杨树根际解无机磷细菌Mp1-Ha4的鉴定及其解磷机理

解无机磷细菌能够溶解土壤中的难溶性磷酸盐,增加土壤有效磷含量,促进植物生长。以一株杨树根际土壤中筛选得到的解无机磷细菌Mp1-Ha4为研究对象,利用分子生物学的方法对该菌株进行鉴定,测定了其对磷酸钙、磷酸铝和磷酸铁的解磷能力,并对该菌株9 d内的磷酸钙溶解动力学进行了研究。结果表明,解无机磷细菌Mp1-Ha4为一株西地西菌Cedecea sp.,其对磷酸钙的溶解能力远强于对磷酸铝和磷酸铁的溶解能力。在NBRIP液体培养基中,该菌株对磷酸钙的溶解能力达到了497.4 mg/L,在其对磷酸钙解磷过程中,培养基pH及可滴定酸度与解磷量分别呈显著负、正相关。高效液相色谱分析显示,该菌株在解磷过程中分泌了大量有机酸,主要包括α-酮戊二酸,酒石酸和苹果酸。分泌有机酸,降低环境pH可能是解无机磷细菌西地西菌(Cedecea sp.)Mp1-Ha4溶解难溶性磷酸盐的主要机制,同时该菌株对磷酸钙的高效溶解作用使其具有较大的研究和应用前景。     

土壤解磷微生物促进植物磷素吸收策略研究进展

随着全球磷肥需求增加和磷矿资源储量短缺矛盾逐渐加重,土壤解磷微生物在促进磷循环方面的重要性日益突显,因此有必要对其种类和促进植物磷素吸收策略进行全面梳理总结。荟萃分析了土壤解磷微生物种类并构建了系统进化树,重点论述了土壤解磷微生物促进植物磷素吸收主要策略。土壤解磷微生物主要通过矿化和溶解作用直接活化难溶性磷,但其也能与植物根系互作间接活化磷素。其间接途径主要包括解磷微生物与根系分泌物和丛枝菌根真菌互作,它们通过碳磷交换间接活化磷素;其次包括一些解磷微生物可以通过固氮作用使植物生长受到磷的限制,从而调节植物磷酸盐转运系统间接活化土壤磷;解磷微生物也能通过分泌植物激素和生物防治剂促进植物根系生长间接促进植物磷素吸收。解磷微生物还能通过磷素固定减少磷流失,也可以通过加速自身磷素周转促进植物磷素吸收。对完善和发展解磷微生物主导的土壤磷循环和植物磷素吸收利用理论体系具有重要意义。     

土壤溶磷微生物溶磷、解磷机制研究进展

土壤磷素存量大,但其中约95%不能被植物直接吸收利用,土壤中磷素供给不足常常是制约作物生长发育的重要原因之一。活化土壤中的难溶性磷、增强土壤有效磷的供给能力,一直是人们关注的重要问题,并对农业可持续性发展具有重要意义。土壤溶磷微生物(phosphate solubilizing microorganisms, PSMs)是土壤磷循环中的重要一员,能够通过酸解作用、酶解作用等将无效磷转化为有效磷供植物吸收,从而促进植物生长发育。通过PSMs改善土壤磷素营养是一项有利于资源节约、环境友好的重要农业措施,其应用前景十分广阔。因此,深入了解PSMs溶磷、解磷机制对于提高土壤磷素利用效率和提高作物产量具有十分重要的作用。本文对土壤溶磷微生物的种类、无机矿物磷溶解途径以及溶磷微生物依靠酶解作用对有机磷的矿化等方面进行了综述,并对该领域的研究发展方向进行了展望。     

一株高效解磷菌的筛选鉴定及溶磷性能

【背景】土壤中大部分磷元素是以难溶性磷酸盐的形式存在,不能被农作物有效利用,而传统化学肥料会带来环境污染等问题。【目的】解决土壤磷缺失现状,开发新型、安全、高效的微生物菌肥。【方法】取武汉科技大学图书馆后土壤为试验材料,筛选出一株高效解磷菌。通过个体形态鉴定、生理生化鉴定、16S rRNA基因序列分析鉴定菌株,以NBRIP为基础培养基进行条件优化,借助高效液相色谱进行细菌解磷机理探究。【结果】所筛选的高效解磷菌株为唐菖蒲伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)。在20种氨基酸中,D-蛋氨酸对菌株的生长和溶磷促进作用最好,促进效果达到19.09%和16.16%,甲酸钠对菌株的生长和溶磷有抑制效果,抑制效果达到39.08%和10.66%。该菌株通过分泌葡萄糖醛酸、D-L-苹果酸等有机酸溶解环境中的磷酸盐,将菌株制作成菌肥对辣椒幼苗有明显的促生长作用。【结论】利用唐菖蒲伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)分泌有机酸溶解土壤中的磷酸盐,可为生物肥料的制备和应用提供一定的理论参考。     

解磷微生物修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染问题日益严重,具有普遍性、隐蔽性、表聚性、不可逆性等特点,已经成为环境污染治理中的热点、难点问题。解磷微生物能够依靠自身的代谢产物或通过与其他生物的协同作用,将土壤中的难溶性磷转化为可供植物吸收利用的磷,具有多重植物促生长功能和重金属解毒能力,可在重金属毒害水平下,促进植物生长、提高植物抗病能力、克服重金属对植物生长的不利影响,从而增强重金属修复植物的生存竞争力。从解磷微生物的研究现状入手,介绍了解磷微生物对土壤重金属污染的修复能力,综述了解磷微生物对土壤重金属污染修复的作用机制,分析了目前解磷微生物在重金属修复过程中存在的问题,并提出了今后研究的方向,为重金属污染土壤的修复提供了新思路。     

解磷菌PSB-R全基因组测序鉴定及其解磷特性分析

采用生理生化指标结合分子生物学技术对解磷菌PSB-R进行分类学鉴定,确定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）,通过二代测序平台Illumina NovaSeq PE150对PSB-R进行全基因组测序,分析预测了与解磷能力相关基因及其他植物促生基因组成情况。通过响应面优化试验检测了PSB-R最大解磷能力为805.199 mg/L,连续培养10代后解磷能力稳定且对多种难溶性磷酸盐均具有溶解能力。本研究为解磷菌解磷机制的进一步研究提供了基因组数据基础,同时证实PSB-R具有应用于菌肥的潜力,为后续解磷菌肥的研制提供了研究基础。     

解磷菌对设施土壤金属元素有效含量及黄瓜秧苗金属元素吸收量的影响

通过向设施土壤中添加解磷菌和秸秆,达到活化土壤中作物所需金属元素的含量,促进作物对中微量元素吸收的目的。试验设置对照、秸秆、解磷菌、解磷菌+秸秆4个处理,在不同时间测试土壤及秧苗中钙、镁、铜、铁、锌等的含量,确定解磷菌及秸秆对设施土壤金属元素含量及黄瓜秧苗吸收量的影响。试验结果表明,秸秆、解磷菌、秸秆+解磷菌处理能明显增加黄瓜秧苗吸收钙、镁、铁、铜的能力,对锌的吸收没有影响,其中秸秆+解磷菌处理对黄瓜秧苗吸收钙、镁、铜影响最大,促进作用分别达到6.26%、8.25%和11.57%,3种处理对设施土壤中有效钙、镁、铁的含量没有影响,但是能明显提高土壤中有效铜、锌的含量,盛果后期有效铜含量分别比对照提高12.19%、15.41%、16.49%,盛果后期有效锌含量分别比对照区提高38.8%、33.26%、56.81%。     

解磷微生物的研究进展

磷是植物生长必需的矿质元素之一,而土壤中可溶性磷的含量比较低。土壤中有大量的微生物存在,其中有一些微生物能够将土壤中的不溶性磷转化成可溶性磷,主要对解磷微生物的种类、数量、分布、解磷机制及应用方面的有关情况进行综述。     

黑麦对难溶性磷酸盐的吸收及活化机制研究

以2个黑麦品种冬牧70和King为材料,研究了植物对难溶性磷酸盐的吸收及活化,以揭示植物抵御酸性土壤逆境的机制.结果显示,(1)在活性铝含量高的赤红壤中施用磷酸铝、磷酸铁、磷酸钙等难溶性磷酸盐后,植株的生物产量和磷的积累量分别增加了0.84~6.38倍和0.60~20.5倍,且施用难溶性磷酸盐后冬牧70的生物产量和磷的积累量的增加量明显高于King.(2)铝胁迫下2种黑麦根系分泌物中的阴离子组分均能溶解难溶性磷酸盐,而在中性或阳离子组分中的难溶性磷酸盐溶解不显著;HPLC图谱显示,阴离子组分中含有柠檬酸和苹果酸.(3)铝胁迫下根系有机酸分泌量随铝处理浓度(10、30、50μmol/L AlCl3)的增加而增加,而且在柠檬酸或苹果酸溶液中难溶性磷酸盐的溶解度显著增加,其溶解的磷随有机酸浓度的增加而增加.(4)黑麦冬牧70品种对难溶性磷酸盐的吸收、阴离子组分对难溶性磷酸盐的溶解及有机酸分泌作用均较King强.结果表明,在铝胁迫下根系分泌的有机酸是黑麦活化、吸收土壤中难溶性磷的有效机制.     

菌丝室接种解磷细菌Bacillus megaterium C4对土壤有机磷矿化和植物吸收的影响

通过30μm尼龙网将根盒分成根室和菌丝室,菌丝室中的低磷土壤施加75 mg P/kg土壤的植酸钙,研究了菌丝室土壤中丛枝菌根(AM)真菌Glomus intraradices和解磷细菌Bacillus megaterium C4对有机磷的矿化和吸收.结果表明,在试验条件下,植酸钙的溶解性很低,对土壤溶液有机磷的贡献不大.接种解磷细菌C4提高了土壤中磷酸酶的活性,减少了土壤中有机磷的含量.但是,由于存在解磷细菌与AM真菌对磷的竞争,解磷细菌矿化出的磷大部分被自身利用,AM真菌的生长受到抑制,解磷细菌对植物磷营养的改善没有表现出显著的贡献.     

磷酸盐修复重金属污染土壤的研究进展

从研究方法、反应机理以及风险评价等方面综述了磷酸盐修复重金属污染土壤的研究进展,分析和讨论了其中存在的问题和不足,提出了今后加强研究的重点。目前磷酸盐修复重金属污染土壤时,使用的主要研究方法有化学形态提取法、化学平衡形态模型法和光谱及显微镜技术,各个方法都有其优缺点,应该结合使用并探索新方法。磷酸盐稳定重金属的作用机理主要有3个:磷酸盐诱导重金属吸附、磷酸盐和重金属生成沉淀或矿物和磷酸盐表面吸附重金属,但磷酸盐与重金属反应的机理十分复杂,人们尚不完全清楚,因此难以有效区分和评价诱导吸附机理和沉淀机理或其它固定机理,相应地对磷酸盐修复重金属的长期稳定性难以预测。磷酸盐修复重金属污染土壤时由于其较高的施用量可能会造成磷的积聚从而引发一些环境风险,如磷淋失造成水体富营养化,营养失衡造成作物必需的中量和微量元素缺乏以及土壤酸化等。所以应该谨慎选择磷肥种类和用量,最好是水溶性磷肥和难溶性磷肥配合、磷肥与石灰物质等配合施用。今后应着重研究磷酸盐与重金属相互作用的机理区分和评价;关注磷酸盐修复重金属污染土壤时存在的潜在风险,特别是加强植物长期不断吸收磷或其它环境条件变化致使土壤磷素持续减少过程中稳定的重金属溶解性和移动性的研究,磷酸盐修复重金属污染土壤的长期田间实践等。     

盐碱地柠条根围土中黑曲霉的分离鉴定及解磷能力测定

在盐碱滩地的改良过程中,柠条具有提升土壤供氮、供磷、供钾的潜力.以盐碱滩地上建植的柠条灌木林为研究对象,以柠条根围土壤为培养基质,采用无机磷培养基筛选,用平板溶菌圈法分离获得1株具有溶磷能力的真菌.将测得的ITS基因序列在NCBI上进行同源性检索,结果表明,所测序列与黑曲霉(Aspergillus niger)同源性为100％.综合形态特征和ITS基因序列同源性两方面分析,该菌株鉴定为黑曲霉(Aspergillus niger).168h连续监测无机磷培养液pH值、速效磷含量、菌丝重量和菌体吸磷量,研究该菌株的解磷能力.研究结果表明:随着培养时间的延长,培养液pH值从7.0下降到2.0左右,溶液中速效磷含量逐渐增加到4.7 mg,菌体自身吸磷量由5.4 mg下降到0.5mg,在36-48h后各项指标达到稳定状态.可见,黑曲霉菌体可以有效利用难溶性磷源,并将其转化成可被植物吸收利用的有效磷.     

外生菌根真菌及其菌根辅助细菌协同解磷的研究进展

磷素是植物生长发育所必需的大量营养元素,参与植物体内多数生物代谢过程。然而,土壤中矿物对无机磷的强吸附性以及有机磷的难降解性都大大降低了磷素对植物的有效性。植物与外生菌根真菌形成外生菌根共生体,能够显著提高土壤磷素的植物有效性,促进植物对磷素的高效吸收。在此过程中,外生菌根辅助细菌也发挥着十分重要的作用,但对其综述性分析还鲜有报道。本文介绍了外生菌根真菌及其菌根辅助解磷细菌的相互作用;解析了外生菌根真菌及其菌根辅助解磷细菌溶解无机磷和水解有机磷的协同作用,并分析了其溶磷机制;阐明了外生菌根真菌对磷素的吸收过程;展望了外生菌根真菌及其菌根辅助解磷细菌互作促进植物磷素吸收的研究前景。     

一株金黄蓝状菌解磷特性及其对毛竹的促生效应

为深入了解毛竹根际微生物金黄蓝状菌(JXBR04)的解磷特性并评价其促生效应,采用液体发酵培养法研究碳源、氮源、pH、装液量及盐离子等因素对金黄蓝状菌解磷能力的影响,以及该菌株对不同难溶性磷酸盐的溶解能力,并应用温室盆栽法研究该菌株对毛竹幼苗生长的促进效应.结果表明: 金黄蓝状菌(JXBR04)分别在碳源为蔗糖、氮源为酵母粉、初始pH值3.5、装液量1/5或2/5、盐离子浓度为0 或1.0 g·L^-1时解磷能力最强;对Ca₃(PO₄)₂、CaHPO₄、FePO₄均具有较好的解磷作用,其中对CaHPO₄表现最佳,达1304.04 mg·L^-1.施用金黄蓝状菌(JXBR04)菌剂180 d后显著提高了毛竹实生苗根际土壤养分和植株体内磷含量,且地径、苗高及生物量分别比对照增长了28.1%、28.3%和51.5%.可见,金黄蓝状菌具有成为我国南方酸性土壤毛竹林环境友好型生物肥料的潜力.     

不动杆菌JL-1菌株的解磷机理

【背景】不动杆菌(Acinetobacter indicus) JL-1菌株可将土壤中难溶性磷转化为植物可吸收利用的可溶性磷,但其解磷机理尚不明确。【目的】探讨不动杆菌JL-1菌株的解磷机理。【方法】采用钼蓝比色法测定菌株在不同难溶性磷源中的解磷效果,确定最佳磷源;通过粒径测定法、超声破碎法、高效液相色谱法等多种方法,检测不动杆菌JL-1菌株在解磷过程中对磷酸钙的溶解作用、对磷的固化作用及产有机酸和磷酸酶酶活情况。【结果】不动杆菌JL-1菌株在磷酸钙液体培养基中解磷效果最佳,解磷量在48 h达到最高值118.04μg/mL。在解磷过程中,JL-1菌株对磷酸钙具有溶解作用,菌株自身固化了部分磷;可溶性磷的释放是发酵过程中产生的葡萄糖酸、丙酸、乙酸、乳酸等多种有机酸与磷酸酶共同作用的结果,有机酸中丙酸含量最高可达118.11 mg/mL;酸性磷酸酶酶活最高为22901.32μmol/(L·h),碱性磷酸酶酶活最高为23826.02μmol/(L·h)。【结论】不动杆菌JL-1菌株在解磷过程中对磷酸钙颗粒显示出一定的溶解作用,通过分泌有机酸和磷酸酶使可溶性磷释放,同时菌体固化了一部分磷,本研究为不动杆菌应用于农业生产提供了一定的实验数据参考。     

青藏高原多年冻土区解磷菌筛选及抗逆能力评价

【目的】本研究旨在从青藏高原多年冻土区土壤中分离筛选高效解磷菌,为青藏高原土壤中难利用性磷的活化提供菌株资源。【方法】以青藏高原唐古拉山口附近的多年冻土区土壤为研究对象,利用有机磷和无机磷选择性培养基通过平板划线法分离解磷菌,通过16S rRNA基因系统发育分析对菌株进行鉴定,并对解磷菌的解磷能力和抗逆能力进行评价。【结果】分离筛选的5株解磷菌应归于假单胞菌属(Pseudomonas),包括3株解无机磷菌(i5、i6、i9L)和2株解有机磷菌(Qb和Qo);30 ℃培养条件下,Qb和Qo上清液有效磷含量分别为534.8 mg/L和723.7 mg/L,显著高于i5、i6、i9L上清液有效磷含量(166.9–210.5 mg/L);利用不同浓度的聚乙二醇(PEG6000)对菌株进行模拟干旱培养,5株解磷菌在PEG6000处理下均可正常生长,而且Qo上清液有效磷含量最高(519.7–683.0 mg/L);不同培养温度下,Qb和Qo在5 ℃和10 ℃培养下解磷能力要强于其他菌株的解磷能力。【结论】菌株Qo的耐低温和干旱能力强于其他4株菌,是青藏高原等高寒地区菌肥开发和植被恢复研究重要菌种资源。     

一株寒地高效解无机磷细菌的分离鉴定及拮抗作用

【目的】从北方寒地种植的不同农作物根际土壤中分离高效解磷的细菌,为微生物制剂和磷肥的开发提供适于本地区的优良菌种。【方法】通过初筛和复筛从26株解磷菌中筛选获得一株高效解磷细菌,对其进行生理生化和分子生物学鉴定,同时采用钼蓝比色法测定解磷能力。采用平板对峙法测定拮抗植物病原菌能力。【结果】通过筛选后获得的菌株B51-7经鉴定为伯克霍尔德菌属。菌株在发酵液中可溶性磷含量最高达到832.74 mg/L,同时具有很强的广谱抑菌作用,抑菌率最高为89.71%,可以显著促进水稻生长。【结论】菌株B51-7是一株具有生物防治作用的高效解磷细菌,可应用于生物菌肥和生防制剂中。     

解磷微生物肥料探究浅谈

磷是我国农业的三大营养要素。据调查,我国土壤缺磷的情况比较严重,除了人工施用化学磷肥以外,施用以能够利用土壤中难溶态磷的微生物菌剂,使其在作物根际形成一个磷素能被充分利用的区域,是为改良农业磷元素不足的一个重要途径。     

黄土高原天然和人工油松林根际土壤解磷细菌群落特征及其功能

为了揭示油松-根系微生物的互作关系及其对油松林分稳定性的影响,本研究选择陕西省黄龙县天然和人工油松林,采集油松根际与非根际土壤,测定非根际土壤化学特性,分离纯化根际土壤解磷(有机磷和无机磷)细菌,通过DNA基因测序鉴定解磷细菌,并测定解磷细菌的解磷能力。结果表明: 天然油松林非根际土壤中全碳(TC)、全氮(TN)含量以及C/N、N/P极显著高于人工油松林。2种油松根际土壤中共鉴定出20属65种解磷细菌,其中以芽孢杆菌属、链霉菌属和假单胞菌属为优势菌群;天然油松林根际解磷细菌多样性、丰富度和均匀度指数均高于人工油松林,而优势度指数低于人工油松林。链霉菌属与非根际土壤TC、TN和C/N、N/P呈正相关,而芽孢杆菌属和假单胞菌属与非根际土壤硝态氮、铵态氮、有效磷及全磷含量呈正相关。2种油松林根际土壤不同解磷细菌的解磷能力存在差异,其中天然和人工油松林根际共有的解磷细菌为假单胞菌Pseudomonas sp.34-5,其对磷酸钙的解磷能力最高,为11.40 μg·mL^-1;天然油松林根际独有的解磷细菌蕈状芽胞杆菌BF1-5对卵磷脂的解磷能力最高,为4.58 μg·mL^-1。该林区2种油松林根际解磷细菌菌群结构存在显著差异。与人工油松林相比,天然油松林根际土壤解磷细菌群落多样性更丰富且分布更均匀,解磷能力普遍高于人工林。     

一株高效解磷肠膜明串珠菌的分离鉴定及解磷能力研究

【背景】植物根际土壤含有多种溶磷微生物,但是具有溶磷能力的肠膜明串珠菌未见报道。【目的】从脐橙根际土壤分离高效解磷菌,研究其解磷应用。【方法】通过初筛和复筛从23株菌中筛选解磷能力较强的菌株,同时采用钼蓝比色法测定磷含量。通过测定发酵液中小分子有机酸含量、磷酸酯酶酶活及pH值的变化,探究菌株的解磷机理。【结果】经过筛选得到9株具有一定解磷能力的菌株。通过菌种16S rRNA基因序列分析和生理生化实验确定其中一株菌为肠膜明串珠菌,命名为肠膜明串珠菌G7。培养基初始pH6.0、碳源为葡萄糖、氮源为硫酸铵时G7的解磷能力较佳。G7发酵过程中产生大量有机酸,而其酸性磷酸酯酶活性高于碱性磷酸酯酶。【结论】碳源、氮源以及初始pH值都能影响G7的解磷能力,其解磷能力主要缘于在发酵过程中产生了大量小分子有机酸,关于G7的解磷机理还需要更深入的研究。