[目的]镰刀菌根腐病是世界范围内大豆生产上最具破坏性的土传病害之一,为获得对禾谷镰刀菌Fusarium graminearum具有较好拮抗效果的生防菌株.[方法]从健康大豆根际土壤分离细菌,平板对峙法筛选拮抗菌株,通过形态观察、生理生化特性、胞外酶活性及促生特性对菌株进行鉴定分析,采用盆栽试验进一步测定菌株生防及促生效果.[结果]筛选出的 4 株芽孢杆菌和 1 株假单胞杆菌对F.graminearum的抑菌率均达到 60%以上,对F.oxysporum,F.solani,F.longifundum以及 F.equiseti也均有一定的抑制作用,其发酵液及挥发代谢物均会影响F.graminearum的生长.5 株拮抗菌具有产蛋白酶、纤维素酶以及葡聚糖酶的活性,解磷、解钾、固氮以及产铁载体的能力.综合以上测试结果,菌株 20-8 具有较强的抑菌及大豆促生效果.根据形态特征及 16S rRNA序列分析,将菌株 20-8 鉴定为暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis).该菌株的发酵上清液可以破坏F.graminearum菌丝体结构,无细胞发酵上清液可以显著抑制孢子萌发.室内盆栽防效测定结果表明,20-8 的稀释发酵液对F.graminearum引起大豆根腐病的防效可达 46.08%,并且促进大豆植株生长.[结论]筛选鉴定的暹罗芽孢杆菌 20-8 具有解磷、解钾、固氮以及产铁载体及多种胞外酶功能,其稀释发酵液具有较强的抗真菌活性及大豆促生能力,菌株 20-8 可以用于防治F.graminearum引起的大豆根腐病.

为获得能够把难溶性磷转化为可溶性磷的解磷微生物,从茅台酒厂种植地的土壤中分离筛选出两株具有解磷能力的菌株,并对这两株菌株进行分子生物学鉴定及解磷性能分析,测定其发酵液中的有机酸,初步探究解磷机理和在酒糟中的生长能力.结果表明,筛选的P1 和P2 菌株分别为路氏肠杆菌(Enterobacter ludwi-gii)和分散泛菌(Pantoea dispersa).P1 和 P2 单菌培养的难溶磷降解率分别在第 10 天和第 1 天达到最高9.62%和7.56%,P1 和P2 混菌(P3)培养难溶磷的降解率在第2 天达到最大为18.83%.不同条件下菌株对难溶磷的降解率有一定影响,其中 40℃混菌培养在第 6 天高达 33.82%.P1 主要产乙酸,高达 4 103.65 mg/L,P2 主要产乙酸和琥珀酸,混菌培养主要产乙酸,其次是草酸.两株菌在酒糟中具有较强的生长能力,为解磷功能菌株制备酒糟生物有机肥提供一定的参考.

[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.

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.

[目的]挖掘无量山国家自然保护区潜在的高活性微生物菌株,旨在为农业绿色投入品研发提供高效的菌种资源.[方法]以番茄枯萎病菌(Fusarium oxysporum)为靶标筛选高拮抗活性菌株,观察对菌丝生长的影响,测定对孢子萌发的抑制作用;检测脂肽类化合物合成基因以及菌株体外产酶、解磷、解钾、固氮及产铁载体能力;结合形态学、生理生化特征和 16S rRNA、gyrA、rpoB基因进行菌株鉴定,室内盆栽试验验证防病和促生效果.[结果]分离筛选获得 153 株可培养细菌,其中,菌株SH-53、N4471 和N9456 抑菌效果分别为 92.35%、87.29%和 88.47%,能抑制病原菌菌丝生长和分生孢子萌发,且对多种病原菌表现出良好拮抗活性.3 株功能菌均具有溶锌、产淀粉酶和蛋白酶的能力,菌株SH-53 和N4471 还具有解磷、固氮、分泌纤维素酶以及产铁载体能力.3 个功能菌基因组中均含有srfA、fenA、ituA、ituC、ituD、bymC等脂肽类化合物合成基因.经鉴定菌株SH-53 为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens),N4471 为卡式芽孢杆菌(B.cabrialesii),N9456 为暹罗芽孢杆菌(B.siamensis).盆栽试验结果表明,3 株功能菌防效分别为 84.66%、54.96%和 59.74%,对番茄幼苗的株高、茎粗、根长等农艺性状均具有较好促进作用.[结论]3 个菌株具有高效、广谱的抑菌活性,具有多样化的生物活性,作为高效的微生物资源具有广阔的应用前景.

[背景]白术是十分重要的大宗药材之一,在其种植过程中一直受到土壤肥力不足导致农药化肥大量施用的困扰.[目的]从白术中分离纯化出对白术生长发育具有促进作用的微生物,为白术生物肥料的制备提供材料基础.[方法]采用钼锑抗比色法和Salkowski比色法等测定菌株溶解无机磷和产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)的能力;使用灌根法测定供试菌株对植株生长发育的影响;通过形态学和生理生化的方法,结合 16S rRNA基因测序技术对供试菌株进行分类鉴定;使用响应面法优化菌株的培养条件.[结果]分离获得一株对白术具有促生作用的菌株BZ-8,解磷能力和产IAA能力可达到 4.89 mol/L和 45.52 μg/mL,16S rRNA基因测序长度 1 363 bp,系统发育树分析确定菌株BZ-8 为粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens);菌株发酵液对白术苗期的生长有明显的促进作用;优化后的发酵培养条件为(g/L):麦芽糖 5.0,牛肉膏 3.0,酵母提取物 5.0,胰蛋白胨 10.0,柠檬酸钠 5.0,培养基初始pH 7.01,培养温度 30.4℃,摇床转速 180 r/min.[结论]白术内生菌粘质沙雷氏菌BZ-8 能够解磷和产IAA,对白术具有明显的促生作用,本研究确定了菌株BZ-8 的培养条件.

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.

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.

通过改良解磷菌固体分离培养基的分离培养,从‘凤丹’牡丹(Paeonia ostii'Fengdan')根际土壤中分离到3株具有解磷活性的菌株,编号分别为YF19、YF20和YF21.通过74 h的连续发酵培养考察了三株菌的解磷活性,其中YF20菌株的解磷活性最强,发酵48 h时,发酵上清液中有效磷含量达到最大值1.35 mg/L.综合形态特征观察、生化测定和16S rDNA分析结果,确定菌株YF20隶属于鞘鞍醇杆菌属,暂命名为Novosphingobium sp.YF20.生长特性研究表明,菌株YF20对6种碳源的同化能力由强到弱的顺序是:柠檬酸钠＞蔗糖＞淀粉＞乙酸钠＞葡萄糖＞乳糖;对6种氮源的同化能力由强到弱的顺序是:蛋白胨＞酵母膏＞硝酸钠＞氯化铵＞硝酸钾＞硫酸铵;最适生长温度为32～36℃,最适pH值范围是6.0～6.5.菌株YF20可作为油用牡丹专用菌肥开发的出发菌株.

从来源于盐碱地和重金属污染地的8株菌中筛选对盐胁迫下番茄幼苗具有明显促生作用的菌株,并研究这些菌株的相关生物学特性及其对番茄幼苗的盐耐受机制,检测菌株产1-氨基-环丙烷-1-羧酸(ACC)酶活、吲哚乙酸(IAA)产量、解磷、生物膜形成能力、耐盐性和菌株对盐胁迫下植株叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性,叶片中丙二醛(MDA)、脯氨酸和叶绿素含量的影响.结果显示,其中4株菌(Pseudomonas protegensTM1109、Achromobacter sp.KY5104、Variovorax sp.TY4204和P protegens KY4410)在0.7％盐胁迫下对番茄鲜重增长效果更好,增长率范围为33％-50％.盐耐受机制研究结果显示TY4204和KY5104通过诱导或增强SOD和POD活性来清除番茄体内氧自由基对番茄的损伤.它们也可以合成ACC脱氨酶来抗盐胁迫,同时通过降低叶片中MDA含量来减轻番茄在盐胁迫下的损伤.TM1109和KY4410虽然不产生ACC脱氨酶,IAA产量水平也较低,但可以在盐胁迫下通过诱导或增强SOD和POD活性来清除番茄体内氧自由基对番茄的损伤,具备溶解有机磷能力,且TM1109可溶解无机磷并具备良好的生物膜形成能力,有助于番茄对营养的吸收和生物膜对离子的选择性吸收以抵抗盐胁迫.本研究表明TM1109、KY5104、TY4204和KY4410菌株可以通过多种作用机制来缓解番茄盐胁迫并促进番茄的生长.