[目的]对实验室分离筛选得到的一株解淀粉芽孢杆菌SQ-2 进行促生特性研究,确定该菌株对水稻促生的浓度范围与作用机制,并分析接种菌株前后的土壤菌群结构.[方法]利用钼蓝比色法与固氮酶试剂盒对菌株SQ-2 的溶磷能力及固氮酶活性进行检测.将 102、104、106、108 和 3×108 CFU/mL的菌悬液接种至水培与土培水稻中,分别培养 14 d和 20 d后测定其水培、土培水稻的根茎干鲜重、茎长与茎粗.采用苯酚-次氯酸钠比色法、茚三酮检测法与 3,5-二硝基水杨酸比色法测定土培水稻土壤中脲酶、蛋白酶与蔗糖酶的活性.利用pH计电位法检测土壤pH值,用对应试剂盒检测土壤速效氮磷钾含量及酸性磷酸酶活性,并对接种 3×108 CFU/mL组的土培水稻土壤进行根际细菌群落结构分析.[结果]菌株SQ-2 对磷酸三钙的溶解量为 229.63 mg/L,固氮酶活性为 55.07 U/L.与对照相比,接种菌悬液浓度在 104 CFU/mL时,水培水稻根的干、鲜重增长最为显著;在接种浓度为3×108 CFU/mL时,土培水稻根茎的干、鲜重增长最为显著.随着接种菌悬液浓度的升高,上述土壤酶活性与速效氮磷钾浓度都有着不同程度的增加,而接种菌株 3×108 CFU/mL的土壤pH值则由原来的 7.83 降至 7.26.接种菌株SQ-2 改变了水稻根际土壤中的菌落构成,显著提高了土壤α多样性的Ace、Chao、Sobs与Shannon指数.[结论]解淀粉芽孢杆菌 SQ-2 对土培、水培水稻均有不同程度的促生效果.在土培实验中,能够通过提高土壤酶活性、速效氮磷钾水平及改变土壤菌群结构来起到促生作用,为细菌菌肥的研发提供了新的菌株资源.

[目的]黄淮海平原小麦玉米生产区主要实行冬小麦-夏玉米轮作种植模式.砂质潮土是广泛分布于黄淮海地区的土壤,属性和衍生障碍较多,包括结构性较差、蓄水保肥能力较弱等.为了提高肥料利用率、改善土壤肥力,综合实现作物产量提升和品质优化,筛选了一株多功能促生菌,并在该轮作体系验证其广谱促生效应.[方法]从玉米根际砂质潮土中筛选多功能促生菌,测定其产吲哚乙酸(IAA)、溶有机磷、解钾能力.通过形态学、生理生化及 16S rDNA序列分析方法对其种属进行鉴定.摇瓶条件下探究其产IAA的最适条件,通过玉米盆栽验证其促生能力,通过冬小麦-夏玉米大田试验验证其在轮作体系中的广谱性增产效果.[结果](1)试验筛选得到一株命名为YM3 的多功能根际促生菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),其产IAA能力达到59.21 mg/L、解有机磷能力达到 0.72 mg/L、解钾能力达到 18.56 mg/L.当装液量为 25 mL/250 mL,pH 6-8 范围内,分别以麦芽糖、蛋白胨为碳、氮源时,YM3 产IAA能力最佳.(2)玉米盆栽试验结果可见,与接种灭活菌相比,接种YM3 菌水剂的土壤IAA、速效磷、速效钾含量分别显著提高 75.00%、48.66%、20.00%.玉米幼苗的根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数分别显著增加 67.95%、59.21%、51.13%、71.34%、92.06%.玉米植株的鲜重、株高、相对叶绿素含量、全氮、全磷、全钾分别显著提高了39.86%、23.51%、18.27%、17.68%、52.26%和 36.53%.(3)小麦玉米轮作大田试验结果表明,接种YM3 菌剂的小麦大田土壤有效氮、速效磷、速效钾分别显著增加了 9.08%、13.78%、16.66%,增产率达到 42.18%.玉米大田土壤速效磷和速效钾含量分别显著增加了 19.18%和 15.95%,增产率达到 13.22%.[结论]筛选得到的枯草芽孢杆菌YM3 菌株兼具产IAA、溶有机磷、解钾功能,在黄淮海平原小麦玉米轮作体系土壤中适应性强,广谱性强,能够提升砂质潮土土壤肥力,提高冬小麦-夏玉米轮作体系的产量.

土壤盐渍化是影响作物生长发育和产量的主要环境因素,利用土壤有益微生物治理盐渍化土壤是盐碱地改良的有效途径.本实验室前期从盐渍化土壤中筛选到两株耐盐菌株氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)C8 和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)B4.菌株C8 具有解钾、溶有机磷和无机磷及产生长素的能力,菌株B4 具有溶有机磷和产生长素的功能.本文研究了C8 和B4 混合发酵对其功能的影响,结果表明,C8 和B4 混合培养后,其解钾、溶磷及产生长素的能力显著高于单一菌株.利用正交试验和响应面优化试验对其混合发酵培养基和培养条件进行优化,C8 和B4 混合发酵最适培养基配方为:葡萄糖 10 g/L,酵母膏 10 g/L,NaCl 4.5 g/L;最适培养条件为:pH 7.4,温度 28.8℃,转速 129 r/min,接种量 2%,装瓶量 20%,培养时间 23 h.以烟草为材料,检测复合菌剂对植株生长的作用,结果显示,盐胁迫下C8 和B4 复合菌剂处理显著促进植株生长.

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.

从菌糠鸡粪堆肥中筛选高效的解磷菌并优化其解磷能力,发掘多功能微生物资源以实现农业废弃物的有效利用.利用无机磷选择培养基从堆肥中筛选高效解磷菌,结合形态学观察、生理生化试验、分子生物学鉴定,对菌株进行鉴定.利用单因素和响应面试验优化菌株的解磷培养条件;通过解磷、解钾和产吲哚乙酸能力的测定确定菌株的堆肥潜力.筛选得到一株高效解磷菌株Pb1,经鉴定发现菌株隶属于Bacillus smithii strain;培养条件为葡萄糖 15.0 g/L、硫酸铵 3 g/L、磷酸三钙 7.0 g/L、无机盐 0.48 g/L、温度 55.0℃、摇床转速 225 r/min、初始pH 7.0、装液量 60.0 mL/250 mL、接种量 3.0%(V/V)时,菌株Bacillus smithii Pb1 的解磷能力最强;进一步通过响应面优化发现,当磷酸三钙 6.4 g/L、摇床转速 207 r/min、装液量 65.0 mL/250 mL时,菌株Pb1 培养3 d,发酵液中溶磷量可达 534.68 mg/L,是优化前的 1.58 倍.同时,发现B.smithii Pb1 解有机磷、解钾、产吲哚乙酸能力,分别为 238.99 mg/L、81.06 mg/L、23.26 mg/L.菌株B.smithii Pb1 在高温(55℃)条件下展现出了解无机磷、有机磷、解钾和产吲哚乙酸的能力,为菌株B.smithii Pb1 开发成好氧堆肥菌剂奠定基础.

通过从牡丹根际土壤中分离筛选溶磷放线菌,得到一株具有较强溶磷能力的菌株PSPSA1,根据形态特征、生理生化特性以及16S rDNA序列分析对菌株进行鉴定,并研究其溶磷遗传稳定性及溶磷特性.菌株PSPSA1被鉴定为白网链霉菌,具有较好的溶磷遗传稳定性.在不同磷源培养液中溶磷量依次为磷酸钙(158.5 mg·L-1)＞磷酸铝(139.9 mg·L-1)＞磷酸铁(127.7 mg·L-1)＞卵磷脂(45.6 mg·L-1),在无机磷培养液中的溶磷量均与pH呈现显著负相关性,在有机磷培养液中的溶磷量与pH没有显著相关性.在不同碳源条件下的溶磷量依次为乳糖＞葡糖糖＞麦芽糖＞果糖＞蔗糖＞淀粉＞纤维素,在不同氮源条件下的溶磷量依次为蛋白胨＞硝酸铵＞硫酸铵＞硝酸钾＞尿素,以葡萄糖为碳源、蛋白胨为氮源时,菌株的溶磷量最高可达202.6 mg·L-1.土培60 d,单施菌株土壤有效磷含量比对照增加68.2％,菌株与有机肥混施土壤有效磷含量比单施有机肥增加76.7％.表明菌株PSPSA1能够溶解多种难溶磷,在土壤中溶磷效果显著,与有机肥混施其溶磷能力明显提高,有望成为高效生物磷肥的优良菌种.

[背景]碱蓬(Suaeda glauca Bunge)主要生长于含盐碱土壤,具有果实(种子)二型现象,而种子栖居有众多微生物,它们对种子萌发和幼苗建成具有重要影响.[目的]对碱蓬异型果实表生细菌的群落组成及相关细菌的促生属性进行观察研究,探讨不同类型果实表生细菌的群落组成及相关细菌的促生功能属性是否存在差异.[方法]利用纯培养方法对碱蓬二型果实的表生可培养细菌进行分离纯化,基于16S rRNA基因序列分析初步确定分离菌株的系统发育地位,并对获得菌株进行固氮、溶磷、解钾、产铁及产IAA能力的定性检测.[结果]碱蓬二型果实具有不同的表生细菌群落组成及分布比例,A型果实表生细菌分属于3纲15属,其优势属组成主要是短小杆菌属(34.33％)、芽孢杆菌属(13.43％)和泛菌属(10.45％);B型果实表生细菌分属于4纲20属,其优势属组成主要是短小杆菌属(12.77％)、芽孢杆菌属(17.02％)和冰冻小杆菌属(14.89％).碱蓬二型果实的表生细菌多样性指数也存在差异,A型果实的Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数和Shannon均匀度指数显著低于B型果实;而A型果实的Berger-Parker优势度指数显著高于B型果实.碱蓬二型果实表生细菌在固氮、溶磷、解钾、产铁及产IAA能力等促生属性上的菌株分布比例存在不同变化趋势,A型和B型果实均具有较高比例固氮菌株及较低比例溶磷菌株;但在解钾菌株和产IAA菌株分布比例上具有不同变化趋势,A型果实的解钾菌株所占比例显著高于B型果实,而产IAA能力菌株所占比例显著低于B型果实.[结论]盐生植物碱蓬具有明显不同的2种类型果实,其不同类型果实具有不同的表生细菌群落组成及分布比例,且在促生功能菌株的分布上也存在不同变化趋势.

对分离得到的一株可在Cd2+浓度为900 mg/L培养基中生长的抗镉内生细菌GR42进行鉴定并研究其生物学特性,为其应用提供理论依据.利用16S rDNA序列分析、形态学和生理生化实验鉴定其种属,探究培养条件对菌株生长的影响并研究其镉去除率、铅锌耐受性、促生特性以及对小麦幼苗抗镉能力的促进作用.经鉴定该菌株为阿耶波多氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai),最适温度、pH、装液量和盐浓度分别为28℃、7.0、50 mL/250 mL和5-10 g/L.Cd2+浓度为800 mg/L时,镉去除率可达41.1％,可耐受2000 mg/L Pb2+、1200 mg/L Zn2+,铁载体活性76.74％,ACC脱氨酶活性0.627 U/mg,溶磷量为13.801 mg/g,解钾量为8.868 mg/g,并对小麦幼苗的抗镉能力有显著促进作用.抗镉内生细菌GR42为阿耶波多氏芽孢杆菌,铅锌镉抗性和镉去除率较高,并有一定的促生能力,在植物促生和Cd污染土壤修复方面具有一定的应用潜力.

[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(Agrobacterium radiobacter),KKS-7-N7为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),GD3为Pseudomonas hunanensis,GD12为弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus).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8.09 pmol/(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14.46 μmol/(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.

植物根际促生菌是一类可促进植物生长的有益细菌,有效的根际促生菌剂可以减少化肥施用.以束村氏菌属(Tsukamurella sp.) P9、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia sp.) P10、以及P9和P10混合菌液作为接种菌株,研究促生菌对花生生长、植株及土壤营养、根际土壤微生物类群及功能的影响.30 d盆栽实验结果表明,接种组的花生鲜重、株高及根长均显著提高;根际土壤细菌总数、固氮菌和溶磷菌数均明显高于未接种组;氮循环功能菌群数量有不同程度提高,土壤蔗糖酶、脲酶及过氧化氢酶均高于对照;土壤碱解氮及速效钾显著提高,植株营养指标有所提升,尤以P10接种效果更优.本研究初步结论表明2株促生菌通过活化土壤微生物、提高植株的有效营养元素含量,促进了花生的生长.