[背景]植物根际促生菌在促进植物生长、提高植物系统抗性及改善土壤养分状况等方面具有极大的应用潜力.[目的]为微生物菌肥的开发利用提供高效微生物资源.[方法]采用稀释涂布平板法分离烟草根际土壤可培养细菌,利用PVK培养基筛选具强溶无机磷活性的菌株,结合钼锑抗比色法测定菌株溶磷活性;利用Salkowski's比色液检测菌株产吲哚乙酸(indole acetic acid,IAA)活性;以菌株溶磷量和IAA产量为指标,采用单因素试验设计进行发酵条件优化,以得到菌株溶磷活性和产IAA的最佳发酵方案;基于种子促发芽及幼苗促生长试验验证菌株的促生效果;结合形态学、生理生化和 16S rRNA基因序列对菌株进行分类学鉴定.[结果]于烟草根际土壤分离得到 127 个不同分类的菌株,10 个菌株具溶无机磷的能力,其中菌株SH-1464 溶磷活性最强,溶磷圈直径为 16.11 mm,溶磷量为 119.22 mg/L;Salkowski's比色结果表明,菌株具有极强的产IAA活性,为 39.88 μg/mL.单因素试验结果表明,菌株SH-1464 溶磷的最佳碳源为 10 g/L葡萄糖,最佳氮源为 0.5 g/L蛋白胨,最佳无机磷源及其添加量为 2.5 g/L磷酸三钙,最佳初始pH值为 7.5,温度 30℃,转速 200 r/min;菌株SH-1464 产IAA最佳培养条件为:麦芽糖 10 g/L,酵母粉 5 g/L,NH4NO3 10 g/L,氯化钾 2.5 g/L,L-色氨酸 0.1g/L,pH 6.5,温度 30℃,转速 180 r/min.基于单因素试验结果进行优化前后菌株溶磷量及IAA产量对比试验可知,优化后菌株的溶磷量为 225.9 mg/L,提升 84.5%;IAA产量为 75.3 μg/mL,提升 88.8%.促生试验结果表明:菌株SH-1464 处理下番茄种子的发芽率提高 84.5%,株高提高 55.1%,茎围提高 32.5%,根长、根重分别提高 16.4%和 149%,地上部分鲜重和干重分别提高 172.2%和 203.6%.结合形态学和分子生物学鉴定菌株SH-1464 为拟蕈状芽孢杆菌(Bacillus paramycoides,GenBank登录号为ON417365,保藏号为CCTCCM 2022924);此外,菌株还具有产蛋白酶、产纤维素酶、固氮、分泌铁载体的能力.[结论]菌株SH-1464 具有强溶无机磷、固氮、分泌 IAA、产蛋白酶、产纤维素酶及分泌铁载体等能力,可显著提高番茄种子的发芽率,对番茄幼苗株高、茎围、根长、根重、地上部分鲜重和干重等农艺性状具有显著促进作用,可作为高效微生物资源在微生物菌剂的开发利用等方面展现广泛应用前景.

为探讨林下植被根际土壤酶化学计量特征及其对林分类型和季节的响应,该研究以江西省泰和县千烟洲试验站典型人工杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliottii)林林下优势灌草檵木(Loropetalum chinense)、杨桐(Adinandra millettii)、格药柃(Eurya muricata)、狗脊蕨(Woodwardia japonica)和暗鳞鳞毛蕨(Dryopteris atrata)为对象,在植被生长初期(4月)和旺盛期(7月)测定优势灌草根际土壤与碳(C)循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、与氮(N)循环相关的β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)、与磷(P)循环相关的酸性磷酸酶(AP)活性、酶化学计量比及土壤理化性质.结果 发现:(1)根际土壤与C和N循环相关的酶活性以及BG∶AP(酶C∶P)在不同林下植被之间存在显著差异,而与P循环相关的酶活性差异不显著.林分类型和取样季节显著影响BG∶(NAG+LAP)(酶C∶N),且林下植被类型、林分类型和取样季节交互影响酶C∶P.主成分分析表明,根际土壤酶的活性及计量比在不同林下植被(檵木不同于格药柃,且二者显著区别于其他物种)、林分类型(杉木林区别于马尾松、湿地松林)和取样季节之间均存在显著差异.土壤硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)、可溶性有机碳(DOC)含量和碳氮比(C∶N)是影响林下植被根际土壤酶的活性及化学计量比的主要因素.(2)标准主轴回归分析表明,林下植被根际土壤1g(BG)、1g(NAG+LAP)和1g(AP)之间存在显著线性关系,1gBG∶1g(NAG+LAP)∶1gAP(酶C∶N∶P)约为1∶1∶1.3,酶C∶P及(NAG+LAP)∶AP(酶N∶P)分别为0.14和0.15.AP远大于BG和NAG+LAP的活性,导致1g(BG)和1g(NAG+LAP)与1g(AP)的回归斜率极显著偏离1.说明林下植被根际土壤酶的活性及计量比受植被种类、林分类型及取样季节影响,且基质有效性在其中发挥重要作用.相较于C循环和N循环,微生物会分配更多资源用于P循环相关酶的生产,暗示亚热带人工林林下植被根际土壤微生物生长和活性更易受P限制.

通过稀释分离法从黔南烟区采集的健康烟草根际土壤中共分离获得73株根际细菌.采用平板对峙培养法初步研究了73株根际细菌对烟草黑胫病菌的抑制作用,从中筛选出5株对黑胫病菌具有较强拮抗作用的根际细菌XPGJ05、YWGJ07、LSGJ04、WAGJ07和LLGJ04.对峙培养试验中,XPGJ05、YWGJ07、LSGJ04、WAGJ07和LLGJ04对黑胫病菌菌丝生长的相对抑制率分别为52.7％、51.8％、53.9％、51.2％和59.5％;代谢液抑菌试验中,XPGJ05、YWGJ07、LSGJ04、WAGJ07和LLGJ04的相对抑制率分别为71.9％、78.3％、68.7％、69.2％和64.3％.田间防效试验中,菌株YWGJ07对烟草黑胫病的防治效果明显高于对照杀菌剂甲霜·锰锌WP和生防菌剂,表明根际细菌YWGJ07具有潜在的应用价值.经16S rDNA序列分析,菌株YWGJ07被初步鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.).

产紫篮状菌Q2菌株是一株分离自健康黄瓜根际的有益微生物.本文通过平皿对峙培养、温室盆栽试验和田间试验评估了Q2菌株对4种土传病害的生防潜力及其与土壤熏蒸技术结合对苦瓜枯萎病的防治效果,并通过平皿稀释培养法、高通量技术和定量PCR技术对其防治苦瓜枯萎病及调控土壤微生物群落的机制进行研究.结果 表明:在温室条件下,Q2菌株对苦瓜枯萎病、烟草黑胫病、烟草根黑腐病和马铃薯茎基腐病具有明显的预防效果,对烟草黑胫病和苦瓜枯萎病防治效果分别达到75.3％和63.4％.在苦瓜枯萎病人工病圃中,单一产紫篮状菌Q2制剂对苦瓜枯萎病的防治效果为51.0％,其结合威百亩土壤熏蒸技术在相同试验条件下对枯萎病的防治效果则达到80％以上.威百亩土壤熏蒸显著降低了土壤中苦瓜枯萎病病原菌即尖镰孢菌的丰度,而Q2菌株有效地抑制了尖镰孢菌数量的恢复趋势.施用Q2菌株显著富集了土壤中的青霉菌、芽孢杆菌和Gaiella等有益微生物,抑制了尖镰孢菌的恢复.土壤熏蒸后,施用产紫篮状菌Q2菌株有助于土壤有益微生物菌群的形成,从而抑制尖镰孢菌,实现对苦瓜枯萎病的防治.

为了探讨人工林内优势乔木和林下灌草根际土壤氮矿化特征,明确乔灌草根际土壤氮转化差异,该研究以江西泰和千烟洲站区典型人工杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliottii)林为对象,在植被生长季初期(4月)和旺盛期(7月)分析3种人工林内乔木、优势灌木(檵木(Loropetalum chinense)、杨桐(Adinandra millettii)、格药柃(Eurya muricata))和草本(狗脊蕨(Woodwardia japonica)、暗鳞鳞毛蕨(Dryopteris atrata))根际土壤的净氮矿化速率、土壤化学性质及土壤微生物特征.结果 发现:1)物种、林型和取样季节显著影响了根际土壤净氮矿化速率(Nmin)、净铵化速率(Namm)和净硝化速率(Nnit).马尾松和湿地松林内林下灌草根际土壤净氮矿化的季节敏感性高于乔木:4月乔木根际土壤Nmin和Namm显著高于大多数林下灌草,而7月林下灌草根际土壤Nmin和Namm显著提高,与乔木不再具有显著差异,与主成分综合得分方差分析的结果一致.一般情况下,杉木林Nmin和Nnit显著高于马尾松林和湿地松林.7月净氮矿化显著高于4月.2)土壤铵态氮、硝态氮、全氮及土壤微生物量氮含量是影响根际土壤净氮矿化的主要因素.土壤化学性质对人工林根际土壤净氮矿化变异的贡献率为29.2％,显著高于土壤微生物的解释率.充分考虑不同季节林下植被根际土壤的净氮矿化及其关键影响因素可为准确评估人工林生态系统养分循环状况提供重要支撑.

[背景]根际微生物在植物根部生态系统中扮演着重要角色,影响着植物的营养吸收和健康生长.[目的]了解常年不发病烟田烤烟品种K326根际可培养微生物的多样性,筛选具有防病促生功能的菌株,为烟草病害绿色防控提供资源.[方法]采用传统培养方法对烟草根际土壤中的细菌和真菌进行分离鉴定,评价菌株的促生特性及病原菌拮抗能力,并进一步验证典型菌株对盆栽烟苗的促生效果.[结果]共获得261株微生物菌株,包括160株细菌和101株真菌.经分子鉴定,细菌中以变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为主要类群;真菌中以子囊菌门(Ascomycota)和毛霉菌门(Mucoromycota)为主要类群.在属水平上,细菌以假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)为主,真菌以曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)为主.从不同种水平上进一步选择44株细菌为代表菌株,发现它们均具有不同程度的吲哚-3-乙酸(Indole-3-Acetic Acid,IAA)产生能力,9株能够溶解有机磷,16株能够溶解无机磷,13株产生铁载体,14株产生生1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate,ACC)脱氨酶.从160株细菌中筛选得到抑制青枯病菌和黑胫病菌的菌株数目分别为25、26株.经盆栽试验发现韩国假单胞菌(P.koreensis) HCH2-3、浅黄绿假单胞菌(P.lurida) FGD5-2和贝莱斯芽孢杆菌(B.velezensis) EM-1对烟苗呈现不同程度的促生作用,其中3株菌联合施加对烟苗的促生效果最明显.[结论]烟草根际存在着丰富多样的具有防病促生潜力的微生物,并且合成菌群或功能互补的菌株联合施用是未来微生物菌剂研发的重要方向.

为获得优质的解磷促生菌种资源,助力农业生产减肥增效,对山东省高密市方市乡烟草根际土壤解磷菌进行筛选,将筛选得到的高效解磷菌3P29进行分子生物学鉴定,并研究其解磷性能及促生能力.菌株3P29鉴定为皮特不动杆菌,其对卵磷脂的转化量为13.38 mg/L,磷酸钙的转化量为19.83 mg/L,具有高效分解有机磷及无机磷的功能.烟草盆栽试验表明,烟草主根变长且有更多侧根产生,从而增强根对营养元素的吸收,烟草叶片全氮磷钾含量在无磷营养液条件下提高了71％、49％和134％,可为解磷菌肥的研发与利用提供优良菌株资源.

[目的]根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)防控青枯病效果不稳定是目前有益微生物生防应用的瓶颈问题,构建稳定高效拮抗青枯菌的PGPR菌群是生物防控的关键.[方法]以前期筛选到的8株PGPR菌株(112、114、Ba-S、TLZZ、LX4、LX7、Ps-S和VC110)和青枯菌(Ralstonia solanacearum,Rs)为研究对象,在前期获得烟草根系分泌物组成的基础上,采用限菌微系统和生态微孔板结合绿色荧光蛋白标记、定量聚合酶链式反应(quantitative polymerase chain reaction,qPCR)、断棒模型设计等方法,探究PGPR菌群对青枯菌入侵烟草根际的抵御机制,并在田间进行抗病、促生效果验证.[结果]LX4、Ba-S、LX7可以充分利用烟草根系分泌物中的氨基酸、糖类碳源抑制青枯菌生长,LX7和112在所有酸类碳源下均对青枯菌有抑制作用,最高抑菌率分别为40.12％(LX7+乳酸)和35.15％(112+柠檬酸).Ps-S、112和VC110的基础生态位宽度(basal niche breadth,Bsw)分别比 Rs(Bsw=2.56)高 41.9％、41.0％和 38.1％,Ba-S 的基础生态位重叠指数(niche overlap index,NOI)显著比其他PGPR菌株高4.88％-61.76％,与青枯菌存在明显的营养利用性竞争.4株PGPR组成的菌群组合中病情指数平均为27.01％,根际青枯菌数量平均为1.1×104CFU/g,显著低于单株和2株PGPR菌群组合,8株PGPR组成菌群处理烟株未发病,根际青枯菌数量平均为3.5×102 CFU/g.由LX4、Ba-S、LX7和VC110构成的菌群组合(菌群组合32)对不同碳源的利用效率显著高于青枯菌,尤其体现在醇类和糖类碳源利用方面,分别是青枯菌的1.62倍和1.41倍.菌群组合32田间防效显著高于其他处理,分别比菌群39(Ba-S、VC110、114 和 TLZZ)、40(LX4、LX7、VC110 和 112)和 43(Ba-S、VC110、114 和 112)高 27.18％、60.05％和54.80％,菌群32处理的产量和产值相对较好,分别较不施PGPR的对照增加67.50％和73.53％.[结论]可以利用不同PGPR菌株对青枯菌营养竞争或者拮抗竞争的特点构建PGPR菌群,多样性的PGPR菌群可以显著提高抵抗病原菌入侵的能力.

基于健康烟草根际土壤,分离筛选具功能多样化、活性高的菌株,为作物病害生物防治提供高效、多样化的生防资源.采用平板对峙法筛选活性高、抑菌谱广的菌株,测定菌株对番茄枯萎病病菌的抑制率、对菌丝生长及和孢子萌发率的影响;应用PCR技术,检测菌株抗生素合成基因,结合室内盆栽实验检测功能菌株对番茄枯萎病的防治效果,并测定其体外产酶、解磷、解钾、固氮及产铁载体能力;结合形态学、生理生化和 16S rDNA通用引物对功能菌株进行鉴定;于健康烟草根际土壤分离得 127 个菌株,24 株对番茄枯萎病病菌等指示病原菌具有抑制作用,活性较高的 3 个菌株SH-1471、SH-1464、SH-1439 对番茄枯萎病菌抑制率分别为 82.0％、74.0％、75.0％;可使番茄枯萎病菌菌丝扭曲变形,形成泡囊结构,对番茄枯萎病菌孢子萌发抑制率分别为 62.7％、50.0％、37.0％;经测定,3 个功能菌株具有产srfA、fenB、ituA、ituD、bymA等抗生素合成基因;盆栽实验结果表明SH-1471 对番茄枯萎病的防效为83.7％,SH-1464 对番茄枯萎病的防效为 60.7％,SH-1439 对番茄枯萎病的防效为 59.0％;此外,3 个菌株均具有产蛋白酶、纤维素酶、解磷、固氮、分泌铁载体的能力.经鉴定,SH-1471 为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)(Gen-bank ON417363)、SH-1464 为拟蕈状芽孢杆菌(Bacillus paramycoides)(Gen-bank ON417365)、SH-1439 为暹罗芽胞杆菌(Bacillus siamensis)(Gen-bank ON417364);菌株SH-1471、SH-1464、SH-1439 具有高效、广谱的抑菌能力,且功能多样化,可作为多种病害的高效生防资源,具有极大的开发潜力.