不动杆菌P13菌株的分离及缓解黄瓜连作障碍的应用

摘要

连作障碍（Continuouscropping obstacles）是各国农业亟需解决的问题。研究发现:酚酸类物质的积累不利于作物的生长发育，是导致连作障碍的主要原因之一。阿魏酸（FA）、对羟基苯甲酸（PHBA）是土壤中主要的酚酸类物质，也是多种植物的自毒物质。本实验从发生严重连作障碍的瓜类土壤中分离出能同时降解FA和PHBA的一株菌株，将其研制成菌剂施加到含有外源阿魏酸、对羟基苯甲酸的土壤中，研究降解菌的降解机制及该菌剂的施加对黄瓜生长、根际土壤酶活等方面的影响。主要研究内容及结果如下： （1)本实验从患有严重连作障碍的瓜类土壤中分离、纯化得到一株能同时降解 FA和 PHBA 的高效降解菌，通过分子手段鉴定该菌株为醋酸钙不动杆菌 Acinetobacter calcoaceticus，本实验中命名为P13。利用该微生物来缓解由阿魏酸、对羟基苯甲酸所导致的连作障碍，为研制降解阿魏酸、对羟基苯甲酸的混合菌剂打下基础。 （2）连作七年的黄瓜土壤中比重最大的两种酚酸是FA和PHBA，根据FA和PHBA的实际比例配制混合酚酸培养基。对P13降解FA和PHBA的代谢中间产物进行HPLC分析，确定其主要代谢产物：菌株P13降解阿魏酸时，主要代谢产物为4-乙烯愈创木酚、香草酸、原儿茶酸；降解PHBA的代谢产物为原儿茶酸。优化P13菌株的降解条件，获得其最优降解条件为：磷酸二氢钾初始浓度21.59g/L、培养基pH 6.96、培养温度39.37?C，在此条件下，降解到2h时FA的降解率可达到74.29%，PHBA降解率为72.36%，3h时两种酚酸均可降解完全。该菌降解酚酸的过程中，菌体内 SOD、CAT、APX 等抗氧化酶活性发生变化，这为研究该菌降解酚酸的机制奠定了基础。 （3）在加有一定比例阿魏酸和对羟基苯甲酸的模拟连作障碍的土壤中，施加P13菌株制成的菌剂，培育黄瓜幼苗进行生理实验。本实验将生长状况相同的黄瓜幼苗分为四组，分别为对照组（Control）、菌剂组（P13）、混合酚酸组（PHBA+FA）、菌剂加混合酚酸组（PHBA+FA+P13）四种处理。研究结果表明，阿魏酸和对羟基苯甲酸的添加会导致黄瓜叶片中MDA、O2.-和H2O2含量增多，CAT、SOD、APX等抗氧化酶活性下降；菌剂加混合酚酸处理组（PHBA+FA+P13）与混合酚酸组（PHBA+FA）相比，MDA、O2.-和H2O2含量有所降低，相关抗氧化酶活性也有所上升，证明该菌剂的添加可以缓解阿魏酸和对羟基苯甲酸对黄瓜产生的胁迫。 （4）施加不动杆菌P13于模拟连作障碍的土壤中，改善了土壤中碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶等土壤酶的活性，增强了土壤中有机质的代谢及有害物质的清除效率，有效的缓解了酚酸类物质对黄瓜植株带来的胁迫，有利于黄瓜的生长。 本实验的研究结果可以为研究酚酸降解菌降解土壤中酚酸的机制打下基础，也为酚酸降解菌在连作障碍土壤生物修复中的应用提供理论依据。

目录

声明

符 号 说 明

1前言

1.1黄瓜连作障碍

1.2 植物化感作用的来源

1.3 土壤连作障碍中酚酸研究现状

1.4 酚酸降解菌的研究进展

1.5本实验的研究内容、目的及意义

2材料与方法

2.1实验材料与试剂

2.2实验方法

3结果分析

3.1菌株筛选

3.2细菌DNA的提取及16S rDNA扩增

3.3 系统发育树的构建

3.4 HPLC检测P13代谢产物

3.5单因素条件优化

3.6 响应面分析试验

3.7 P13菌体抗氧化酶活性测定

3.8 P13对黄瓜生长的影响

4 讨论

4.1 不动杆菌P13缓解黄瓜连作的研究

4.2 菌肥的应用前景

5 结论

参考文献

致谢