[目的]探究枯草芽孢杆菌B579 对黄瓜枯萎病菌的生防效果及诱导抗性机理.[方法]采用平板对峙试验和温室盆栽试验,检测病原菌生长及形态变化、植物生长量、叶片防御酶活性、丙二醛含量、防御相关基因表达量等指标.[结果]枯草芽孢杆菌B579 对黄瓜枯萎病菌具有较强的抑制作用,抑菌圈周围菌丝出现粗细不均、膨胀、断裂等现象.盆栽试验表明B579 对黄瓜枯萎病的防治效果为 78.80%.B579 处理组黄瓜幼苗的株高、茎粗、鲜重、干重分别比对照组增加了 13.87%、4.17%、15.15%、12.77%.相比单独接种病原菌(FOC)处理,接种 B579 再接种病原菌(B579+FOC)处理在第 4 天和第 7 天显著提高了黄瓜叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,并减少黄瓜叶片丙二醛(MDA)的含量(P<0.05).实时荧光定量PCR 检测结果表明,接种 B579 再接种病原菌后,黄瓜叶片防御相关基因LOX、PR1、PR3 和CAT表达量在第 4 天和第 7 天显著高于其他处理(P<0.05).[结论]枯草芽孢杆菌B579 能够通过直接抑制病原菌生长和使黄瓜产生诱导抗性来有效防治黄瓜枯萎病.

能够促进植物生长的植物根际细菌统称为植物根际促生菌(PGPR).PGPR的应用可以减少农药化肥的使用,有助于农业可持续性发展.过去二十多年中,围绕PGPR功能与作用机理相关的理论与应用研究取得了显著进展.本文旨在总结PGPR的促生与生防机制,重点探讨PGPR在参与植物营养元素的改善与摄取、产生植物激素、分泌信号小分子、合成挥发性有机化合物促进植物生长以及合成抗生素类物质拮抗植物病原菌五个方面的生物学功能,并探讨了PGPR在基础与应用两方面的后续研究方向,以期为未来PGPR相关研究提供理论参考.

重金属铅(Pb)是造成土壤污染进而对生物安全构成严重威胁的重金属之一,微生物在缓解植物受Pb的毒害中发挥重要作用.与植物根际相互作用过程中,土壤微生物通过多种途径改善根际微生态环境促进植物对Pb的修复及降低Pb的毒害作用.聚焦了土壤微生物与重金属Pb生物化学作用过程,综述了微生物对植物修复Pb污染的作用机制,结论如下:(1)微生物细胞壁表面存在大量的结合位点和带负电荷的官能团,对Pb具有较强的吸附作用.(2)微生物在与重金属作用过程中,阳离子与重金属发生离子间的相互交换作用.(3)微生物通过代谢分泌胞外分泌物,与重金属形成稳定的Pb络合物.(4)微生物通过氧化还原反应改变或转化土壤中重金属的形态,或将Pb氧化还原为难溶沉淀,降低土壤重金属的毒性.(5)微生物分泌的生长激素可以促进植物生长发育,提高植物抗性,其代谢产物可以改善根际重金属的特性,促进植物对Pb的吸收或将Pb固定在植物根际以降低Pb对植物的毒害作用.对微生物吸附Pb的主要机理进行了全面讨论,总结了微生物联合植物修复Pb污染土壤中微生物与植物间的作用关系,为深入了解土壤重金属修复过程中植物、微生物、重金属三者间相互作用的机制提供依据.

药用植物是中药体系中最重要的药物来源,是人类赖以防病治病的天然宝库.根际是植物与外界环境进行物质与能量交换的主要场所.根际促生菌能够改变药用植物根际土壤的理化性质,加快根际土壤有效养分的转化,产生相应的特定物质,进而影响着其生长、发育及代谢活动等,这些促生菌对植物生长起到极其重要的作用.就国内外近年来药用植物根际促生菌在固氮、溶磷、产生激素以及生物防治方面研究进展进行总结,旨在为药用植物的研究奠定理论基础,为应用于药用植物的栽培、生产及种质创新提供新思路.

[背景]中国盐碱地面积大、分布广、类型丰富,主要分布在东北、西北、华北及滨海地区,近年来的研究表明通过生物治理方式接种植物根际促生菌可提高植物对盐胁迫的抗性,从而加速盐碱地治理.[目的]初步揭示肠杆菌(Enterobacter sp.) FYP1101对盐胁迫下小麦幼苗的促生效应和机理,以期为该菌株的田间应用提供理论依据.[方法]基于涂布划线技术,以植酸磷培养基进行分离纯化,分别以Ashby培养基、无机磷培养基进行具有固氮、解无机磷能力细菌的初筛,之后对纯化所得细菌进行固氮、解植酸磷、解无机磷、产铁载体、产1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶、产吲哚乙酸(IAA)能力的分析;基于16S rRNA基因序列对FYP1101做初步分类鉴定;设置3种处理(施加含FYP1101的颗粒菌肥,FP;施加不含菌的空载体颗粒,NK;颗粒菌肥和空载体颗粒都不施加的空白处理,CK),采用盆栽试验分析不同处理下的盐胁迫小麦生长性状及其根际土理化性质变化.[结果]共分离得到96株菌,其中一株编号为FYP1101的菌株耐盐性达8％,且具有较强的固氮能力[固氮酶活性为2.59 nmol C2H4/(h·mg蛋白)]、解植酸磷能力(2.70 μg/mL)、解无机磷能力(4.29 μg/mL)、产铁载体能力(D/d为2.88)、ACC脱氨酶活性[7.32 μtmol 6c-丁酮酸/(h·mg蛋白)]、产IAA能力(24.93 mg/L);基于16S rRNA基因序列,将FYP1101鉴定为Enterobacter属的菌株;FP相比NK和CK处理,显著提高了盐胁迫下小麦的叶绿素含量及地上和地下的生物量(提高约19％-54％),显著增加了根长(增幅约46％);根际土有机质和速效氮含量也显著提高,提高约52％-98％,根际土pH略降低(0.12和0.17),盐度升高约40％.[结论]Enterobacter sp.FYP1101具有多种植物促生特性,可显著影响盐胁迫下小麦幼苗根形态的建成,提高根际土营养、降低小麦对盐的吸收,促进小麦幼苗生长,在促进植物适应逆境胁迫方面具有良好的应用潜力.

为探索娄彻氏链霉菌(D74)和密旋链霉菌(Act12)及其混合菌剂对玉米生长的影响,采用皿内发芽试验、沙培试验及小区试验观察供试链霉菌无细胞发酵滤液及活菌制剂种子包衣对玉米生物学性状、叶片诱导酶活性、光合作用、穗性状、产量及品质的影响.结果表明:供试链霉菌无细胞发酵滤液处理玉米种子可促进玉米胚根、胚轴及幼苗生长,提高玉米幼苗叶片诱导酶活性.D74发酵液稀释1000倍处理可使玉米胚根长度、胚轴长度及须根数较对照分别增加43.4％、26.4％和100.7％ (P＜0.05);D74原液可使玉米叶片多酚氧化酶(PPO)活性较对照增加40.2％.Act12发酵液稀释100倍处理可使玉米胚根长度、胚轴长度和须根数较对照分别增加36.3％、36.3％和117.5％ (P＜0.05),玉米幼苗总鲜质量、根系鲜质量分别较对照增加31.1％、36.6％(P＜0.05);Act12稀释10及1000倍处理玉米种子可使玉米叶片PPO活性分别较对照增加38.1％和39.5％(P＜0.05).混合菌剂种子包衣具有以下作用:1)促进玉米根系发育;2)显著增强叶片光合能力;3)显著改善穗性状并提高籽粒产量;4)显著促进籽粒灌浆速度;5)明显提高灌浆期玉米叶片诱导酶活性.表明供试链霉菌制剂包衣玉米种子可显著影响玉米的生物学特性、光合生理及生化代谢,刺激根系发育,促进玉米生长,提高产量.

[目的]从内蒙古种植葵花的盐碱地中筛选高效溶磷真菌,为盐碱地增产节肥开发生物肥料提供溶磷菌种资源.[方法]利用ITS rDNA序列鉴定菌株、固体培养基测定耐盐性,液体摇床培养与盆栽试验结合分析菌株溶磷能力,盆栽和田间试验明确菌株M1促进作物生长和增产作用;LC-MS技术测定菌株M1在液体培养基中分泌有机酸和植物激素含量,明确菌株M1的溶磷和促生机理.[结果]溶磷菌株M1鉴定为日本曲霉(Aspergillus japonicus).液体培养基接种菌株M1培养6 d,以Ca3(PO4)2为磷源时上清液有效磷达1020.89 mg/L,溶解率为63.30％;以AlPO4为磷源时有效磷达995.69 mg/L,溶解率为48.59％;以贵州开阳磷矿粉、江苏锦屏磷矿粉、云南晋宁磷矿粉、河北钒山磷矿粉和云南昆阳磷矿粉为磷源接种菌株M1,从晋宁磷矿粉释放的有效磷浓度最高,达到363.64 mg/L.菌株M1可耐受10％ NaCl.将M1制备的菌剂分别接种于施用Ca3(PO4)2、AlPO4和开阳磷矿粉3种磷源的4种盆栽试验土壤包括北京石灰性潮土、安徽黏性潮土、安徽水稻土和山东沿海盐潮土.结果显示,菌株M1对玉米植株促生效果显著,玉米植株鲜重比对照提高2.14％–90.91％、干重增加22.15％–268.28％;土壤有效磷提高21.81–24.27 mg/kg.菌株M1与4种土壤的适配性均高于对照菌株DSM 821.田间小区花生产量结果显示,接种溶磷菌剂M1增产效果最好,花生果实产量达4.46 t/hm2,比不接种菌剂的对照处理增加0.81 t/hm2,增产22.19％.菌株M1在含有磷酸三钙、磷酸铝和开阳磷矿粉3种难溶磷培养液中经过6 d培养,均产生7种有机酸,其中草酸和柠檬酸含量最高,分别为616.16 mg/L和413.69 mg/L;培养液均能检测到吲哚乙酸(IAA)和玉米素,IAA含量为15.45–77.58 mg/L,玉米素浓度为0.06–0.11 mg/L.[结论]获得了一株高效溶解多种难溶磷的日本曲霉菌M1,它能显著增加土壤有效磷、促进玉米生长和花生增产,与4种典型土壤适配性好,具有良好的农业应用前景.

针对具有根系瘤状物着生的文冠果植株, 纯化并鉴定由根系瘤状物分离出来的内生细菌, 分别采用铬天青 (CAS) 平板检测法、Salkowski比色法、平板溶磷圈法以及钼锑抗比色法分析内生细菌的产铁载体能力、产吲哚乙酸 (IAA) 能力以及溶磷能力.通过形态和分子鉴定, 分离纯化出瘤状物特有的9个菌株, 分别命名为XSB1-XSB9, 其中6株属于芽孢杆菌属 (Bacillus), 2株属于短芽孢杆菌属 (Brevibacillus), 1株属于假单胞菌属 (Pseudomonas).这9个菌株均能产生铁载体, 其中XSB3、XSB4、XSB8、XSB9为极高产量菌株, XSB5、XSB6为高产量菌株, 高产量以上的菌株占供试菌株的66.7％;9个菌株均能产生IAA, 不加色氨酸时其产IAA的能力为10-35 mg/L, 加色氨酸后, 产IAA的能力为15-50 mg/L, 且菌株XSB2、XSB3、XSB4、XSB5、XSB9产IAA能力与不加色氨酸时相比差异显著 (P＜0.05), 说明IAA的合成可能是以色氨酸为前体的色氨酸合成途径;这9个菌株均有一定的溶磷能力, 菌株XSB1、XSB2、XSB4、XSB5溶磷量极显著高于其他菌株 (P＜0.01), 其溶磷量在50-90 mg/L之间, 溶磷能力可提高19-29倍.综合分析认为菌株XSB4和XSB5产铁载体、产IAA以及溶磷能力都较强, 值得作为备选菌株进行进一步的促生能力和促生机理研究;本研究结果可为文冠果根际微生物的开发利用、抗性机制、提高文冠果的栽培水平等方面的研究和实践提供基础数据和参考依据.

本实验室从西洋参根中分离筛选获得兼具生防和促生效果的内生型解淀粉芽孢杆菌YTB 1407.为调查其应用潜力,以甘薯为材料,以无菌水灌根处理(CK)为对照,采用不同浓度YTB 1407菌悬液灌根盆栽甘薯植株,通过对甘薯生长前期3个主要生育时间点YTB1407在植株内的内生定殖检测和根系表型效应比较,筛选菌悬液灌根的最适处理浓度.对根系内源生长素吲哚乙酸(IAA)、细胞分裂素玉米素核苷(ZR)、反式玉米素核糖核苷(t-ZR)的含量和吲哚乙酸氧化酶类中的吲哚乙酸氧化酶(IAAO)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性进行分析.结果表明:YTB1407促进了甘薯生长前期根系统的定殖、不定根幼根的伸长生长及侧根的发生,提高了根系活力;在甘薯生长后期形成了更大的吸收根系生物量和更低的地上部和总根系生物量比.其中OD600值为0.50的菌悬液处理(T0.50)促生效应显著,在甘薯茎叶封垄期的单株块根鲜质量和有效薯块数量最高.YTB 1407通过提高ZR、t-ZR含量,降低IAAO活性、提高PPO活性和IAA含量以及(t-ZR+ZR)/IAA,促进块根分化建成初期甘薯不定根幼根向块根的分化;通过降低IAAO、PPO活性和提高IAA含量,降低(t-ZR+ZR)/IAA,促进块根分化建成后期甘薯分化根向块根的建成.

以垂直流人工湿地为研究对象, 探讨不同生物促生剂添加量对系统中N、P以及COD去除效果的影响,并通过测定人工湿地系统中基质磷酸酶和脲酶活性来进行机理分析.结果表明, 添加生物促生剂可显著提高系统的脱氮效率, TN和-N去除效率均达到80％以上, 较对照系统分别提高了71.5％和31.7％, 对TP和COD的去除效率最高可达到36.0％和91.6％, 较对照系统分别提高了9.1％和5.9％.同时可提高系统中基质磷酸酶和脲酶活性, 对系统中基质脲酶活性更具有显著性的影响, 基质磷酸酶、脲酶活性和COD去除率间存在显著正相关.研究中所采用的生物促生剂在本系统中最适宜添加量为5 μL/L, 即每升进水中添加5 μL生物促生剂.