[目的]从黄河三角洲盐碱地中筛选到具有抗盐促生作用的一株根际菌,制成菌剂用于缓解玉米植株的高盐胁迫.[方法]通过功能培养基、16S rDNA序列和全基因组分析,确定菌株种属以及对玉米植株的抗盐促生效果.[结果]从黄河三角洲盐碱地中筛选到一株可在0-16%的NaCl和pH 5-8的条件下正常生长的萎缩芽孢杆菌CNY01,该菌株可促进玉米在高盐条件下生长,具有降蛋白和解钾的能力,还可抑制青枯雷尔氏菌、串珠镰刀菌等病原菌的生长.玉米植株在含 100 mmol/L NaCl的营养液中生长8 d时,施加菌株CNY01 可使植株的生理株高、根长和鲜重分别提高 38.80%(P<0.01)、23.73%和 28.19%(P<0.01).玉米植株在加 100 mmol/L NaCl的高盐盆栽条件下生长 28 d时,菌株CNY01 可使植株的株高、地上鲜重和地下鲜重分别提高 10.84%、41.87%(P<0.01)和 23.29%.全基因组序列分析也预测出该菌株基因组中含有维持细胞渗透压、合成应激蛋白等缓解高盐胁迫的基因.[结论]从黄河三角洲盐碱地中筛选到一株具有防病促生功能的萎缩芽孢杆菌CNY01,对玉米植株有显著的抗盐促生作用,结合基因组结果预测到该菌株含有与抗盐促生相关基因,是重要的菌种资源.

[目的]探究产胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)菌株在促进盐碱土中植物生长,改善土壤性能等方面的影响,为研制适用于盐碱土壤修复的微生物菌剂奠定基础.[方法]从新疆喀什地区盐碱草地根际土壤中筛选产胞外多糖菌株,基于 16S rRNA基因序列比对及系统发育分析对产胞外多糖菌株进行种属鉴定,采用单因素和响应面法优化最高产菌株的培养基组分,通过接种试验评估其对盐碱土栽培植物的促生效果及土壤团聚体的影响.[结果]共筛选出 19 株具有产胞外多糖能力的菌株,隶属于7 个菌属,以假单胞菌属(Pseudomonas)占绝对优势.菌株产糖量介于 236-1 544 mg/L,尤以泛菌属Pantoea MQ A0 产糖量最高,且兼具固氮、产吲哚乙酸(IAA)和铁载体、解磷等功能.MQ A0 的最适产糖发酵培养基为甘油 12.5 mL/L,蛋白胨 9.0 g/L,酵母粉 5.5 g/L,CaCO3 5.1 g/L,在此条件下菌株产糖量达 2 436 mg/L,较优化前增加 57.8%.接种MQ A0 发酵液使盐碱土栽培的玉米株高、鲜重、茎粗、须根数和总根长分别提高 41.2%、203.0%、42.7%、30.4%和 99.7%;粗多糖提取液对土壤团聚体的形成也有显著促进作用(P<0.05).[结论]高产胞外多糖菌株MQ A0 兼具多种促生特性,在促进盐碱土中植物生长和土壤改良方面效果显著.

[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.

[背景]土壤盐渍化已经成为日益严重的世界性问题,盐渍化不仅影响作物的产量,还会影响土壤的理化性质,抑制种子的萌发,阻碍植物正常生长,以及种子对水分和养分的吸收,进而影响作物的产量.[目的]玉米在盐渍土壤上生长受限,探究在中、高盐浓度下田菁种子内生菌与田菁胶混合浸种对玉米发芽的影响,为促进盐渍土玉米生长提供技术支持.[方法]利用LB液体培养基测定田菁种子内生菌贝莱斯芽孢杆菌ZH60 的耐盐性;分别利用 1%浓度田菁胶、OD600 为0.8的ZH60菌悬液及两者混合液对玉米浸种3 h,自然风干后分别置于0、100和200 mmol/L NaCl的 0.8%琼脂培养基上培养,测定玉米种子发芽势、发芽率、根长及芽长.将两叶一心期的玉米幼苗移至装有蛭石的花盆中培养,用荧光标记的内生菌ZH60 灌根,分别于 1、5、11、17、25 d取玉米根系研磨,利用平板菌落计数法测定内生菌在玉米根部的定殖量;利用激光共聚焦显微镜观察第 28 天ZH60 在玉米根部的定殖情况.[结果]菌株ZH60 耐 11%的NaCl盐浓度,在中、高盐浓度下混合浸种的发芽势较对照组分别提高了 28%、22%、30%;芽长提高了 158%、163%、150%;根长提高了 36.8%、21.4%、42.9%.ZH60 能够在玉米根部定殖,定殖量从第 1 天的 2×104 CFU/g提高到第 25 天的 2.5×104 CFU/g.[结论]田菁种子内生菌贝莱斯芽孢杆菌ZH60 具有较高的耐盐性,在盐浓度下与田菁胶共混浸种均明显提高了玉米发芽势及根长、芽长,且能在玉米根部定殖,为实现盐渍土上提高玉米出芽和生根提供了菌株资源.

[背景]砂姜黑土地区存在秸秆腐解缓慢、秸秆还田后作物幼苗生长不良等问题.[目的]从砂姜黑土区农田筛选一株兼具秸秆腐解能力的玉米促生菌 MC29,以促进秸秆腐解和玉米作物生长.[方法]通过 16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定;采用液态摇瓶及盆栽试验验证菌株实际促腐、促生能力及土壤养分的提升效果,并且探究菌株的最佳生长及产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)条件;采用电击转化法将绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)基因导入菌株细胞,并通过 PCR 琼脂糖凝胶电泳进行验证.[结果]分离筛选的玉米促生菌鉴定为纤维化纤维微细菌(Cellulosimicrobium cellulans).该菌株 MC29 羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose,CMC)酶活可达 13.32 U/mL,产IAA量为 8.63 mg/L.与对照相比,施用菌株MC29 后秸秆腐解率显著提高 24.8%;玉米soil and plant analyzer development(SPAD)值、植株总重、根表面积和根长分别提高 7.6%、21.3%、30.9%和 18.3%;土壤碱解氮含量显著提高 68.1%,土壤速效磷及土壤速效钾含量分别提高5.8%及6.0%.菌株MC29最佳生长条件为pH 7.0、装液量为25/250 mL、碳源为麦芽糖、氮源为酵母粉;最佳产IAA条件为pH 7.0、装液量为 50/250 mL、碳源为果糖、氮源为硝酸钾;成功构建荧光标记菌株MC29-GFP,并据此追踪到其接入砂姜黑土 15 d后定殖量为 2.8×105-9.5×105 copies/g.[结论]所筛选的纤维化纤维微细菌MC29 对于指导砂姜黑土区多功能秸秆促腐菌剂、微生物菌肥的研制及提升作物产量有一定的积极意义,并为探究其在砂姜黑土中的实际应用奠定基础.

为促进连作蕉园恢复香蕉高效栽培,采集连作蕉园土壤,利用盆栽实验研究连作蕉园土壤轮作菠萝与玉米联合生物有机肥施用,对连作土壤理化性质、可培养微生物和总细菌、总真菌数量及下茬香蕉生长的影响,结果显示:较之香蕉连作对照,连作土壤轮作菠萝或玉米后再植香蕉,其叶片数、株高、茎粗、叶面积、地下部鲜重和地上部鲜重均有不同程度提高,其中株高和叶面积显著高于连作对照处理,轮作菠萝处理促生效果优于轮作玉米处理;联合生物有机肥施用后,进一步促进了香蕉的生长;菠萝和玉米轮作后均对土壤pH有一定影响,菠萝-香蕉处理和玉米-香蕉处理土壤pH值高于对照,且菠萝-香蕉处理效果优于玉米-香蕉处理;菠萝-香蕉和玉米-香蕉处理土壤可培养镰刀菌属数量均减少,根际可培养芽孢杆菌和假单胞菌的数量均增加,且菠萝-香蕉处理提高了土壤总细菌拷贝数.本研究表明菠萝和玉米轮作均能显著改善连作香蕉土壤生态环境,促进下茬香蕉生长,缓解连作生物障碍,并且联合生物有机肥施用后效果更优.

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.

植物的根际促生菌能使植物增产,其中菌群产生的挥发性成分起重要作用.3-甲基-1-丁醇(3-methyl-1-butanol),即异戊醇,作为一种常见的微生物挥发性有机成分,但3-甲基-1-丁醇对高等植物种子萌发和生长的影响尚鲜见报道.本文研究了3种浓度(1、10和100mg·L-1)的3-甲基-1-丁醇对小麦和玉米种子萌发的影响.结果表明,1和10mg·L-1的3-甲基-1-丁醇处理均可提高玉米和小麦种子的活力指数;在低浓度的3-甲基-1-丁醇处理下,玉米和小麦种子可溶性糖和可溶性蛋白质含量减少,而幼芽SOD活性和叶绿素含量比对照组显著增加.本文研究表明,3-甲基-1-丁醇在适宜的浓度下可以促进玉米和小麦生长.

针对西北干旱半干旱地区土壤贫瘠与水分缺乏的问题,利用微生物与作物形成互惠互利的共生关系,本研究设置两个水分梯度:干旱胁迫(供试土壤最大持水量的35％)和正常水分(供试土壤最大持水量的75％),两个覆膜方式:无覆膜(NM)和覆膜(FM),4个接种微生物水平:单接AM真菌(AM)、单接解磷细菌(PSB)、联合接种AM真菌与解磷细菌(AM+PSB)以及对照(CK),研究不同水分和覆膜条件下4个接种微生物对玉米生长特性、地上养分吸收与水分利用效率的影响.结果表明:与正常水分处理相比,干旱胁迫能够显著提高接种AM真菌处理的侵染率,但正常水分处理下土壤根外菌丝密度、总球囊霉素(T-GRSP)与易提取球囊霉素(EE-GRSP)含量明显提高.干旱胁迫下,单接AM真菌处理的促生作用和菌根效应表现最好,能够提高玉米生物量、水分利用效率和土壤有机碳含量,促进土壤N、P、K的吸收与运输,从而增加玉米地上部分N、P、K吸收量;而正常水分下,联合接种AM+PSB处理表现要好于单接AM和PSB处理,且其与覆膜的互作效果最好.相关分析结果表明,玉米生物量、叶片SPAD值和地上部分N、P、K吸收量均与土壤根外菌丝密度呈显著正相关,玉米水分利用效率与其呈显著负相关.