耐盐碱菌株的筛选及其对盐碱条件下小麦生长和土壤环境的影响

摘要

中国是目前土壤盐碱化较为严重的国家之一，近几十年来，人们对土地资源的不合理使用愈发严重，土壤的盐碱化面积不断扩大。在当今提倡可持续发展的前提下，采用微生物改良盐碱地已经逐渐成为研究热点。本文基于利用微生物改良盐碱地的思路，从盐碱地中筛选出一株极端耐盐碱菌株，初步探究了该细菌的促生效果，菌株在不同碳氮源条件下对Gibbson改良液体培养基的盐碱去除效果，并将该菌株的菌剂应用于盐碱条件下小麦的盆栽实验。 将采集于山东省东营市盐碱地的土样稀释涂布于pH9.0、盐浓度100g/L的Gibbson改良培养基上，共获得18株细菌。通过提高盐浓度、pH值，最终获得在pH12.0、盐浓度20%的条件下仍然可以生长的极端耐盐碱菌株14。对该细菌进行形态学、生理生化特征和16SrDNA序列分析，菌株14初步鉴定为马氏芽孢杆菌（Bacillus marmarensis）。 耐盐碱菌株14促生实验结果表明，该菌株具有产IAA的能力，IAA的分泌量为3.93ug/mL。该菌株同时还具有解钾和产蛋白酶的功能，在pH7.0时产蛋白酶能力最佳，该条件下酶活为41.88U/mL。 在Gibbson改良液体培养基的条件下，选择不同碳源和氮源，研究菌株14盐碱去除能力，结果表明葡萄糖作为碳源更有利于pH的降低，降碱率为40.25%。牛肉膏、蛋白胨、酵母膏三种氮源降碱效果相差不明显，然而蛋白胨作氮源时，菌株14的降碱速度最快；添加这几种碳氮源的条件下菌株14去除Cl-的效果不明显。 利用菌株14制备菌剂以小麦为材料进行盆栽实验，结果表明：在60天时，与盐碱土（CK）相比，菌剂处理组（T）土壤中蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性显著提高，增长率分别为23.2%、68.8%、106.5%（P<0.05），过氧化氢酶有增长的趋势，增长率为6.1%；小麦根系超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性显著提高，增长率分别为109.6%、17.8%、50%（P<0.05），小麦根系丙二醛的含量显著减少，减少率为39.8%（P<0.05）；小麦叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量显著提高，增长率分别为36.4%、20.0%、31.7%（P<0.05）；小麦生物量显著提高，株高、鲜重、干重的差异均达到显著性水平，增长率分别为21.8%、57.9%、41.7%（P<0.05）；培养基处理（CM）与对照组（CK）相比均没有明显的差异，排除了培养基因素的影响，说明该菌剂对盐碱土有一定改良作用，能促进小麦的生长。 以上实验表明耐盐碱菌株14具有一定的促生功能，在液体培养基的条件下可以降低培养基的pH。利用该菌株的菌剂进行盆栽试验，一定程度上促进了小麦的生长，提高了盐碱土土壤酶活与小麦根系酶活，本实验为极端耐盐碱菌株的应用提供了一条新的思路，同时也为微生物措施改良盐碱地提供了依据。

目录

声明

符号说明

1 前言

1.1盐碱土概述

1.2盐碱土的分布

1.3盐碱土的成因

1.4盐碱土的危害

1.5盐碱土的治理方法

1.5.1物理改良措施

1.5.2化学措施

1.5.3生物措施

1.6耐盐碱菌株的研究进展

1.7本课题的研究目的及意义

1.7.1技术路线

2 材料与方法

2.1实验材料

2.1.1盐碱土样品

2.1.2生化试剂

2.1.3主要配置溶液

2.1.4主要仪器设备

2.1.5主要培养基的配置

2.2实验方法

2.2.1土壤的采集

2.2.2测定土壤pH

2.2.3耐盐碱菌株的分离纯化

2.2.4耐盐碱菌株的筛选

2.3菌株的鉴定

2.3.1菌株14的菌落和菌体形态观察

2.3.2细菌的革兰氏染色

2.3.3菌株14的16SrDNA序列测定及系统发育分析

2.4菌株14促生功能测定

2.4.1菌株14产IAA实验

2.4.2菌株14解磷解钾实验

2.4.3菌株14产蛋白酶能力的测定

2.5不同碳氮源对盐碱去除效果的影响

2.6盆栽实验

2.6.1实验地点

2.6.2试验材料及方案

2.6.3样品采集

2.6.4土壤酶活的测定

2.6.5根系抗氧化酶活的测定

2.6.6叶绿素含量的测定

2.7数据分析与分析

3 结果与分析

3.1土壤的pH、菌株的分离纯化及耐受性测试

3.1.1各菌株的耐盐能力

3.1.2各菌株的耐碱能力

3.1.3各菌株的同时耐盐耐碱能力

3.2耐盐碱菌株14的鉴定结果

3.2.1菌株的形态鉴定

3.2.2生理生化特征

3.2.3菌株的16SrDNA序列分析

3.3菌株14的促生功能分析

3.3.1菌株14的产IAA实验

3.3.2菌株14的解磷解钾效果

3.3.3菌株14产蛋白酶能力的测定

3.4不同碳氮源对培养基盐碱去除作用的影响

3.4.1不同碳源对培养基降碱速率的影响

3.4.2不同氮源对培养基降碱速率的影响

3.4.3不同碳氮源对培养基去盐作用的影响

3.5小麦盆栽实验的结果

3.5.1土壤酶活的测定

3.5.2小麦根系酶活的测定

3.5.3叶绿素含量的测定

3.5.4小麦生物量的测定

4 讨论

5 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文及成果