一株碱蓬耐盐菌的分离鉴定及对盐胁迫下玉米生长的影响

摘要

土壤盐渍化是限制我国农业生产和生态环境安全的重要因素，如何增强农作物的耐盐能力、提高农作物的产量已成为我国农业持续高效发展、维护国家粮食安全的重大课题。本研究以碱蓬为材料，从植株和根际土中分离耐盐微生物，对优选得到的耐盐菌株进行系统鉴定及功能特性测定，并通过盆栽试验进一步探究菌株对盐胁迫下玉米幼苗生长、光合生理特征、抗逆指标以及土壤理化和酶活的影响，主要结果如下： （1）优选得到一株具有较好效果的根际促生耐盐菌。从碱蓬植株和根际土中共分离得到53株能够在高盐培养基上生长的耐盐菌株，包括34株内生耐盐菌（根：12，茎：14，叶：8）和19株根际耐盐菌。使用盆栽接种试验检验53株耐盐菌对玉米苗生长的影响，初筛获得9株对盐胁迫下玉米幼苗生长具有促进作用的耐盐菌，优选获得1株效果较好的耐盐菌，编号为JPT10-1。 （2）经多相分类法系统鉴定，耐盐菌株JPT10-1是樊氏盐单胞菌（Halomonas ventosae）。菌株JPT10-1在高盐LB平板上的菌落形态为乳白色、不透明、表面光滑湿润、边缘整齐；镜检显示，菌体呈短杆状，革兰氏染色结果为阴性；生长温度范围为15-45℃，最适生长温度为30℃，pH耐受范围为6.0-10.0，最适生长pH为7.5，生长适宜盐浓度范围为5%-15%。系统发育分析显示，JPT10-1菌株16S rRNA基因序列与Halomonas ventosaeAI12T的序列相似性最高，达99.28%。生理生化及功能特性测定发现，菌株JPT10-1具有分泌IAA的能力，用含5%NaCl的R2A液体培养基在28℃的条件下培养4d后测定上清液的IAA浓度为53.62μg/mL；菌株不具备溶磷解磷、分泌铁载体、蛋白酶和纤维素酶的能力。 （3）施加菌株JPT10-1发酵液可以显著促进盐胁迫下玉米植株的生长。盆栽试验结果显示，200mM NaCl胁迫下玉米植株的生长和光合作用受到了显著抑制，施加菌株JPT10-1的发酵液可以显著促进玉米植株的生长，提高光合生理特征。与盐胁迫相比，接种JPT10-1后，玉米幼苗的株高、根长、鲜重和干重分别提高了28.3%、77.0%、50.2%和46.7%；其中菌株对根长的促生效果最为显著，仅比非盐胁迫（清水对照）处理降低了11.4%。盐胁迫下接种JPT10-1后，玉米幼苗的光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度和叶绿素荧光参数较未接菌处理，分别提高了64.5%、115.5%、13.5%、29.4%和0.67%，除胞间二氧化碳浓度外其余四项指标都几乎恢复到了与清水对照相同的水平。 （4）施加菌株JPT10-1发酵液可以显著提高盐胁迫下玉米植株的抗逆性指标。在根系方面，盐胁迫使玉米的根系活力下降了54.5%，但接入JPT10-1后玉米的根系活力与盐胁迫处理相比提高了34%。在抗氧化酶活性方面，盐胁迫下接入JPT10-1使玉米的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和过氧化物酶（POD）活性分别提高66.8%、715.3%、172.8%和63.3%，其中POD活性较清水对照有显著提高。活性氧生成速率正好相反，盐胁迫会使玉米植株内的活性氧生成速率显著提高，但接入JPT10-1后活性氧生成速率大幅下降，甚至已经低于清水对照水平。在渗透调节方面，盐胁迫下接入JPT10-1后玉米植株的可溶性蛋白含量较未接菌提高了13.8%，但是游离脯氨酸和钾离子含量却分别降低了25.0%和5.3%。 （5）施加菌株JPT10-1发酵液可以显著提高盐胁迫下玉米土壤的酶活。菌株JPT10-1可以通过提高土壤酶活、增加土壤微生物的活性，来增强玉米植株的耐盐能力，但对土壤pH和含盐量影响较小。在盐胁迫下，接菌与未接菌土壤的电导率较对照均显著提高，但是接菌与未接菌的土壤相比无显著性差异，而三种处理之间土壤的pH均无显著差异。在土壤酶活方面，盐胁迫下接入JPT10-1后，土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和脱氢酶活性同盐胁迫相比分别提高了47.3%、9.3%、13.4%和24.6%。土壤的FDA水解酶在盐胁迫下与对照相比降低了12.5%，但接入菌株后较盐胁迫提高了11.1%，已经接近清水对照的水平。

目录

声明

缩略词

1 前言

1.1土壤盐渍化

1.2盐渍化危害

1.3盐渍土利用

1.4微生物对植物耐盐性的影响

1.4.1诱导抗氧化系统

1.4.2改变渗透调节物质的含量

1.4.3提高光合作用

1.5研究目的及意义

2 材料与方法

2.1实验材料

2.1.1植物材料

2.1.2主要培养基

2.1.3主要试剂

2.1.4主要仪器

2.2实验方法

2.2.1碱蓬耐盐菌的分离

2.2.2菌种鉴定

2.2.3菌株功能特性鉴定

2.2.4耐盐菌株玉米盆栽试验

2.2.5数据处理

3 实验结果与分析

3.1耐盐菌株的分离

3.2耐盐菌株促生能力分类

3.3菌株JPT10-1的鉴定

3.3.1菌株JPT10-1形态学鉴定及生理生化分析

3.3.2菌株JPT10-1的分子生物学鉴定

3.4菌株JPT10-1的功能特性

3.4.1产生长素能力

3.4.2溶磷解磷能力

3.4.3产铁载体能力

3.4.4产蛋白酶能力

3.4.5产纤维素酶能力

3.5菌株JPT10-1发酵液对玉米耐盐能力的影响

3.5.1 JPT10-1发酵液对玉米生物量的影响

3.5.2 JPT10-1发酵液对盐胁迫下玉米光合生理特性的影响

3.5.3菌株发酵液对盐胁迫下玉米植株抗逆性指标的影响

3.5.4菌株发酵液对土壤理化性质的影响

4 讨论

4.1微生物对盐渍土的改良利用

4.2碱蓬耐盐菌的分离

4.3耐盐菌JPT10-1发酵液对盐胁迫下玉米生长的影响

4.4耐盐菌JPT10-1发酵液对盐胁迫下玉米土壤的影响

5 结论

参考文献

致谢