一些细菌和真菌的解磷能力及其机理初探

4株细菌和8株真菌培养6天后,发现培养液中有机酸含量大幅度增加,PH大幅度地下降,磷的含量大幅度增加,真菌比细菌表现出更强的溶解磷矿粉的能力,不同的微生物分泌有机酸的数量和种类差别很大,菌分泌的有机酸种类比细菌要多。但是,培养液中有机酸总量与解磷量之间并不存在显的相关性。     

微生物溶解磷矿粉能力与pH及分泌有机酸的关系

从玉米根际和非根际土壤中分离得到的 74株溶解磷矿粉的微生物 ,发现它们的溶磷能力差异很大 ,主要决定于菌株本身的特性 ,与其来源无关 ,真菌普遍比细菌要强。真菌的溶磷能力与其培养介质的 pH之间呈显著的负相关 ,但细菌的这种关系非常弱。二者都产生多种有机酸 ,真菌主要分泌草酸、丙二酸和乳酸 ,而细菌主要分泌草酸、酒石酸、丙二酸、乳酸和乙酸 ,不同菌株分泌有机酸的数量和种类差异很大 ,但溶磷量与有机酸总量或单个有机酸浓度之间 ,没有发现显著的相关性 ,唯独柠檬酸与真菌的溶磷量之间存在显著的相关性。说明不同菌株有完全不同的溶磷机理 ,可能多种机理并存。     

低磷胁迫下AM真菌对枳实生苗吸磷效应及根系分泌有机酸的影响

在温室沙培灭菌条件下,以Al-P为磷源、枳为试材、Glomus mosseae (G.m)和G.versiforme (G.v)为菌剂,研究低磷胁迫下AM真菌对枳实生苗干物重、吸磷效应及根系分泌有机酸的影响。结果表明,接种AM真菌显著增加枳地上部、地下部干物重,增幅16.79%~135.25%;同时显著增加其吸磷量,菌丝对植株的吸磷贡献率为17.04%~71.95%(G.m>G.v),施Al-P显著提高菌丝吸磷贡献率。接种AM真菌的根系分泌的有机酸种类与对照有所不同,未接种处理枳分泌的有机酸有草酸、苹果酸、乳酸、乙酸、顺丁烯二酸和柠檬酸等6种,而接种G.m的则检测到草酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、丁二酸等7种,G.v处理的检测到酒石酸,接种处理均未检测到顺丁烯二酸;接种丛枝菌根真菌增加了枳根系分泌有机酸的量(比未接种处理增加19.80~56.87 mg/kg,且施用AlPO₄后有机酸含量显著增加(增加20.06~21.84 mg/kg);未接种植株根系仅分泌少量有机酸;接种植株根系分泌的有机酸以苹果酸(42.87%)、柠檬酸(39.22%)和草酸(12.06%)为主。     

菜豆根瘤菌对土壤钾的活化作用

以土壤为钾源,通过液体培养试验研究了8株菜豆根瘤菌对土壤钾的活化作用。结果表明,菜豆根瘤菌能释放大量的氢离子,使液体培养基的pH值大幅度降低,氢离子的浓度至少提高22倍以上。根瘤菌分泌有机酸的种类与数量因菌株不同而异,这些有机酸包括甲酸、乙酸、草酸、丁二酸、柠檬酸、苹果酸和乳酸等,其中全部菌株均能分泌草酸和苹果酸,大部分菌株能分泌乙酸。在接种根瘤菌的液体培养基中,可溶性钾含量显著高于不接种的液体培养基,土壤矿物结构钾则显著降低。由于土壤是培养基钾的唯一来源,故根瘤菌可促进土壤无效钾的溶解。相关分析表明,土壤矿物结构钾与有机酸分泌总量呈极显著负相关(r=-0.878**,n=9),与培养液pH值呈极显著正相关(r=0.863**,n=9),说明根瘤菌分泌的有机酸和氢离子可能溶解土壤无效钾。考虑到根瘤菌草酸分泌量大,络合钙、镁、铁、铝的能力强,且与有机酸分泌总量呈极显著正相关(r=0.870**,n=9),推测草酸分泌在活化土壤无效钾的过程中起重要作用。此外,根瘤菌分泌的有机酸电离产生的氢离子仅占培养液氢离子的4.15%—27.56%,推测根瘤菌直接分泌的氢离子可能是造成培养液pH值降低的主要原因之一。     

白蜡虫蜡花微生物多样性分析

【目的】探究白蜡虫Ericerus pela(Chavannes)雄若虫分泌的蜡花中微生物的多样性,比较不同厚度蜡花(随雄若虫发育蜡质层厚度增加)中细菌及真菌的种类和变化。【方法】采用Mi Seq高通量测序方法对不同发育阶段白蜡虫雄若虫分泌的蜡花中细菌16S rRNA和真菌ITS进行测序,利用Mothur软件计算蜡花中细菌和真菌的操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)及其丰富度、Alpha多样性分析。【结果】细菌3个样品共获470个OTU,真菌2个样品共获264个OTU。细菌共鉴定出18门30纲92科173属;真菌共鉴定出3门15纲43科68属。其中丛毛单胞菌属Comamonas细菌在蜡花中为优势菌,分别占前、中、后期雄若虫分泌的蜡花中细菌总量的79.79%,41.61%和46.86%;枝胞属Cladosporium在前期雄若虫分泌的蜡花中占真菌总量的17.01%,隐球菌属Cryptococcus在后期雄若虫分泌的蜡花中占真菌总量的60.84%,是蜡花中真菌重要组成部分。【结论】不同发育阶段雄若虫分泌的蜡花中细菌及真菌群落存在差异,随着蜡花厚度增加,细菌多样性先增加后减少,而真菌多样性降低。     

外生菌根真菌对土壤钾的活化作用

【目的】外生菌根真菌是森林生态系统中的重要组成成分,与木本植物的根系形成菌根,参与树木养分吸收。【方法】试验在液培条件下,以土壤为钾源,利用我国西南地区分离的牛肝菌(Boletnus sp.,Bo 07)、松乳菇(Lactarius delicious,Ld 03)、彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius,Pt 715)和内蒙古大青山分离的土生空团菌(Cenococcum geophilum,Cg 04)为材料,研究了它们的生长、钾吸收、氢离子和有机酸分泌,以及土壤钾的变化。【结果】结果表明,Bo 07、Ld 03和Pt 715的生物量、含钾量和吸收量显著高于Cg 04,说明在长期缺钾的环境中,外生菌根真菌经过"物竞天择"可能进化出适应低钾和较强的吸钾能力。以土壤为钾源培养菌根真菌,培养液中的钾浓度显著提高,故外生菌根真菌可促进土壤钾的溶解。在外生菌根真菌的培养液中,分别检测到苹果酸、丁二酸和柠檬酸,均检测到草酸和乙酸。Bo 07、Ld 03和Pt 715显著提高土壤交换性钾含量,Bo 07和Ld 03还显著降低矿物结构钾含量,说明外生菌根真菌不同程度地活化了土壤无效钾,分离自南方的菌株Bo 07、Ld 03和Pt 715总体上大于分离自北方的菌株Cg 04。此外,土壤矿物结构钾分别与总有机酸和草酸分泌量呈极显著负相关(r有机酸=-0.989**,r草酸=-0.950*,n=5),与培养液pH值呈显著正相关(r=0.916*,n=5),故外生菌根真菌分泌的氢离子和有机酸尤其是草酸可能活化土壤无效钾。【结论】供试外生菌根真菌能不同程度的活化土壤无效钾,其活化能力可能与分泌氢离子和有机酸尤其是草酸密切相关。     

铝对外生菌根真菌草酸分泌及磷、钾、铝吸收的影响

试验研究了在铝胁迫条件下,6种(株)外生菌根真菌(ECMF)的生长、草酸分泌,以及磷、钾、铝的吸收状况。结果表明,铝对抗(耐)型菌种Pt715、HrSp、CgSIV的生长无抑制作用,但显著抑制敏感型菌株LbS238N、LbS238A和Lb270的生长,说明ECMF对铝胁迫的生长反应可能是筛选抗(耐)铝的指标之一。在铝胁迫条件下,无论是抗(耐)型还是敏感型菌种(株),都会发生一系列有益于抗(耐)铝的生化反应,包括草酸分泌量、菌丝磷和钾含量增加,H+分泌改变等。在培养液中,草酸电离产生的H+仅占H+总浓度的少数,说明溶液中H+的主要来源不是ECMF所分泌的草酸,而是菌丝细胞为保持吸收阳离子的电荷平衡排出的H+或分泌的其它有机酸。     

缺磷白羽扇豆排根与非排根区根尖分泌有机酸的比较

采用根系分泌有机酸原位收集方法及高效液相色谱技术分析了供磷及缺磷后不同时间白羽扇豆(LupinusalbusL .)非排根区根尖和排根分泌有机酸的种类和数量 ,以及相应的根尖、排根组织 ,茎木质部、韧皮部汁液中有机酸含量的变化。结果表明 :(1)缺磷能够诱导白羽扇豆根系产生大量排根 ,根系的有机酸分泌量也明显增加。 (2 )无论在供磷或缺磷条件下 ,排根与非排根区根尖组织中的有机酸种类相同 ,但排根主要分泌柠檬酸和苹果酸 ,而非排根区根尖主要分泌苹果酸和乙酸。 (3)缺磷后非排根区根尖分泌苹果酸的量增加 ,至第 17天达到高峰 ;排根开始分泌柠檬酸的时间相对较晚。缺磷后排根分泌柠檬酸的量随缺磷时间的延长不断增加。 (4 )在缺磷的排根与非排根区根尖组织和茎木质部伤流液中含有大量柠檬酸和苹果酸 ,但在茎韧皮部汁液中则几乎检测不到这两种有机酸。上述结果表明 ,尽管排根和非排根区根尖组织中的有机酸种类相同 ,但它们向外分泌的有机酸种类不同。缺磷后排根及非排根区根尖增加向外分泌的有机酸主要在根中合成     

不同生境外生菌根真菌对铝胁迫的响应

以南北方不同生境下的10株外生菌根真菌为研究对象,采用液体培养的方法,研究了铝对不同菌根真菌的生物量、有机酸分泌及养分含量的影响,以期筛选出抗铝性强的优良菌株,并探讨其抗铝机理。结果表明:外生菌根真菌Sl 08抗铝性最强;Pt 715、Ld 03、Bo 11、Sl 01、Bo 15也具有不同程度的耐铝性;Sl 14、Gc 99、Cg 04抗铝性较差;Sg 11抗铝性最差。来自南方酸性森林土壤的菌株总体抗铝性强于来自北方石灰性土壤的菌株,这表明外生菌根真菌的铝耐受能力与其原始生境有着密切的联系。外生菌根真菌能分泌多种有机酸,且不同菌株分泌的有机酸种类不同。其中,受铝胁迫分泌量增加最多的是草酸。研究中,铝胁迫能增加大多数铝抗性菌株的草酸分泌量,其中铝抗性最强的Sl 08表现最为明显。但铝胁迫并没有促进具备一定铝抗性的Bo 11和Sl 01草酸的分泌量,同时在铝敏感的菌株中均观察到了草酸分泌量的增加。这表明分泌草酸可能并不是外生菌根真菌抵抗铝毒的唯一途径。对各菌株铝胁迫下对氮,磷及钾的吸收研究表明,除铝敏感菌株Sl 14外,铝胁迫均能促进各供试菌株对氮,磷或钾的吸收。综上,在一定铝浓度下,一些外生菌根真菌可通过增加草酸分泌来抵御铝毒。此外,铝胁迫下外生菌根真菌还可通过调控氮、磷、钾等营养元素的吸收来抵抗铝毒,即通过增加对营养元素的吸收来增强其在铝胁迫下的生存能力,这可能是其抵御铝胁迫的应激反应之一。     

缺磷白羽扇豆排根与非排根区根尖分泌有机酸的比较

采用根系分泌有机酸原位收集方法及市郊液相色谱技术分析了供磷及缺磷后不同时间白羽扇豆（Ｌｕｐｉｎｕｓ ａｉｂｕｓ Ｌ．）非排根区根尖和排根分泌有机酸的种类和数量,以及相应的根尖、排根组织,茎木质部、韧皮部汁液中有机酸含量的变化。结果表明：⑴缺磷能够诱导白羽扇豆要系产生大量排根,根系的有机酸分泌量也明显增加。⑵无论在供磷或缺磷条件下,排根与非排根区根区根尖组织中的有机酸种类相同,但排根主要分泌柠檬酸和     

铝胁迫下小麦根部苹果酸和柠檬酸的直接测定

铝的有害性严重制约了约占世界可耕地面积40％的酸性土壤中的作物生产。从植物的培养液巾发现从根部分泌出的有机酸与铝结合从而实现无毒化是其抗铝逆性机理的重要依据。而本文直接测定了铝胁迫下培育的小麦根中的铝和有机酸含量,确认了主要积累的是苹果酸和柠檬酸。发现随着提高培养液中的铝浓度,根部的铝含量也相应增加。同时,虽然根中的柠檬酸含量无明显变化,但苹果酸被诱导增加。通过对有机酸与铝的络合能力的调查,探讨了对植物抗铝逆性强弱的影响。     

铁尾矿区油松根际溶磷泛菌D2的筛选鉴定及溶磷特性

从河北省迁安市马兰庄镇铁尾矿植被恢复区油松根际分离出2株溶磷细菌,经过平板初筛和摇瓶复筛得到1株溶磷能力较强的菌株D2.通过菌落形态、生理生化特性及16S rDNA序列分析,确定此菌株D2属于泛菌属.利用液体发酵试验测定不同碳源、氮源对菌株D2溶磷能力的影响,通过高效液相色谱测定D2在不同氮源条件下产生有机酸的种类和浓度.结果表明:菌株D2对磷酸三钙有较强的溶磷能力,培养液有效磷含量最高为392.13 mg·L^-1,菌株D2的溶磷能力在碳源为葡萄糖、氮源为硫酸铵时效果最好;高效液相色谱测定发现,不同氮源条件下,D2分泌有机酸的种类和浓度存在差异,以硫酸铵、氯化铵、硝酸钾、硝酸钠、硝酸铵为氮源,均产生草酸、甲酸、乙酸和柠檬酸,以硫酸铵、氯化铵、硝酸铵为氮源还产生苹果酸.相关性分析表明,乙酸含量与有效磷含量间呈显著正相关(r=0.886,P<0.05),表明溶磷泛菌D2分泌的乙酸对无机磷的溶解有明显的促进作用,这也很可能是该菌株的重要溶磷机制之一.     

小麦-蚕豆间作对根系分泌低分子量有机酸的影响

通过盆栽试验收集了不同生育期单作和间作小麦、蚕豆的根系分泌物,用HPLC分析了根系分泌物中低分子量有机酸的含量和种类.结果表明: 小麦-蚕豆间作显著提高了有机酸的分泌量,在小麦分蘖期(57 d)、孕穗期(120 d)和灌浆期(142 d),间作使小麦根系有机酸分泌量分别提高155%、35.6%和92.6%;在蚕豆分枝期(57 d)和籽粒膨大期(142 d),间作使蚕豆根系有机酸分泌量提高87.4%和38.7%.小麦-蚕豆间作改变了根系分泌物中有机酸的种类,与单作小麦相比,在分蘖期,间作小麦根系分泌物中增加了乳酸;在拔节期(98 d),间作小麦根系分泌物中增加了柠檬酸,但未检测到乙酸;在蚕豆分枝期,间作蚕豆根系分泌物中增加了乙酸,但未检测到乳酸;在蚕豆籽粒膨大期,间作蚕豆根系分泌物中增加了乳酸.小麦-蚕豆间作提高了小麦根系有机酸的分泌速率,在小麦孕穗期,间作小麦分泌柠檬酸、富马酸的速率是单作小麦的179和184倍;在小麦灌浆期,间作小麦分泌乳酸的速率是单作的2.53倍.总之,小麦-蚕豆间作增加了有机酸的分泌量,改变了根系分泌物中有机酸的种类,提高了小麦根系有机酸的分泌速率.     

草酸青霉YTY及其突变体解磷能力、pH和分泌有机酸的关系

本研究利用离子束-UV复合诱变草酸青霉YTY选育高效解磷突变体,分析了出发菌株YTY及其突变体解磷过程中的解磷能力、pH和有机酸的变化及其相关性,探讨草酸青霉的解磷机理。结果表明: 离子束-UV复合诱变选育获得5株高效解磷突变株P9-8、P9-9、P15-4、P15-6和P15-7,解磷能力均较YTY提高60%以上。解磷过程中突变株解磷能力及解磷速率均高于YTY,而pH显著低于YTY,同时,突变体分泌有机酸种类及含量发生了不同程度的变化,突变体和YTY均可分泌乳酸、乙酸和草酸,P9-8还产生了柠檬酸。皮尔逊相关分析显示,YTY及5株突变株的解磷能力和pH值呈显著负相关;YTY及其突变体(P15-4除外)的解磷能力与有机酸浓度和pH呈显著相关。分泌有机酸和降低环境pH值可能是草酸青霉解磷的内在机制,离子束-UV复合诱变可引起草酸青霉YTY有机酸分泌种类和分泌量的变化,还可能诱发YTY启动其他H⁺释放途径降低pH参与解磷。本研究为高效解磷青霉的开发及青霉解磷机理阐明提供了生物材料及理论依据。     

西湖沉积物中解磷菌的分离纯化及其解磷能力

采用有机磷固体培养基和无机磷固体培养基从沉积物中分离出具有解磷能力的菌株,通过平板划线分离纯化后得到6株磷细菌,其中2株为有机P细菌（编号为OP₁、OP₂）,4株为无机磷细菌（编号分别为NOP₁、NOP₂、NOP₃、NOP₄）.测定发现,OP₁、OP₂和NOP₃溶磷能力较强,NOP₄解磷能力较微弱,而NOP₁及NOP₂在分离纯化后失去了解磷能力;菌株OP₁及OP₂具有较强的分解有机磷卵磷脂的能力,接种OP₁、OP₂菌株的培养液中水溶性磷含量分别比对照增加了38.53和64.53倍;接种NOP₃菌株的培养液中磷含量比对照增加了54.06倍.     

溶磷菌和固氮菌溶解磷矿粉时的互作效应

采用4株溶磷菌（Lx81、Dm84、Jm92、Lx191）、和3株固氮菌（ChW5、ChW6、ChO6）单独和混合接种后测定培养液有效磷含量、pH值及总有机酸含量的方法,研究溶磷菌和固氮菌溶解磷矿粉时的互作效应。结果表明,相对于单独接种溶磷菌：Lx81与3株固氮菌分别混合培养能提高磷矿粉的溶解能力,4株溶磷菌与ChW6,Lx81、Dm84、Lx191与Ch06分别混合培养及Jm92＋ChW5组合溶磷量极显著增加（P〈0．01）;Dm84＋ChW5、Lxl91＋ChW5、Jm92＋Ch06组合的溶磷量下降（P〈0．01）。除Lx81＋ChW6、Lx81＋Ch06培养液pH值降低外,混合培养的其它组合培养液pH值均较单独接种溶磷菌时升高。有机酸测定结果表明,Lx81、Jm92与ChW5、Ch06分别混合培养、ChW6＋Lx81组合有机酸含量升高（P〈0．01）,其它7种组合的有机酸含量均较单独接种溶磷菌的值下降（P〈0．01）。溶磷菌和固氮菌单菌培养时溶磷量与pH值、溶磷量与总有机酸含量及pH值与总有机酸含量之间呈现线性相关;Dm84、Lx191与3株固氮菌分别混合培养溶磷量与pH值之间、Lx81与3株固氮菌分别混合培养溶磷量与总有机酸含量之间呈现线性相关,其它组合的溶磷量与pH值、总有机酸含量间没有相关性。溶磷菌和固氮菌混合培养对溶解磷矿粉既有协同作用也有拮抗作用。     

根分泌的有机酸对土壤磷和微量元素的活化作用

在养分胁迫下,尤其是缺磷条件下,许多植物可通过增加有机酸的分泌,作为其适应机制．讨论了营养胁迫条件下不同生态型植物根系分泌有机酸的种类,分析了不同生态型植物分泌的有机酸种类和数量之间的差异．结果表明,在缺磷条件下植物根系所分泌有机酸的种类和数量与它们所处的土壤环境关系密切．在营养胁迫条件下植物根系分泌的有机酸具有活化土壤磷、微量元素和缓解Ａｌ毒的功能;对有机酸活化土壤养分,解Ａｌ毒可能的作用机制进行了论述     

磷与信号抑制剂对外生菌根真菌分泌草酸的调控作用

摘要:【目的】磷是树木生长的必需营养元素之一,磷素营养丰缺条件下,研究外生菌根真菌的草酸分泌及调控有益于揭示它们活化利用土壤无机磷的机理。【方法】试验设置低、正常、高3种不同磷浓度,液体培养外生菌根真菌,研究了磷和Ca2+信号/阴离子通道抑制剂对草酸分泌的调控作用。【结果】外生菌根真菌能分泌大量的氢离子和草酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸和丁二酸等多种有机酸,对溶解难溶性无机磷有重要作用。在外生菌根真菌分泌的有机酸中,草酸占15.14%－36.01%;低磷促进草酸分泌,正常和高磷则产生抑制作用;培养液磷浓度和菌丝含磷量分别与供试菌种的草酸分泌速率呈显著或极显著负相关,相关系数依次为r=－0.264*和r=－0.349＊＊,n=60,*表示显著(P0.05),＊＊表示极显著(P 0.01),说明磷能调控外生菌根真菌分泌草酸。在低磷胁迫下,钙调蛋白抑制剂、Ca2+通道抑制剂、Ca2+内膜通道抑制剂和阴离子通道抑制剂显著抑制外生菌根真菌分泌草酸。但是,在正常和高磷条件下,草酸分泌速率低,未响应Ca2+信号/阴离子通道抑制剂。【结论】供试外生菌根真菌能分泌大量的氢离子和有机酸(尤其是草酸),有益于溶解土壤无机磷,改善寄主植物的磷营养;供磷水平调控草酸分泌速率;在低磷胁迫下,Ca2+信号是介导外生菌根真菌分泌草酸的信号因子。     

药食植物黑果枸杞内生真菌的分离及其挥发性成分分析

从黑果枸杞中分离得到18株黑果枸杞内生真菌,其中从棘刺分离得到3株,从根部分离得到10株,从茎部分离得到5株。对其内生真菌使用固体发酵技术放大培养后,使用固相微萃取材料对黑果枸杞内生真菌挥发性成分进行固定吸附后,经过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)技术解吸附分析。结果表明,4株黑果枸杞植物内生真菌(KLBMPLR001、KLBMPLR004、KLBMPLR013和KLBMPLR018)中的挥发性成分多属于有机酸、芳香烃、酯类及其少量醇类、酚类和倍半萜化合物。4株菌株有机酸百分含量分别为48.69%、51.26%、47.75%和17.78%;芳香烃类百分含量分别为6.79%、19.23%、8.65%和5.75%;酯类百分含量分别为17.18%、7.37%、5.45%和7.95%。     

铝胁迫下两种外生菌根真菌的有机酸分泌与吸收动力学特征

为探索菌丝体吸附及有机酸分泌在外生菌根真菌(ECMF)抗铝性中的作用,将抗铝能力不同的两种ECMF[彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius 715,Pt 715)和松乳菇(Lactarius deliciosus 2,Ld 2)]在酸性含Al~(3+)溶液中培养,检测它们的有机酸分泌和吸收动力学特征。结果发现:(1)两种ECMF分泌的有机酸种类和多寡因菌种而异,且不因铝胁迫发生改变:Ld 2为甲酸草酸,Pt 715为酒石酸甲酸草酸丁二酸。铝胁迫下Ld 2分泌的两种有机酸均显著增加,而Pt 715分泌的酒石酸和甲酸显著增加,丁二酸显著降低,草酸未显著改变;(2)两种ECMF对Al~(3+)的吸收符合离子的吸收动力学模型,为主动吸收。Ld 2的CEC、C_(min)、I_(max)以及吸附性Al~(3+)都高于Pt 715,而K_m和吸收性Al~(3+)的值低于Pt 715。即抗铝性较强的Ld 2比抗铝性较弱的Pt 715有更多的阳离子吸附位点和更强的Al~(3+)吸附能力。因此,有机酸分泌和菌丝体对Al~(3+)的吸附都能提高ECMF的抗铝性;有机酸的分泌有利于养分的活化与利用,而菌丝体吸附能阻止Al~(3+)进入共质体而防止铝毒害。