生物固氮是生态系统氮素的主要来源,而土壤根瘤菌的多样性及其在大豆上的应用效果还需深入研究.本研究采集了东北黑土大豆种植区8个样点的大豆土壤根瘤样本,共分离出94株菌,经16S rRNA及共生基因(nodC、nifH)分析鉴定,其中70株为根瘤菌,且均属于慢生根瘤菌属.为进一步验证根瘤菌的应用效果,根据系统发育分析结果挑选了 7株代表性土著根瘤菌,基于实验室条件开展了菌株与大豆结瘤及促生能力测定试验.结果表明:与不接种根瘤菌的对照相比,7株土著根瘤菌都具有较好的促生及结瘤能力,其中,菌株H7-L22和H34-L6的表现尤为突出,前者处理的大豆株高显著提高了 25.7％,后者处理的大豆根瘤干重比其他土著根瘤菌处理高20.9％～67.1％.选取这两株高效根瘤菌进一步开展大豆根瘤菌接种田间试验,发现接种混合根瘤菌剂的促生效果显著优于单一接种处理,与不接种对照相比,H7-L22处理的大豆增产8.4％,而混合菌剂处理的大豆产量增加了 17.9％,同时大豆的四粒荚数也显著提升.综上,根瘤菌菌剂的应用能够显著提升大豆产量,从而减少大豆生产过程中对氮肥的依赖,有助于提升土壤健康水平,促进东北黑土地区农业的绿色发展.

[目的]旨在探究纳米硒(SeNPs)对铅(Pb)胁迫烟草幼苗的生长、抗逆性、铅吸收和转运的影响,以揭示SeNPs的促生效应、富硒和阻滞铅吸收及转运的机制.[方法]以普通烟草(Nicotiana tabacum)为研究对象,通过盆栽实验设置不同处理,包括低剂量(100 mg/L)和高剂量(200 mg/L)Pb胁迫,无机硒(Na2SeO3)、SeNPs处理和空白对照组.测定各处理组烟草幼苗的生物量、光合生理参数、抗氧化酶活性、脂质过氧化产物含量以及相关基因表达水平,分析铅和硒在植物体内的含量和分布.[结果]与对照组相比,硒处理显著促进了烟草幼苗的生长和光合作用,SeNPs促生效应更显著.硒处理还增强了烟草幼苗的抗氧化酶(SOD、POD和APX等)活性和抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽等)的含量,降低了脂质过氧化产物(H2O2 和MDA)的积累.在铅胁迫条件下,硒处理可显著提高烟草幼苗中硒的含量,同时降低铅的吸收和转运率.[结论]纳米硒能显著提高植物生物量,保护光合系统,激活抗氧化系统,阻滞铅吸收和转运,促进植物硒富集和改善植物对铅胁迫的抗性.

有效微生物(EM)复合菌剂可缓解新疆连年重茬种植与偏施化肥导致的辣椒土壤环境质量恶化、产量下降等问题.本研究以不施EM复合菌剂为对照(CK),研究施用EM复合菌剂对辣椒植株生长、产量、土壤养分含量、土壤酶活性和根际真核生物群落结构的影响.结果表明:与CK相比,施用EM复合菌剂的辣椒株高、茎粗、叶长、叶宽和根长分别增加22.6％、35.3％、33.3％、29.7％和15.1％,果宽、单个果重和产量分别提升5.3％、42.9％和74.7％.施用EM复合菌剂的土壤碱解氮在花期和成熟期分别提高10.2％和5.8％,速效磷分别提高10.4％和13.4％.施用EM复合菌剂的土壤蔗糖酶活性在苗期、花期和成熟期分别提高40.7％、14.6％和9.3％,脲酶活性分别提高7.9％、10.2％和11.5％,过氧化物酶活性在花期和成熟期分别提高16.8％和44.6％.施用EM复合菌剂还显著改变了辣椒根际真核生物群落的β多样性,其中,具有改良土壤、促进土壤养分循环功能的线蚓属和Sminthurides属种群的相对丰度较高,而致病微生物油壶菌属和不动壶菌属种群的相对丰度分别较CK降低了 98.0％和89.3％,轮枝孢属种群的相对丰度降为0.表明EM复合菌剂能够提高新疆地区辣椒土壤养分含量和酶活性,减少土壤致病真菌,从而达到促进辣椒生长、提高果实产量的效果.

食用菌已经成为我国继粮、油、果、蔬后的第五大种植业.食用菌作为一类大型真菌,目前主要采用纯培养技术进行栽培,然而在自然界中食用菌与各种微生物并存,并且在长期的演化中形成了复杂的相互关系,根据其对食用菌的影响,可分为有害微生物和有益微生物,常见的有害微生物包括竞争性杂菌和侵染性病原;有益微生物主要包括覆土微生物、伴生菌、生防类微生物等.在农作物生产中,人们根据土壤微生物和根际微生物的营养、促生、抗病等功能,开发出多种微生物肥料和菌剂,有效的推动了作物的优质高产,而食用菌在菌丝际微生物的研究和开发尚未起步.本文对目前关于食用菌和其他微生物之间相互关系的研究进展进行综述,旨在推动相关研究,为下一步食用菌新种类的驯化,以及高产、稳产、优质、高抗、广适和绿色生产提供新的思路.

[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.

镰孢菌Fusarium spp.通常引起多种作物病害,但其中某些种类可作为植物内生菌从而提高植物的生长和抗逆性.因此,研究非农田生态系统镰孢菌物种多样性和生态功能具有重要的科学意义.本研究对分离自滩涂盐碱地盐生植物根际的 23 株镰孢菌进行了种类鉴定、非生物胁迫抗性及毒性评价研究.结果表明:经形态学和多基因联合建树分析(ITS+rpb2+tef1-α),这些菌株属于 7 个系统发育种,多数菌株属于尖孢镰孢菌 F.oxysporum、恶臭镰孢菌 F.foetens 和藤仓镰孢菌 F.fujikuroi.在 7 种非生物胁迫条件下[H2O2、亚硫酸氢钠甲萘醌(menadione sodium bisulfite,MSB)、KCl、山梨醇(sorbitol)、荧光增白剂(calcofluor white,CFW)、刚果红(congo red)、NaCl]测定菌株抗性,上述 3 种镰孢菌与Fusarium sp.1 表现出相似的抗性能力;Fusarium sp.2 和Fusarium sp.3 尤其在离子胁迫和渗透胁迫方面表现出较强的适应性;芳香镰孢菌F.ambrosium则对多种胁迫均比较敏感.PCR 检测表明大多数菌株含有恩镰孢菌素(enniatin)合成核心基因,约 1/3 菌株包含伏马菌素(fumonisin)基因,少量菌株含有单端孢霉烯族毒素(trichothecene)基因.只有少量菌株扩增出 six2、six9和six13等编码木质部分泌蛋白SIX(secreted in xylem)的基因.接种试验表明,多数菌株对拟南芥和 NL895 杨树无性系具有不同程度的致病性,只有少量菌株具有明显的促生效应;而所有菌株接种小麦幼苗均未引起病害.研究发现促生和致病菌株在毒素合成基因和 six 基因数量方面并无明显差异,表明还存在其他致病或促生机制.本研究揭示了盐生植物根系存在较为丰富的镰孢菌种类,而且存在致病或促生等方面的差异.本研究为深入研究营养方式转变的基因组演化特征和植物-镰孢菌的共生互作提供了模型.

本试验通过对峙培养法筛选出 28 株具有强拮抗能力和 15 株中等拮抗能力的木霉菌.使用玻璃纸培养法进一步复筛出 6 株木霉菌(104、393、424、402、451 和 123T),其非挥发性次生代谢产物对盘长孢状刺盘孢的抑制率高达 92%以上.通过平板对扣培养法发现木霉菌 424(Trichoderma atroviride)以及 123T(T.paratroviride)的挥发性次生代谢产物对盘长孢状刺盘孢也具有抑制作用,抑制率分别为 57.12%和 60.43%.试验还对 9 个辣椒品种进行了盘长孢状刺盘孢的果实致病性评价,发现红尖椒属于高度易感病品种.在对该品种进行针尖刺伤法处理后,喷施木霉菌 424 和 123T 的分生孢子悬浮液后可以提高其对病菌的抗性.此外,试验还发现上述 2 株木霉菌的孢子悬浮液对辣椒种子萌发及幼苗生长具有促进作用,其将辣椒种子的发芽率由 38.9%提高至 70.0%.同时,辣椒幼苗经木霉菌分生孢子处理后,株高、根长、茎粗、鲜重和干重分别增加了 52.5%、96.0%、104.0%、372.0%和 224.0%.综上所述,本试验筛选的木霉菌 424 和 123T 能够充分发挥其生防能力,为进一步开发辣椒炭疽病的生防制剂提供了重要理论依据.

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.

根际微生物群落是随植物长期进化及地球生境变迁而形成的动态微生物系统.随着多组学技术的不断发展,人们对根际微生物群落结构与功能的研究日益深入.根际微生物群落中的功能微生物类群,如植物促生细菌、植物促生真菌等,通过与植物建立紧密的物质、能量与信息联系,参与植物激素合成、难溶营养物解离、生物固氮、微生物拮抗、生长因子供应等系列生物学过程,从而提高植物营养物质吸收与抗逆能力,为植物的健康和高效生长提供重要保障.这些微生物中的某些成员已被开发成微生物刺激剂,广泛应用于作物增产抗逆与农田地力提升.近年来,多学科的交叉融合为根际微生物群落结构-功能-调控策略的交互式研究提供新的机遇,推动了基于合成生物学与材料科学技术的合成微生物组的发展.尤其是在核心微生物互作方面,人工蛋白创制、磁性组装、生物炭强化等策略能够增强核心微生物与目标植物之间的物理连接作用,大幅提高合成微生物组的工作效率和稳定性,从而有效驱动作物增产增收,提高污染修复效率.因此,根际微生物群落结构、功能与调控的深入研究,必将为绿色农业发展提供不竭动力.

为了筛选出能适应青海省冷凉气候环境的解磷菌株,以磷酸钙、卵磷脂、植酸为单一磷源,对胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、紫变异链霉菌、肉桂褐链霉菌、黄团孢链霉菌进行固体平板培养基初筛和液体培养基复筛,通过综合比较固体平板培养基中解磷圈的大小和液体培养基可溶性磷含量,初步筛选出解磷效果较好的3 株解磷菌,分别为紫变异链霉菌、肉桂褐链霉菌和胶冻样芽孢杆菌.将这3 株解磷菌制成液体菌剂,在9 月冷凉气候下采用两种不同肥力土壤进行小油菜盆栽试验.结果表明:与对照相比,施加紫变异链霉菌剂后,高肥力耕地土的小油菜收获时株高、鲜重、根长、根重分别增加了 35.5%、191.0%、26.2%、282.7%,植株磷吸收量、根际土壤全磷、速效磷分别增加了968.9%、5.1%、2.1%;低肥力自然土的小油菜收获时株高和鲜重分别增加了45.8%和61.3%,根长和根重分别减少了2.6%和4.4%,植株磷吸收量、根际土壤全磷、速效磷分别增加了91.5%、29.1%和213.7%.其他两种解磷菌剂效果不如紫变异链霉菌明显,表明紫变异链霉菌为适合青海地区冷凉气候环境的解磷菌株.