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。     

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。     

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。     

玉米根际高效溶磷菌的筛选、鉴定及促生效应研究

为获得玉米根际高效溶磷促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)并明确其促生特性,采用选择培养方法从玉米根际土壤筛选出优良PGPR 菌株,测定其溶磷及分泌吲哚乙酸(IAA)的能力,并对优良菌株进行鉴定;采用盆栽试验研究菌株的促生作用。结果分离到2 株优良PGPR 菌株CH07和FD11,其溶磷量分别为368.5 mg/L和321.5 mg/L,产IAA量分别为30.93 mg/L和15.93 mg/L。形态学特征、生理生化特征和16S rDNA 序列分析结果表明,CH07为芽孢杆菌属(Bacillus aryabhattai),FD11为链霉菌属(Streptomyces maritimus)。最后通过盆栽试验对这2株细菌分离物的促生效果进行比较,结果发现,CH07、FD11,尤其是CH07与FD11的复合物,对苋菜的株高及地上部鲜重有积极作用,可作为研制生物肥料的优良菌株资源。     

一株黄瓜根际促生菌的筛选、鉴定及其发酵特性

Salkowski比色法评价菌株发酵产吲哚乙酸(IAA)的能力;采用平皿、盆栽方法检测菌株的促生能力;对典型菌株生理生化测定及16S rRNA基因序列系统发育分析,初步确定菌株的分类地位;进一步采用正交设计探索不同碳源、氮源对菌株产IAA的影响。结果表明从黄瓜植株根部分离得到菌株18株,其中8株为产IAA菌株。菌株SGM7产IAA能力最强,产量达23.59 mg/L;1%SGM7菌悬液对盆栽黄瓜幼苗有明显促生效果(P0.05);初步鉴定SGM7为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus);其最适产IAA发酵培养基配方为:蛋白胨1%、玉米粉2%、麸皮0.25%、硫酸铵0.05%、硝酸钾0.05%;其发酵液IAA产量高达35.87 mg/L。     

海南生态区植物根际解磷细菌的筛选及分子鉴定

【目的】了解海南酸性土壤解磷细菌溶解Ca3(PO4)2和FePO4特性;筛选高效稳定的解磷菌株,为应用研究提供菌源。【方法】采集海南21种植物的根际土样品,用营养琼脂、结晶紫-营养琼脂、酵母粉-甘露醇琼脂,稀释涂布法分离土壤细菌,选取平板上菌落形态有明显区别的代表性菌落,用最低营养琼脂进行纯化;Ⅰ筛用Ca3(PO4)2固体培养基培养5 d,挑取有溶磷圈的菌落;Ⅱ筛用Ca3(PO4)2培养液在32℃、200 r/min条件培养6 d,挑取解磷量大于200 mg/L的菌株;Ⅲ筛是在4次继代培养及每次15 d的4℃保藏后,用Ca3(PO4)2培养液培养6 d,挑取解磷量大于200 mg /L的菌株。称Ⅲ筛的选出菌株为高效稳定的解磷细菌(PSBHS),用FePO4培养液对PSBHS培养6 d,并测定解磷量;用简并引物扩增PSBHS 16S rDNA基因一个长度约1460 bp的片段,测序后,通过Blast检索同源序列,鉴定解磷细菌分类。【结果】共分离到363个代表性菌株,通过Ⅰ筛、Ⅱ筛、Ⅲ筛的代表性菌株分别是126个、45个、14个;14个PSBHS在Ca3(PO4)2培养液中经6 d培养,解磷量达201.0 mg/L ~623.3 mg/L,培养结束时pH值(3.82~4.34)与解磷量呈极显著负相关（r = -0.8155)。14个PSBHS在FePO4培养液中经6 d培养,解磷量只有1.6 mg/L ~34.2 mg/L,培养结束时pH值(2.87~5.67)与解磷量也呈极显著负相关(r = -0.6836)。16S rDNA序列分析,确定了6个PSBHS为Acinetobacter, 3个为Pseudomonas, 3个为Serratia, 2个为Enterobacter。     

植物根际促生枯草芽孢杆菌JC01筛选

【目的】筛选高效植物根际促生细菌,阐明产挥发性有机化合物(VOC)菌株JC01的促生机制。【方法】选取从植物根际中分离得到的838株细菌,以固氮、解(溶)磷以及分泌嗜铁素、吲哚乙酸(IAA)活性为指标,对其促生能力进行赋值评估,将赋值在3分以上的107株细菌进行指纹图谱分析,挑选其中不同簇的20株促生潜力细菌进行温室实验,以评价赋值体系与温室促生效果之间的关系,进一步探究具有较好促生效果菌株JC01的作用机理。【结果】共筛选出了来源于指纹图谱中不同簇的4株具有较好促生效果的菌株,细菌的平板活性赋值与促生效果之间的相关系数r大于0.6。其中,菌株JC01分泌的具有促生作用的VOC能够增强番茄植株IAA信号通路关键基因的表达,减弱脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)信号通路关键基因的表达。JC01经16S r RNA基因鉴定为枯草芽孢杆菌。【结论】细菌的平板活性赋值与促生效果之间存在较高的正相关性,枯草芽孢杆菌JC01可能通过产生VOC对番茄生长进行调控。     

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。     

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.     

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。     

Screening plant growth-promoting rhizobacteria for improving growth and yield of wheat

AIMS: Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) are commonly used as inoculants for improving the growth and yield of agricultural crops, however screening for the selection of effective PGPR strains is very critical. This study focuses on the screening of effective PGPR strains on the basis of their potential for in vitro auxin production and plant growth promoting activity under gnotobiotic conditions. METHODS AND RESULTS: A large number of bacteria were isolated from the rhizosphere soil of wheat plants grown at different sites. Thirty isolates showing prolific growth on agar medium were selected and evaluated for their potential to produce auxins in vitro. Colorimetric analysis showed variable amount of auxins (ranging from 1.1 to 12.1 mg l-1) produced by the rhizobacteria in vitro and amendment of the culture media with l-tryptophan (l-TRP), further stimulated auxin biosynthesis (ranging from 1.8 to 24.8 mg l-1). HPLC analysis confirmed the presence of indole acetic acid (IAA) and indole acetamide (IAM) as the major auxins in the culture filtrates of these rhizobacteria. A series of laboratory experiments conducted on two cv. of wheat under gnotobiotic (axenic) conditions demonstrated increases in root elongation (up to 17.3%), root dry weight (up to 13.5%), shoot elongation (up to 37.7%) and shoot dry weight (up to 36.3%) of inoculated wheat seedlings. Linear positive correlation (r = 0.99) between in vitro auxin production and increase in growth parameters of inoculated seeds was found. Based upon auxin biosynthesis and growth-promoting activity, four isolates were selected and designated as plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR). Auxin biosynthesis in sterilized vs nonsterilized soil inoculated with selected PGPR was also monitored that revealed superiority of the selected PGPR over indigenous microflora. Peat-based seed inoculation with selected PGPR isolates exhibited stimulatory effects on grain yields of tested wheat cv. in pot (up to 14.7% increase over control) and field experiments (up to 27.5% increase over control); however, the response varied with cv. and PGPR strains. CONCLUSIONS: It was concluded that the strain, which produced the highest amount of auxins in nonsterilized soil, also caused maximum increase in growth and yield of both the wheat cv. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF STUDY: This study suggested that potential for auxin biosynthesis by rhizobacteria could be used as a tool for the screening of effective PGPR strains.     

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.     

亚热带林区啮齿动物对樱桃种子捕食和搬运的作用格局

在都江堰林区,通过在原生林、次生林和灌丛3类生境释放野生和栽培樱桃(Cerasus pseudocerasus)的种子,研究了啮齿动物对樱桃种子的捕食及其对樱桃种群更新的作用。结果表明,啮齿动物对樱桃两类种子的搬运无显著差异,而啮齿动物对野生樱桃种子的收获则明显快于栽培樱桃种子,且在3类生境均有类似的趋势。这说明啮齿动物偏爱于收获具有较高收益(种仁重/种子重)的野生樱桃种子。啮齿动物在小于10 d的时间尺度收获了所有释放的樱桃种子,其中,70%以上为啮齿动物所搬运。春季食物的匮乏可能是导致啮齿动物对樱桃种子有较大捕食压力的主要原因,而生境类型间的差异较小。因此,啮齿动物是都江堰林区樱桃地表种子的主要捕食者,它们对野生樱桃种子的选择性捕食和搬运能影响樱桃种子/果实的进化及其种群更新。     

Applications of free living plant growth-promoting rhizobacteria

Free-living plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) can be used in a variety of ways when plant growth enhancements are required. The most intensively researched use of PGPR has been in agriculture and horticulture. Several PGPR formulations are currently available as commercial products for agricultural production. Recently developing areas of PGPR usage include forest regeneration and phytoremediation of contaminated soils. As the mechanisms of plant growth promotion by these bacteria are unravelled, the possibility of more efficient plant-bacteria pairings for novel and practical uses will follow. The progress to date in using PGPR in a variety of applications with different plants is summarized and discussed here.     

Hydrocarbon utilization by nodule bacteria and plant growth-promoting rhizobacteria

Standard and locally isolated nodule bacteria and plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) were grown on crude oil and individual pure hydrocarbons as sole sources of carbon and energy. The nodule bacteria included two standard Rhizobium leguminosarum strains, two standard Bradyrhizobium japonicum strains, and one unknown nodule bacterial strain that was locally isolated from Vicia faba nodules. The PGPR included one standard Serratia liquefaciens strain and two locally isolated strains of Pseudomonas aeruginosa and Flavobacterium sp. The pure hydrocarbons tested included n-alkanes with chain lengths from C9 to C40 and the aromatic hydrocarbons benzene, biphenyle, naphthalene, phenanthrene, and toluene. Quantitative gas liquid chromatographic analyses confirmed that pure cultures of representative nodule bacteria and PGPR could attenuate n-octadecane and phenanthrene in the surrounding nutrient medium. Further, intact nodules of V. faba containing bacteria immobilized on and within those nodules reduced hydrocarbon levels in a medium in which those nodules were shaken. It was concluded that legume crops are suitable phytoremediation tools for oily soil, since they enrich such soils not only with fixed nitrogen, but also with hydrocarbon-utilizing microorganisms. Further, legume nodules may have biotechnological value as materials for cleaning oily liquid wastes.     

黑麦草根际产铁载体细菌HMGY6B的筛选鉴定及对病原菌的拮抗作用

【目的】从石灰性土壤中分离筛选出铁载体合成能力强、抗病效果好的菌株。【方法】采用刃天青(Chrome azural S,CAS)平板检测法,定性、定量筛选产铁载体能力较强的菌株,通过菌株形态、生理生化特征、16S r RNA基因序列相似性和系统发育分析,鉴定细菌类型,然后采用平板对峙法研究菌株与病原菌的拮抗作用。【结果】从多年生黑麦草根际土壤中分离得到一株产铁载体能力很强的菌株HMGY6B,经鉴定,该菌属假单胞菌属Pseudomonas菌株,其产生的儿茶酚型铁载体对黄瓜灰霉病(Botrytis cinerea)有显著的拮抗作用,在低铁条件下(0.16、2、5、10μmol/L FeCl_3)对黄瓜灰霉病的生长抑制率高达91.2%,但在富铁条件下(50μmol/L FeCl_3)降为30.2%,100μmol/L FeCl_3抑制率仅为5.5%。【结论】菌株HMGY6B可用于今后复合型抗病生物菌肥的开发研制。