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...     

干旱生境中接种根际促生细菌对核桃根际土壤生物学特征的影响

研究了干旱生境下接种假单胞菌YT3、枯草芽孢杆菌DZ1、蜡样芽孢杆菌L90和纺锤芽孢杆菌L13等4株植物根际促生细菌(PGPR)对核桃根际土壤生物学特征的影响.结果表明:干旱对核桃根际土壤养分有效性影响不显著,但高活性有机碳含量降低18.4%,pH由7.34显著提高到7.79.干旱生境下接种L90后,土壤高活性有机碳含量提高14.5%,pH降低至7.41.干旱导致根际土壤微生物总量、微生物生物量碳、氮和根系分泌物含量分别下降36.0%、20.7%、33.5%和30.7%,接种L90后仅分别降低14.1%、10.3%、12.1%和12.7%.核桃根际土壤微生物的末端限制性片段长度多态性分析图谱显示,干旱胁迫导致一些优势细菌群落消失,而接种PGPR对核桃根际土壤细菌群落结构有较大影响.干旱胁迫下核桃根际土壤微生物群落的Margalef指数和Shannon指数显著降低,Simpson指数显著增加;接种L90后,Margalef指数和Shannon指数分别由0.42和0.52增至0.99和0.98,Simpson指数由0.60降至0.39.与接种L90处理相比,干旱生境下接种YT3、DZ1和L13处理核桃根际土壤生物学特征差异不显著,表明L90可有效抑制干旱引起的核桃根际土壤生物学特征的改变.     

茅尾海红树根际土壤可培养细菌多样性及抑菌活性研究

为挖掘茅尾海红树植物根际土壤可培养细菌资源,研究其抑菌活性,该文使用培养基对茅尾海5种红树植物(红海榄、黄槿、无瓣海桑、桐花树、阔苞菊)的7份根际土壤进行富集培养,选用6种不同分离培养基对富集样品进行可培养细菌的分离纯化,基于菌株16S rRNA基因序列信息进行物种多样性分析,并采用纸片法筛选具有抑制表皮葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌活性的菌株。结果表明:(1)从7份红树植物根际土壤样品中分离到120种可培养细菌,隶属于35科47属,其中链霉菌属(Streptomyces sp.)占菌种总数的 14.2%,同时发现5种潜在新菌株。(2)通过抑菌活性初筛,发现9种细菌的发酵粗提物对至少一种致病菌具有抑菌活性。综上表明,茅尾海红树植物根际土壤可培养细菌多样性丰富,并且部分菌株具有抑制人类致病菌活性。该研究结果为新型抗生素的开发与利用提供了菌种资源。     

薄荷根内生及根际细菌多样性探究

采用传统的培养方法和基于分子生物学技术的非培养方法对我国常用中药之一的薄荷植物的根内生及根际细菌进行研究,从而了解其中细菌群落的多样性。对分离得到的细菌菌株进行16S rDNA扩增和系统发育分析,结果表明,利用培养方法与非培养方法分离得到薄荷根内生细菌及根际细菌一些共有的细菌种类,但前者优势种群为g-变形杆菌,后者优势种群为芽孢杆菌,说明土壤细菌,特别是根际细菌是植物内生细菌的重要来源,但植物对其内生细菌具有选择压。首次报道了薄荷根内和根际具有丰富的微生物群落多样性,为进一步探索植物根系微生态环境中微生物群落的形成和生态功能提供了基础信息。在今后探讨植物与微生物相互作用关系时,有必要考虑土壤环境,特别是根际对其的影响的同时,更加重视植物与其相关联的细菌种类的选择作用。     

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。     

樱桃根际促生细菌

微生物肥料通过其中所含微生物的生命活动,产生有益于植物生长的物质,可使土壤中无效营养有效化,可将植物无法利用的土壤、有机肥中的物质分解为可供作物生长所利用的营养成分,这样不仅使有机肥的优势得以充分发挥,还能提高化肥的利用率,减少化肥使用量。接种微生物肥料,被普遍认为是一项环境友好、经济有效、提高农林产品产量和品质的技术措施。果树、蔬菜、中草药、苗木花卉等经济作物以及部分大田作物普遍存在严重的连作障碍问题,植物根系发育不良、土传病害加重等,利用化肥、农药等化学措施不能从根本上解决这些问题。研究与实践表明,利用植物根际促生细菌(Plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)解决作物的连作障碍问题是一条行之有效的途径。本刊2012年第12期刊登了陈波、杜秉海等的文章"樱桃根际促生细菌的筛选与鉴定"[1]。作者从樱桃根际土壤中筛选具有良好应用潜力的细菌分离物。利用盆栽试验,验证其促生效果。对促生效果较好的细菌分离物,进行形态学观察、生理生化测定、16S rRNA基因序列及系统发育树分析以确定其分类地位。筛选出4株(AI5、AI21、PII17、PI7)具有良好应用潜力的细菌分离物,盆栽试验结果表明对樱桃生长有明显的促进作用。该研究对于开发樱桃专用PGPR制剂,促进樱桃根系发育和养分吸收,提高樱桃抗逆性等具有重要实践意义;同时为进一步研究相关菌株在樱桃根际定殖规律以及与樱桃的互作机制奠定了基础。在生物肥料的生产中具有广阔的应用前景。近年来该研究团队先后开展了利用GFP标记菌株,研究其在樱桃根际的定殖动态[2],菌株发酵条件优化[3]、吸附载体筛选及储存试验[4]、田间示范试验等[5-8]。发表相关论文6篇,获得职务发明专利授权2项、实用新型专利1项,获得农业部微生物肥料登记证1个,以该研究为主要内容的"经济林木新型生物肥料研究与开发"课题于2013年通过山东省科技厅组织的成果鉴定。但这并不意味着樱桃生物肥料开发成功。不同的环境条件,诸如气象、土壤性质或其他土著微生物活力等均会对细菌生长造成影响,成功的实验室试验并不一定在田间原位能成功,希望将来能针对不同作物筛选和培育高效优良微生物功能菌株,扩大菌种资源库,确定多菌株组合,改进复合菌剂生产工艺,尽早产业化。     

牛蒡根际可培养细菌多样性和镉耐性初步分析

从牛蒡根际土壤中分离可培养细菌,进行多样性分析,并对镉耐受性菌株进行筛选及其抗性和种群多样性进行了分析。限制性内切酶多态性分析显示,分离的菌株可分为9个操作分类单元(OUT),分别属于变形菌门、厚壁菌门和放线菌门,分属于6个科,9个属,其中隶属于肠杆菌属、芽胞杆菌属和假单胞菌属的是优势物种。分离到的耐镉菌株分别属于Bacillus subtilis、Enterobacter aerogenes、Enterobacter ludwigi、Klebsiellasp.、Pectobacterium carotovorum、Pseudomonassp.,而Pectobacterium carotovorumNP22、Enterobacter ludwigii NP23、Pseudomonassp.NP39三菌株可在Cd2+浓度为400 mg/L固体培养基上生长。     

烤烟K326与香料植物间作模式下根际土可培养细菌多样性及功能

【背景】烤烟是我国重要的经济作物,选择间作种植方式能影响根际微生物的多样性,缓解烤烟连作障碍;根际微生物能够适应根际微环境的变化,对烤烟的生长具有一定促进作用。【目的】研究不同生长时期烤烟K326与5种香料植物间作模式下烤烟根际土细菌种群多样性,从生物多样性角度比较不同时期、不同间作模式的差异,探究烤烟根际微生物的适应性及功能。【方法】以不同生长期、不同香料植物间作模式下烤烟根际土为研究对象,设计纯培养方法对根际细菌进行分离及16S rRNA基因测序,研究不同种植期、不同间作模式下根际土细菌多样性,并挑选代表菌株进行烟碱、Cr6+耐受及促生性质检测。【结果】蕾薹期、开花结果期、采摘期烤烟K326与5种香料植物间作模式下植物根际土蕴含丰富的细菌资源,共分离到707株细菌,分布于70个属。蕾薹期烤烟根际土细菌的香农指数变化为:W(4.0791917)2GAY(3.8403521)2GDY(3.5145628)2GCKY(3.497 703 4)2GBY (3.447 478 9)2GCY (3.253 409 2)2GEY (3.241 103 4);开花结果期烤烟根际土细菌的香农指数变化为:3GAY(3.6889817)3GCKY(3.4421251)3GBY(3.3531558)3GDY(3.349 171 9)3GEY (3.306 294 5)3GCY (3.305 582 2);采摘期烤烟根际土细菌的香浓指数变化为:5GEY(2.8571028)5GBY(2.4583113)5GAY(2.2718685)5GCKY(2.2102536)5GCY(2.079 441 5)5GDY (0.693 147 2);在不同时期都检测到的细菌类群有节杆菌属(Arthrobacter)、芽胞杆菌属(Bacillus)、短波芽孢杆菌属(Brevibacillus)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、微杆菌属(Microbacterium)、类诺卡氏菌属(Nocardioides)、假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、链霉菌属(Streptomyces)和地杆菌属(Terrabacter),大部分代表菌株具有烟碱耐受、Cr6+耐受、固氮、铁载体产生、溶磷、淀粉水解等特性。【结论】不同生长时期、不同间作模式的烤烟根际土中蕴含丰富的细菌类群,Bacillus、Pseudomonas和Streptomyces是烤烟根际土中的优势类群,在烟碱、Cr6+耐受及促生作用方面具有重要应用潜力;香料植物与烤烟间作模式能够改变根际土细菌的多样性;在开花结果期,5种香料植物与烤烟的间作明显增加了土壤根际土可培养细菌的多样性;薄荷、香茅草、香叶天竺葵间作类型在缓解烤烟连作障碍方面具有优势。     

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。     

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。     

东乡野生稻回交重组系的抗旱性评价体系

选用协青早B//东乡野生稻/协青早B回交重组系及其亲本共79份水稻材料,研究了水稻发芽期、苗期、孕穗期、成熟期的种子萌发抗旱指数等31个指标与东乡野生稻回交重组系抗旱性的关系.结果表明:15％ PEG-6000溶液处理的相对发芽势、20％ PEG-6000溶液处理的种子萌发抗旱指数和相对发芽势及水分胁迫后最长根长、苗高、根鲜质量、根干质量、根系相对含水量、萎蔫率、叶片可溶性糖含量、叶片脯氨酸含量、叶片丙二醛含量、叶片相对含水量、卷叶级别、株高、单株分蘖数、单株有效穗数、穗实粒数、着粒密度、结实率、千粒重等21个指标的相对值与抗旱系数或抗旱指数的相关性显著.通过逐步回归分析筛选出9个抗旱性鉴定指标:20％ PEG-6000溶液处理的相对发芽势及水分胁迫后根干质量、根系相对含水量、叶片可溶性糖含量、叶片脯氨酸含量、叶片丙二醛含量、单株有效穗、结实率和千粒重的相对值.根据这些指标和偏相关系数,建立了不同时期的抗旱性评价(D值)方程和评价体系,可对东乡野生稻回交重组系抗旱性进行较好的评价.     

东乡野生稻内生放线菌分离及菌株S123次级代谢产物分析

【目的】从东乡野生稻(Oryza rufipogon)中分离和鉴定内生放线菌,对其进行抗菌活性筛选,并分析高抗菌活性菌株S123的次级代谢产物。【方法】采用S培养基对东乡野生稻内生放线菌进行分离、纯化,并构建16S rRNA基因序列系统发育进化树进行菌株鉴定。以琼脂扩散法和菌丝生长速率法进行抗菌活性筛选,同时设计简并引物检测菌株I型聚酮合酶(PKS-I)基因。对具广谱抗菌活性的菌株S123进行分批大量发酵,运用多种色谱方法对发酵产物进行分离、纯化,利用MS和NMR分析鉴定化合物的结构。【结果】从东乡野生稻中共分离到11株内生放线菌,分别属于链霉菌属(8株)和假诺卡氏属(3株)。其中有8株具有抗菌活性,8株呈现I型PKS阳性。从高抑菌活性菌株S123中分离到化合物Nigericin和17-O-demethylgeldanamycin,其中Nigericin对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌及水稻纹枯病菌均有抑制活性。【结论】对东乡野生稻内生放线菌进行了分离、鉴定和抗菌活性筛选,并从中分到两种与I型PKS基因相关活性的化合物Nigericin和17-O-demethylgeldanamycin,为研究东乡野生稻内生放线菌的多样性和次级代谢产物的分离提供依据。     

Genome-wide identification of conserved microRNA and their response to drought stress in Dongxiang wild rice (Oryza rufipogon Griff.)

Objectives

To identify drought stress-responsive conserved microRNA (miRNA) from Dongxiang wild rice (Oryza rufipogon Griff., DXWR) on a genome-wide scale, high-throughput sequencing technology was used to sequence libraries of DXWR samples, treated with and without drought stress.

Results

505 conserved miRNAs corresponding to 215 families were identified. 17 were significantly down-regulated and 16 were up-regulated under drought stress. Stem-loop qRT-PCR revealed the same expression patterns as high-throughput sequencing, suggesting the accuracy of the sequencing result was high. Potential target genes of the drought-responsive miRNA were predicted to be involved in diverse biological processes. Furthermore, 16 miRNA families were first identified to be involved in drought stress response from plants.

Conclusion

These results present a comprehensive view of the conserved miRNA and their expression patterns under drought stress for DXWR, which will provide valuable information and sequence resources for future basis studies.

     

Molecular evolution of the Pi-ta gene resistant to rice blast in wild rice (Oryza rufipogon)

Rice blast disease resistance to the fungal pathogen Magnaporthe grisea is triggered by a physical interaction between the protein products of the host R (resistance) gene, Pi-ta, and the pathogen Avr (avirulence) gene, AVR-pita. The genotype variation and resistant/susceptible phenotype at the Pi-ta locus of wild rice (Oryza rufipogon), the ancestor of cultivated rice (O. sativa), was surveyed in 36 locations worldwide to study the molecular evolution and functional adaptation of the Pi-ta gene. The low nucleotide polymorphism of the Pi-ta gene of O. rufipogon was similar to that of O. sativa, but greatly differed from what has been reported for other O. rufipogon genes. The haplotypes can be subdivided into two divergent haplogroups named H1 and H2. H1 is derived from H2, with nearly no variation and at a low frequency. H2 is common and is the ancestral form. The leucine-rich repeat (LRR) domain has a high pi(non)/pi(syn) ratio, and the low polymorphism of the Pi-ta gene might have primarily been caused by recurrent selective sweep and constraint by other putative physiological functions. Meanwhile, we provide data to show that the amino acid Ala-918 of H1 in the LRR domain has a close relationship with the resistant phenotype. H1 might have recently arisen during rice domestication and may be associated with the scenario of a blast pathogen-host shift from Italian millet to rice.     

Prospective evaluation of individual and consortia plant growth promoting rhizobacteria for drought stress amelioration in rice (Oryza sativa L.)

Plant and Soil - Aims. Rinorea cf. bengalensis is a Ni hyperaccumulator which occurs in Sabah (Malaysia), on Borneo Island, that is able to accumulate considerable amounts of Ni and influences the...     

Plant regeneration from protoplasts of wild rice (Oryza rufipogon Griff.)

Embryogenic callus initiated from basal segments of micropropagated shoots of Oryza rufipogon were used to initiate cell suspension cultures. After approximately 3 months these cultures were capable of yielding large numbers of protoplasts which underwent sustained division in agarose-solidified medium at a frequency comparable to that observed with Japonica rice protoplasts in previous studies. O. rufipogon plants were reproducibly regenerated from the protoplast-derived callus and are currently being grown to maturity. This is the first report of plant regeneration from protoplasts of a wild species of Oryza.Abbreviations BAP 6-benzyalamino purine - 2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic acid - MES 2[N-morpholino] ethanesulphonic acid - NAA -naphthalene acetic acid - PAR photosynthetically active radiation - SCV settled-cell volume     

东乡野生稻可培养内生细菌群落组成及多样性

内生细菌对宿主植物生长发育和生理代谢具有重要影响, 揭示其群落组成和多样性具有重要的生物学和生态学意义。本研究采用可培养法从东乡野生稻(Oryza rufipogon)不同组织中分离获得94株内生细菌, 基于16S rRNA基因序列比对和系统发育分析将其归属于变形菌门、放线菌门和厚壁菌门3门14科17属, 其中芽孢杆菌属(Bacillus)和微小菌属(Microbacterium)为优势属, 分别占总株数的27.7%和20.2%。不同组织中内生细菌的分布和多样性存在差异, 根中内生细菌数量最多(34株, 36.2%), 叶次之(32株, 34.0%), 茎最少(28株, 29.8%); 根中内生细菌Shannon-Wiener多样性指数(H′ = 2.52)、Simpson优势度指数(D = 0.88)和Pielou均匀度指数(E = 0.72)均高于茎与叶, 根和茎的Jaccard相似性系数(C = 0.29)低于根和叶(C = 0.47)以及茎和叶(C = 0.45)。研究结果表明, 东乡野生稻内生细菌具有丰富的物种多样性, 并且不同组织部位的内生细菌组成存在差异, 根中内生细菌多样性最丰富。