内生菌分离筛选及其对甜菜促生增糖效应研究

摘要

甜菜是世界制糖工业的主要原料之一，内生菌具有增强甜菜光合作用能力，提高其抗逆性，延缓植株衰老，防治甜菜主要病害，可促进甜菜增产，改进品质等特点。因此，利用甜菜内生菌筛选促生、防病、增产菌株的潜力巨大。内生菌对于提高甜菜栽培水平，增强甜菜代谢的调控能力，以及对农业的可持续发展，都具有十分重要的意义。本论文从甜菜内生菌中筛选出对甜菜具有促进生长、防治病害、增加产量的菌株，并利用表形与16S rDNA分子特征进行鉴定，同时从激素水平、拮抗作用、营养元素吸收、光合作用、氮糖代谢方面，研究了甜菜内生菌的增产机理。其结果如下： 采用选择性培养基，从来自新疆南北甜菜样品中分离到406株内生菌。对分离到的380株细菌和放线菌进行了菌落形态和培养特征观察、生理生化特性测定和16S rDNA序列分析；对26株真菌进行了菌落形态、培养特征观察和ITS序列分析。结果显示甜菜内生菌共分为12个类群，细菌7个属，放线菌2个属，真菌3个属。本研究所选择的分离方法获得的内生菌，细菌占绝对优势。 通过种子发芽试验、麦芽鞘切断伸长测定，从甜菜内生菌筛选到3株甜菜促生菌株PG-1 （Bacillus flexus）、PG-2（Pseudomonas plecoglossicida、）、PG-3 （Chryseobacterium indologenes）。盆栽试验表明三株内生菌对甜菜有很好的促生作用。对3株促生菌从激素水平、溶磷能力、营养元素吸收、定殖等探索了促生机理，结果表明三株促生菌定殖于甜菜，提高其激素水平与营养元素吸收。三株促生菌不同处理促进甜菜产量的增长，其中菌株PG-3作用较好。PG-3处理后，与对照相比，甜菜体内四种植物激素（IAA、GA、ZR和ABA）含量分别增加了1.60、23.05、0.54和1.03倍；营养元素N、P、K、Mg和蛋白质含量分别提高了0.18、0.51、0.08、0.33和0.60倍。内生菌定殖过程是一个由进入-繁殖-稳定组成的内生菌与宿主和谐发展的过程。 通过甜菜病原菌分离鉴定，初步查明甜菜根腐病、褐斑病、立枯病、蛇眼病病原菌分别为尖孢镰孢（Forsur oxysporum）、立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）、甜菜生尾孢（Cercospora beticola）、甜菜茎点霉（Phoma betae）。通过平板对峙试验，筛选出甜菜主要病害拮抗内生菌45株，其中菌株AT-1、AT-2和AT-3对甜菜主要病原菌抑菌圈半径较大。定殖试验表明，3株拮抗内生菌能稳定定殖于甜菜根部。通过菌落形态、培养特征、生化特性和16S rDNA序列分析，菌株AT-1鉴定为多粘芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa（EU563233）），AT-2为弯曲芽孢杆菌（Bacillus flexus（EU594560）），AT-3为寡养单孢菌（Stenotrophomonas sp. （EU594562））。田间防病试验表明：3株拮抗内生菌对甜菜主要病害均有很好的防治效果。 研究了内生菌PG-1、PG-2、PG-3对甜菜叶片光合特性及产量形成的影响。结果表明：接种内生菌能显著促进甜菜光合作用，其中PG-3处理促进光合作用能力较强，其叶片净光合速率（Pn）、气孔限制值（Ls）、蒸腾速率（Tr）的平均值分别提高了33.33％、21.43％和12.31％；叶片胞间CO2浓度（Ci）平均值降低了7.21％；最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（（）PS Ⅱ）降低，而光化学猝灭系数（qP）、非光化学猝灭系数（qN）升高。各处理Pn随着光照强度（PAR）的增加呈先升后降。生物学产量和含糖率分别提高25.63％和17.46％。表明内生菌不仅影响甜菜光合参数，而且对于甜菜产量和品质的提高具有明显的促进作用。 采用内生菌PG-1、PG-2、PG-3浸种、喷叶及灌根处理方法，调查其对甜菜栽培品种KWS2409的主要农艺性状及对甜菜氮、糖代谢关键酶即硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、蔗糖合酶（SS）和蔗糖磷酸合酶（SPS）活性的影响。结果表明，内生菌对甜菜的含糖量有明显的提高作用，其中以PG-3灌根处理效果最好，其叶鲜重、叶绿素含量、单根重、含糖率和产糖量的平均值分别提高了16.7％、55.3％、11.8％、22.1％和27.9％。在整个生育期，内生菌显著提高了氮糖代谢酶活性，其中NR和GS活力分别呈双峰值和单峰值变化，而SS和GS活力呈单峰值变化，后期根部SS合成活力明显高于分解方向活力，生育前期SPS活力高于后期。叶丛形成期达到最高值，说明NR、GS、SS和SPS活性的增强是甜菜含糖量升高的主要生理原因。

目录

文摘

英文文摘

前言

论文说明：主要符号表

声明

第一章文献综述

1.1植物内生菌的生态学意义

1.2植物内生菌的分离及鉴定

1.3植物内生菌的生物学功能

1.3.1植物内生菌的生防作用

1.3.2植物内生菌的促生作用

1.3.3植物内生菌的氮氮作用

1.4甜菜氮代谢的研究

1.4.1甜菜氮代谢

1.4.2氮代谢中的酶

1.5甜菜蔗糖代谢的研究

1.5.1甜菜蔗糖代谢

1.5.2糖代谢中的酶

1.6碳氮代谢相互关系及其调节

1.7植物内牛菌对植物光合作用的影响

1.8植物内生菌研究中存在的问题和发展方向

1.9研究内容、目的与意义

1.9.1研究内容

1.9.2目的意义

第二章甜菜内生菌菌株的分离、筛选和鉴定

2.1材料与方法

2.1.1实验材料

2.1.2实验方法

2.1.3数据处理

2.2结果与分析

2.2.1内生菌的类群鉴定和分析

2.2.2内生菌在甜菜根内的分布和定殖

2.3讨论

2.4小结

第三章 内生菌对甜菜的促生作用研究

3.1材料与方法

3.1.1实验材料

3.1.2实验方法

3.2结果与分析

3.2.1甜菜促生菌的筛选

3.2.2内生促生菌促生机理研究

3.3 讨论

3.4小结

第四章内生菌对甜菜主要病原菌拮抗效应研究

4.1材料与方法

4.1.1实验材料

4.1.2实验方法

4.2结果与分析

4.2.1甜菜主要病原菌的分离鉴定与致病性测定

4.2.2甜菜主要病原菌拮抗内生菌菌株筛选、鉴定与拮抗作用测定

4.2.3拈抗菌对甜菜种子发芽的作用

4.2.4拈抗菌定殖力测定

4.2.5田间防效试验测定

4.3讨论

4.4小结

第五章内生菌对甜菜光合特性的影响

5.1材料与方法

5.1.1实验材料

5.1.2实验方法

5.1.3数据分析

5.2结果与讨论

5.2.1内生菌对甜某叶片原初光能转化效率(Fv/Fm)的影响

5.2.2内生菌对甜菜叶片光合作用的影响

5.2.3内生菌对甜菜叶片光合-光响应曲线的影响

5.2.4内生菌对甜菜叶绿素荧光特性的影响

5.2.5接种内生菌对甜菜产量与块根含糖率的影响

5.2.6接种内生菌甜菜块根内生菌的分离鉴定

5.3讨论

5.4本章小结

第六章 内生菌对甜菜氮糖代谢关键酶的影响

6.1材料与方法

6.1.1实验材料

6.1.2实验方法

6.1.3数据处理

6.2结果与分析

6.2.1内生菌培养液以及不同接种方法对甜菜的促生增糖作用

6.2.2内生菌菌悬液灌根对甜菜氮代谢关键酶的影响

6.2.3内生菌对甜菜蔗糖代谢关键酶的影响

6.2.4内生菌对块根中含糖最的影响

6.2.5内生菌对块根产量、含糖率及产糖量的影响

6.3讨论

6.4小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.1.1甜菜内生菌分离与多样性研究

7.1.2内生菌对甜菜的促生作用研究

7.1.3内生菌对甜菜主要病原菌的拮抗作用研究

7.1.4内生菌对甜菜光合作用的影响研究

7.1.5内生菌对甜菜氮糖代谢关键酶活性的影响研究

7.2论文的创新点

7.3展望

参考文献

致谢

作者简历