAA-2102 (NR117547)序列相似度为99.30%,鉴定属于Enterobacter属。【结论】菌株N102具有多种植物促生耐盐特性,具有开发成有效促进盐碱地作物生长的微生物肥的良好前景。     

柽柳根际一株盐单胞菌Bachu 26的分离、鉴定及其盐胁迫下的促生作用研究

盐渍化是世界性的土壤问题,植物促生根际细菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)在盐碱地改良和促进植物生长方面具有独特优势。柽柳是典型的盐生植物,筛选其根际微生物并研究其促生效果与促生机制,以此开发微生物菌肥,具有重要的应用价值。【目的】筛选耐盐碱植物柽柳的根际微生物,对其基本特性、耐盐碱能力、促生功能及促生效果进行评估。【方法】从新疆巴楚境内野生柽柳根际土壤中筛选出一株耐盐碱细菌菌株Bachu 26;通过形态学观察、生理生化特性测定和16S rRNA基因序列分析,对该菌株进行鉴定;利用不同盐浓度(0%–20%)和不同pH(7.0–13.0),对菌株Bachu 26的耐盐耐碱能力进行测定;采用多种功能鉴定培养基测定其促生功能,并对生长素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)进行定量测定;通过二分格培养皿实验验证菌株产生挥发性酸性物质的能力;在普通培养皿上将拟南芥幼苗与菌株Bachu 26共培养,分析菌株对拟南芥幼苗的促生作用;在二分格培养皿上将拟南芥与Bachu 26隔离培养,分析菌株产生的挥发性酸性物质对拟南芥幼...     

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。     

花生根际促生复合菌剂对连作花生生理生化指标和根际细菌群落的影响

【目的】利用多功能根际促生菌剂促进花生生长,缓解连作障碍对花生的生长抑制。【方法】从10年连作花生根际土中筛选根际微生物,测定其促生及拮抗能力,并经16S rRNA基因测序确定菌株分类。选取3株功能互补且相互之间无生长抑制的根际促生菌制备微生物复合菌剂,利用发芽及盆栽试验验证微生物复合菌剂的促生效应。利用高通量测序技术对花生根际土壤细菌的16S rRNA基因的V3-V4区进行测序分析。【结果】从连作花生根际中共筛选获得37株具有促生及抑制植物病原菌生长能力的根际促生菌,选取3株制备微生物复合菌剂。与空白对照相比,复合菌剂显著提升花生发芽率13.22%;与单独使用根际促生菌相比,复合菌剂显著提升花生发芽率分别为6.99%、7.51%、8.87%。施用复合菌剂对花生根系形态、根瘤数量、叶绿素含量、植株光合参数和植株抗氧化酶活均有显著促进作用,花生根系总长、根尖数、主根直径、根系体积和根系活力分别增加了43.50%、49.31%、15.11%、16.92%和112.16%;花生苗期、花针期叶片叶绿素含量和光合作用均得到显著的提高;花生根瘤数量每株增加34个。施用复合菌剂后对花生的根际细菌多样性影响并不显著,在门水平上的优势菌门变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota)占70%以上。在属水平上新鞘氨醇菌属(Novosphingobium)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)是优势菌属。【结论】本研究研制的花生根际促生复合菌剂可有效促进花生种子发芽、花生根系生长、提高叶片叶绿素含量以及促进植物光合作用,为缓解花生连作障碍及丰产增收提供有效的技术支持。     

野大豆多功能根际促生菌的筛选鉴定和促生效果研究

为获得野大豆根际促生菌(Plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)并明确其促生特性,采用选择培养方法从沈阳沈北新区蒲河沿岸生长的野大豆根瘤及根际土壤中分离筛选固氮菌与解磷菌,进行形态学、生理生化指标和16S rDNA分子生物学鉴定。采用Touch-Up PCR(上升PCR)的方法扩增固氮酶nifH结构基因,对菌株的解磷、分泌3-吲哚乙酸(IAA)的能力及ACC脱氨酶的活性进行测定分析,筛选出优良菌株进行盆栽大豆的促生作用研究。结果得到12株野大豆PGPR菌,经鉴定分别归属于芽孢杆菌属(Bacillus)、伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、根瘤菌属(Rhizobium)、詹森氏菌属(Janthinobacterium)、鞘氨醇单胞菌(Phingomonas)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)和根癌农杆菌属(Agrobacterium);其中2株可解有机磷,11株可解无机磷,3株具分泌IAA能力,5株具ACC脱氨酶活性。盆栽试验表明:3株菌(GD11、GD17、GD58)可使大豆幼苗株高增长,5株菌(GD9、GD11、GD17、GD30、GD58)可使根长增长;6株菌可提高大豆幼苗的茎干重、叶干重、根干重。野大豆根瘤和根际土壤含有多功能根际促生菌,其在农业生产上具有潜在的应用价值。     

药用植物内生菌对宿主植物促生作用机制研究进展

植物内生菌是一类能够代谢产生新颖生物分子和多种酶类的重要微生物资源,在农业、植保、制药等领域具有广阔的应用前景。了解内生菌与药用植物间相互关系是当前促进药用植物生长和提升药材品质的重要途径。植物内生菌资源具有丰富的多样性,对宿主植物生长发挥着重要功能,如固氮、溶磷、产生铁载体、分泌植物激素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、产生ACC脱氨酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase)、增强宿主抗逆性、产生次生代谢产物等。本文通过相关文献回顾,聚焦内生菌与药用植物间的关系,着重探讨药用植物内生菌对宿主植物的促生作用机制,展望新技术在植物内生菌研究方面的应用,以便有效利用分子手段阐明内生菌对药用植物的促生长作用,为其在相关领域的应用提供理论参考。     

紫花苜蓿根际氢氧化细菌的分离及其对小麦种子促生作用的研究

从大豆植物根际分离的氢氧化细菌对植物的生长有促进作用,但是关于其他的豆科植物根际分离的氢氧化细菌是否也有促生作用的研究甚少。从紫花苜蓿根际土壤分离氢氧化细菌,并进行其对小麦种子促生实验的研究,判断氢氧化细菌是否有促生作用,从而丰富具有促生作用的根际微生物资源。采用MSA培养基,从铜川新区紫花苜蓿根际土壤中分离得到氢氧化细菌疑似菌株,对其进行TTC法检测菌株氢化酶活性和自养能力的特性,以获得氢氧化细菌;通过小麦种子的萌发进行促生实验验证。结果表明,16株菌株处理过的小麦根长分别增加25%～128%,芽长增长27%～73%,鲜重增加48%～103%。从苜蓿根际土壤分离出的氢氧化细菌均具有较明显的促生作用。     

西双版纳保护区植物根际细菌的筛选及其促生能力研究

【背景】西双版纳保护区具有丰富的生物多样性,而该区域植物根际细菌特别是放线菌及其促生能力相关报道较少。【目的】从西双版纳保护区根际土壤中筛选出植物根际促生菌,并检测其促生能力。【方法】采用5种不同培养基筛选出植物根际促生菌并通过16S rDNA序列分析进行分类学鉴定,运用Salkowski法测定菌株产IAA的能力,CAS法测定菌株产铁载体能力,钼锑抗显色法测定菌株的解磷能力,CMC-Na法测定菌株产纤维素酶能力和改良的Young法测定产淀粉酶能力,综合评价所得菌株的促生能力。【结果】从土样中分离纯化得到14株典型促生菌,经鉴定分别归属于链霉菌属(Streptomyces)、诺卡菌属(Nocardi)、杆菌属(Bacillus)、中华根瘤菌属(Ensifer)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、固氮螺菌属(Azospirillum)和狭单胞菌属(Stenotrophomonas)。其中菌株B433产吲哚乙酸的能力在培养12 d时达到最大值9.23 mg/L;菌株B351、B453、B546这3株菌株产铁载体的能力较强,其Su80%,最高可达86.67%,强度为+++++;菌株B541的解磷能力最强,磷酸根的浓度达到9.79 mg/L;菌株B442综合产纤维素酶能力最强为31.86 U/mL;菌株B412淀粉酶活力为16.07 U/mL。【结论】西双版纳保护区植物根际土壤促生细菌种类丰富,且具有较强的广谱促生能力,有潜在的开发价值,本研究可为此地的微生物资源开发提供可靠的菌株资源依据。     

植物根际促生菌作用机制研究进展

植物在生长过程中可能会遭受许多生物和非生物因素胁迫,从而降低生物产量. 人们已知一些植物在不同因素的刺激诱导下,能系统化建立抵抗或忍受不利因素的机制,植物根际促生菌（PGPR）就是其中一类能定殖于根系并促进植物生长的细菌.本文对PGPR促生机制进行归纳和总结,系统阐述了诱导体系抗性和诱导体系产生忍耐力两大促生机制.PGPR的作用机制的多样性暗示着其可能在更多的农业生态系统中得到应用.     

花生种子相关促生菌分离鉴定及功能评价

【背景】利用微生物促进植物健康生长是农业可持续发展的重要方向之一,而种子相关的促生菌可在植物生命周期早期与植物相互作用,对植物健康生长具有重要意义。【目的】发掘与利用种子相关促生菌的前提是筛选获得促生菌菌种资源,验证其益生能力,为其进一步应用与机理研究提供依据与支持。【方法】以花生种子为研究对象,从种子表面及种子内部分离纯化多株菌,测定菌株的固氮、解磷、解钾、吲哚乙酸合成和铁载体合成等促生能力,并验证菌株对常见植物病原菌的生长抑制特性;通过16S rRNA基因序列进行系统发育分析,确定分类地位;通过生物膜形成能力及根际定殖能力测定菌株在植物根际的生存能力;最后通过催芽及盆栽试验测定菌株对花生种子发芽及幼苗生长的影响。【结果】从花生种子表面、种子内和胚根内分离筛选到41株菌,均有吲哚乙酸合成能力,其中35株有固氮能力,2株有铁载体分泌能力,14株有植物病原菌生长抑制能力。各选一株为代表的菌株,即PS3、PE5和PR5,经16S rRNA基因序列比对分析鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus)。PS3、PE5和PR5均可在MSgg液体培养基表面形成褶皱较强的生物膜,也可在花生根际形成有效定殖。催芽试验结果表明经过促生菌浸种后花生种子萌发率明显提高,在第2天时,PS5将发芽率由14.17%提高至38.33%,PE5发芽率提高至30.83%,PR5发芽率提高至39.17%。三株菌能够明显促进花生幼苗生长,PS5对花生幼苗苗高、根长、鲜重和干重分别提高21.82%、22.20%、37.11%和35.64%,PE5分别提高17.45%、18.93%、26.10%和21.18%,PR5分别提高23.11%、23.92%、38.66%和37.47%。【结论】筛选获得的花生种子相关促生菌,具有促进植物生长的潜力,明显促进种子萌发及幼苗生长,是良好的促生菌生物资源,具有较好的应用潜力。