比较新疆叶城两种主栽红枣—骏枣与灰枣的土壤养分、微生物多样性和枣营养品质之间的差异,分析土壤养分、微生物与枣营养品质之间的相关性,从土壤养分、微生物角度研究枣营养品质的影响因素.通过化学分析法测定叶城骏枣与灰枣土壤养分、枣营养品质指标,高通量测序分析土壤微生物多样性,将土壤养分和微生物优势门属微生物进行冗余分析,研究枣营养品质指标与土壤养分、微生物功能类群的相关性.结果显示,新疆叶城两种主栽红枣土壤的全氮、速效氮、有机质含量显著不同;细菌群落变化的主要原因是土壤 TN(全氮)值,真菌群落变化的主要原因是土壤AN(速效氮)值.两种主栽红枣土壤微生物多样性显示,骏枣土壤微生物在细菌水平上具有更高的物种丰富性和多样性,薄壁杆菌属(Gracilibacillus)、芽胞杆菌目(Bacillales)等溶磷微生物、固氮微生物等功能土壤微生物相对丰度和占比较高,差异显著;枣营养品质,尤其是不可溶膳食纤维、Fe、K、Zn的含量差异明显.而不可溶膳食纤维、K、蔗糖含量与TP(全磷)、OM(有机质)存在显著负相关;Fe、Zn含量与薄壁杆菌属、芽胞杆菌目等九类功能微生物存在显著正相关;Mg、可溶性糖、可溶性膳食纤维含量与Paenibacillaceae存在显著负相关.相关性结果表明,新疆叶城两种主栽红枣的枣营养品质与土壤养分、微生物功能类群具有密切的联系,土壤养分和微生物的共同作用也影响着枣果的营养品质.

外生菌根真菌(ectomycorrhizal fungi,ECMF)可广泛与林木建立共生关系,促进林木对土壤磷的吸收.然而,不同菌种或菌株溶解不同磷源的能力不同,且影响菌株或菌种溶磷能力的生理因素尚不清楚.因此,本研究以从板栗Castanea mollissima和锥栗C.henryi林下采集的真菌子实体进行分离纯化及 ITS 序列的同源性分子鉴定所获得的 5 个菌株,和前期课题组获得的土生空团菌Cenococcum geophilum(CG)为研究对象,将其在以难溶性有机磷(植酸钙 C6H6Ca6O24P6、卵磷脂C42H80NO8P)和难溶性无机磷(磷酸铝AlPO4、磷酸铁FePO4)为磷源的蒙塔纳(Montana)培养基中进行培养,测定6个ECMF菌株在纯培养条件下的菌落直径、菌丝干质量、溶磷率、酸性磷酸酶活性、pH 值、柠檬酸和草酸含量,分析在不同难溶性磷源下各菌株的生长及溶磷特性;并运用皮尔逊相关性分析,探讨不同难溶性磷源下影响菌株溶磷率的主要生理因素.结果表明:(1)6个ECMF菌株在不同难溶性磷下生长速率差异显著(P<0.05).橙黄硬皮马勃Scleroderma citrinum(LY-20-2)在磷酸铝条件生长最快,中华豆马勃Pisolithus orientalis(LY-8)在其他 3 种难溶性磷源下生长均最快.(2)6个ECMF菌株对4种难溶性磷的溶磷能力具有显著差异(P<0.05).以植酸钙为磷源时,LY-8溶磷率最高,达 28.9%;以卵磷脂和磷酸铁为磷源时,LY-20-2 的溶磷率最高,分别为 3.2%和 4.6%;以磷酸铝为磷源时,CG的溶磷率最高,达 3.2%.(3)在 4种难溶性磷源下,各菌株发酵液中的pH值均降低.以卵磷脂和磷酸铁为磷源时,除马勃Scleroderma sp.2(MB)以外,其他菌株均未分泌草酸.(4)以植酸钙为磷源时,菌落直径、菌丝干质量、酸性磷酸酶活性和草酸含量均与菌株溶磷率呈显著正相关(r=0.61-0.88);以卵磷脂为磷源时,菌落直径和酸性磷酸酶活性与菌株溶磷率呈显著正相关(r=0.50-0.95);以磷酸铝为磷源时,溶磷率与柠檬酸呈显著正相关(r=0.55);以磷酸铁为磷源时,溶磷率与柠檬酸含量没有显著相关性(r=0.44);在 4 种难溶性磷源下,溶磷率与pH值均呈极显著负相关关系(r=-0.88--0.70).以上结果表明,栗林下的ECMF菌株对难溶性有机磷植酸钙的利用潜力高于卵磷脂和难溶性无机磷磷酸铝、磷酸铁.ECMF针对不同难溶性磷源采取了不同的溶磷策略,包括调控生长速度和分泌不同种类的有机酸.

化肥的过度施用已在白芷种植中造成产量下降、品质退化等诸多问题.为推动白芷绿色栽培模式,挖掘白芷根际真菌资源,该研究分别从道地及非道地产区白芷根际分离、筛选具有固氮、溶磷、解钾、产铁载体和产吲哚乙酸(IAA)促生特性的白芷根际真菌,结合形态特征及ITS rDNA序列对菌株进行综合鉴定,采用盆栽试验验证其促生效果.结果表明,通过各促生活性从道地和非道地白芷根际分离筛选获得了 37 株促生真菌,多为镰孢菌属Fusarium,且道地产区白芷根际可培养的促生真菌种类较非道地产区的更为丰富多样.所有菌株中以黑曲霉ZJ-17 的综合促生潜力最强,在室外不施肥的条件下,接种ZJ-17对种植于道地和非道地产区土壤的白芷的生长、产量和有效成分积累均有显著的促进作用,增产率分别为 73.59%、37.84%,一定程度上缓解了不额外施肥对白芷生长的限制.因此,黑曲霉ZJ-17 在白芷增产保质、化肥减施上具有极大的应用前景,可实际应用于促进白芷生长,制备生物肥料上.

为了减少农业生产中化学肥料的使用,本研究利用无机磷培养基对富磷的茶树(Camellia sinensis L.)根际微生物进行筛选,获得一株对磷酸三钙具有高效降解能力的真菌菌株JL-1,经鉴定为产红青霉(Penicillium rubens).通过检测菌株JL-1 在溶磷过程中发酵液的pH值、磷含量和有机酸含量变化发现,该菌株在无机磷培养基中,发酵液pH值与葡萄糖酸含量、pH值与磷含量以及葡萄糖酸与磷含量分别呈显著负相关、显著负相关和显著正相关,且在电子显微镜下观察到磷酸三钙颗粒表面存在被侵蚀痕迹,深入分析发现菌株JL-1 通过分泌葡糖糖酸实现侵蚀磷酸三钙与溶磷的目的.通过单因素试验、Plackett-Burman设计试验、最陡爬坡试验和中心组合试验等一系列试验对培养条件进行优化发现,菌株JL-1 溶解磷酸三钙的最佳碳源和氮源分别是葡萄糖和硫酸铵.葡萄糖含量、磷酸三钙含量和温度是影响菌株JL-1 溶磷能力的主要因素,在葡萄糖 29.8 g/L,磷酸三钙 7.1 g/L,温度 31.9℃的条件下,菌株JL-1 在无机磷培养基中的溶磷能力达到最佳,溶磷量达到 1 194.15 mg/L,是初始值的近 3 倍.在缺磷土壤中,该菌株能显著促进小麦(Triticum aestivum L.)生长,其根长、株高和总鲜重分别提高 57.9%、36.4%和 42.9%,进一步说明产红青霉JL-1 具有良好的解磷、促生功能.菌株JL-1 优良的溶磷特性与溶磷能力为其在生物肥料方向的开发和应用提供了参考.

真菌内生细菌是一类特殊细菌,在寄主真菌体内及生态系统中发挥重要作用.为发掘盘龙参内生真菌内具有促生功能的内生细菌资源,并探索其生物学功能,采用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)检测高粱附球菌Epicoccum sorghinum菌丝中内生细菌的存在后,利用菌丝组织研磨法分离内生细菌,通过菌落形态、生理生化特性及分子特征对其进行鉴定.运用特异性引物验证细菌的内生性,采用Salkowski比色法、CAS比色法以及钼锑抗比色法对菌株的促生特性进行测定,通过水稻种子促生长实验初步验证内生细菌的促生长能力,并对内生细菌进行全基因组测序和促生相关功能基因分析.真菌E.sorghinum菌丝内能观察到与荧光素标记的单链核酸探针杂交后的细菌,证实其菌丝内含有细菌,从菌丝内分离出一株内生栖稻根瘤菌Rhizobium oryzihabitans 7-2H,具有产吲哚乙酸(IAA)、铁载体和溶磷能力,可显著提高水稻幼苗的茎长、根长、鲜重和干重.菌株 7-2H与标准菌株R.oryzihabitans M15 基因组之间的平均核酸一致性(average nucleotide identity,ANI)值为 96.98%,通过对基因组分析发现,菌株 7-2H含有与产IAA、铁载体及溶磷能力相关的基因.分离得到一株真菌内生栖稻根瘤菌,该菌具有良好的促进植物生长特性,可作为后续研发微生物菌肥的菌种资源.

[目的]从作物根围土壤中筛选高效溶磷菌株.[方法]结合溶磷圈筛选法和钼锑抗比色法评价菌株的溶磷能力;利用菌株的形态学特性、培养性状和微管蛋白β-tubulin基因序列分析方法进行菌株的鉴定;采用气相色谱-质谱法(GC-MS)对溶磷菌的产酸物质进行分析;并用平板亲和性实验测定菌株间的兼容性.[结果]筛选得到2株高效溶磷菌株P1-1、P2-2;经鉴定,菌株P1-1为黑曲霉(Aspergillus niger),P2-2为塔宾曲霉(A.tubingensis).2株溶磷菌株的产酸物质相同,均为草酸、葡萄糖酸、乳酸和甘油酸.这2株溶磷菌与杀线虫功能菌株淡紫拟青霉(Purpureocilliumlilacinum)、橄榄色链霉菌(Streptomyces olivaceus)和苍白杆菌(Ochrobactrum pseudogrignonense)兼容性好.2菌株分别在Ca3(PO4)2、Zn3(PO4)2、羟基磷灰石为磷源的无机磷固体培养基中25℃培养5d,测定溶磷圈的直径(D)与菌落直径(d),通过计算其比值D/d的大小对比,以及在Ca3(PO4)2、Zn3(PO4)2、,羟基磷灰石为磷源的液体培养基中培养5d,测定发酵液中有效磷含量进行比较后判定,这2株溶磷菌溶解磷的能力强且效果相当.[结论]获得了2株高效的溶磷真菌.它们能活化多种难溶性磷源,同时伴随挥发性酸性物质的产生;2个菌株与1组杀根结线虫微生物菌群兼容性均良好.

[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.

[背景]土壤盐渍化已成为影响土壤质量和作物产量的重要因素之一,利用微生物改良盐渍化土壤是既经济又环保的方法.[目的]从不同土壤样品和生物肥料中筛选溶磷能力较强的真菌并讨论其耐盐能力,为盐渍化土壤改良提供菌种资源.[方法]采用平板培养法筛选有一定溶磷能力的真菌,经ITS序列分析初步确定菌株的分类地位.以溶磷能力为考察指标,以NaCl梯度和磷酸钙梯度为考察因素,分析不同菌株利用无机磷源的能力,以及溶磷能力与pH的关系.[结果]共筛选得到16株具有较强溶磷能力的真菌,其中4株真菌对水稻发芽有显著的促进作用,它们是1株长枝木霉(MF-1)和3株踝节菌属菌株(SD-2、XJ-7和HLJ-3).菌株SD-2和XJ-7生长的耐盐能力显著好于菌株MF-1和HLJ-3.当NaC1浓度为5％时,菌株XJ-7的溶磷能力最好,溶磷率可达9.50％;当NaCl浓度为1％时,菌株HLJ-3的溶磷能力较好,溶磷率为6.93％;当NaCl浓度为0时,菌株SD-2和MF-1的溶磷能力较强,溶磷率分别为9.07％和3.73％.进一步研究发现踝节菌属真菌的溶磷能力与菌液pH呈显著负相关关系.[结论]筛选获得的4株真菌其溶磷能力在不同盐环境中有显著差异,为今后土壤改良和生物肥料中菌种的选择提供理论依据和试验基础.

为了揭示檀香内生真菌分布特点及其在抗菌物质开发和檀香快速栽培研究中的潜在应用,该研究对檀香内生真菌的生物多样性及其抗菌与促生特性进行了研究.檀香内生真菌分离及类群分析结果显示:分离到的325株檀香内生真菌(其中来自根86株,茎105株,叶134株)隶属于16个属;不同部位内生真菌的分离率与定殖率呈现相同的变化规律,从高到低依次为叶、茎、根;根部内生真菌的多样性指数明显高于茎和叶,不同部位优势内生真菌类群存在较大的差异:根部为镰刀菌属(Fusarium,占50.00％)和链格孢属(Alternaria,占10.47％),茎部为链格孢属(占58.11％)和枝顶孢霉属(Acremonium,占20.00％),而叶部是盘长孢属(Pantoea),占74.63％.40株代表性檀香内生真菌菌株发酵液的抗菌活性分析结果显示:90％内生真菌至少对其中1种测试菌表现出抑制活性,其对大肠杆菌、产气肠杆菌、伤寒沙门菌、痢疾杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽胞杆菌具有抑制活性的菌株分别占总数的45.0％,30％,47.5％,55％,72.5％,62.5％.对它们的促生特性进行分析,筛选到5株具溶磷活性的内生真菌,8株可分泌IAA的内生真菌,以及4株可产铁载体的内生真菌,其中内生真菌Monilia sp.TXRF45既具溶磷活性、又能产生IAA和铁载体.以上研究结果表明檀香内生真菌具有丰富的物种多样性且其分布具有一定的组织特异性,部分菌株具有较好的抗菌和促生活性,它们在抗菌活性物质的开发和快速栽培研究中具有潜在的应用前景.

重金属对生态环境、农业生产、人类健康等诸多方面造成重要危害.植物修复因其具有经济有效、绿色生态等优点,已经成为土壤重金属污染修复研究领域的热点.由于植物重金属毒害、修复耗时过长等因素致使植物修复技术受限于研究阶段而不能广泛应用于实践.采用科学合理的强化措施提高植物修复的效率可能是解决该矛盾的关键之一.讨论了根瘤菌、丛枝菌根真菌、溶磷微生物和内生真菌构建的微生物-植物共生系统在强化植物修复过程中的具体应用;概述了EDTA、EDDS等螯合剂在改变土壤中重金属可溶态,促进重金属从土壤向植株转运的重要作用;介绍了植物中编码金属转运蛋白、金属硫蛋白、植物螯合肽等与重金属转运和代谢相关的基因在植物修复领域的实际应用;归纳了上述强化策略主要机制为微生物促进植物生长、缓解重金属植物毒性以及提高了土壤中重金属生物利用度,从而促进重金属在富集植物中积累和植物生物量的增加;最后总结并展望了植物修复强化技术在今后研究的重点及存在的问题.综述植物修复技术采用的主要强化策略及其机制,旨在为利用植物修复技术治理土壤重金属污染提供重要参考.