吲哚乙酸(IAA)产生菌的筛选鉴定及生物炭负载菌株的研究

摘要

近年来，化肥的施用量逐年增长，施用过多的化肥导致了严重的环境问题，包括土壤板结、肥力下降、水体富营养化等。利用微生物肥料可以增加作物产量的同时，也能减少化肥的用量和环境的污染。吲哚乙酸(IAA)作为一种重要的植物激素，能够促进植物的生长，利用IAA产生菌作为微生物肥料具有重要的生产意义。生物炭是一种重要的土壤改良剂，能够直接或者间接地影响土壤中的微生物。将生物炭作为IAA产生菌的载体可以提高IAA产生菌在土壤中的活性，提高IAA产生菌作为微生物菌肥在土壤中肥效。因此本研究主要目的是筛选高效的IAA产生菌，并对其促生效果进行验证;研究生物炭对土壤中微生物多样性的影响，为其环境友好功能提供理论依据;同时，将筛选的IAA产生菌负载生物炭上，探究生物炭-IAA产生菌复合体在土壤中合成IAA的变化情况。研究结果如下:
　　1)本研究从水稻根际共筛选到95株菌株，Salkowski试剂检测发现有30株菌株发酵液能发生显色反应，其中有6株显色最为显著，进一步用高效液相色谱法确认这6株能够合成IAA，其中A5、A48和A60表达合成IAA的浓度都在4mg/L左右。通过水稻种子的萌发实验和幼苗的促生实验中，A48和A60菌株的促生效果综合来看是最显著的，既高效表达IAA，也能促进叶长和叶干重的增加。通过NCBI数据库比对16S rRNA基因序列，发现筛选的这六株IAA产生菌主要为四个属:Bacillus、Agrobacterium、Pseudomonas和Aeromonas。
　　2)结合内标菌株和高通量测序的方法，研究了生物炭对根际和非根际土壤中微生物绝对丰度和群落组成的变化。结果表明，生物炭对根际和非根际土壤中微生物都会产生影响，其中，根际土壤中微生物对生物炭的响应比非根际明显。添加生物炭处理增加了根际土壤中门水平下Actinobacteria和Planctomycetes的绝对丰度，而同样在门水平，生物炭处理对非根际土壤中细菌门水平的绝对丰度没有影响。LEfSe结果也表明，在根际土壤中有响应的微生物的种类明显比非根际土壤中要多。生物炭通过影响土壤理化性质(含水量和有效钾)和植物指标(根的生物量)，从而间接影响土壤中细菌群落结构分布。
　　3)将松木生物炭作为IAA产生菌的载体制备菌株-生物炭复合体添加到土壤中，研究其对IAA产生菌在土壤中合成IAA的作用效果。结果表明IAA产生菌能够负载到松木生物炭材料表面和间隙。在28天的培养实验中，A60菌株-生物炭复合体处理IAA的产量在0-7天比其他处理都要高，说明生物炭作为菌株载体能够在短时间内促进菌株合成IAA。在第7天以后逐步减少到接近于0mg/kg，说明生物炭作为IAA产生菌载体在本实验中只能产生短期效果，不能长期稳定保持其活性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 IAA产生菌

1．1．2 IAA产生菌的作用机理

1．1．3 IAA产生菌的应用现状

1．2 生物炭

1．2．1 生物炭的定义和性质

1．2．2 生物炭对土壤理化性质的影响

1．2．3 生物炭对微生物的影响

1．3 IAA产生菌与生物炭载体

1．3．1 载体的定义与种类

1．3．2 生物炭作为IAA产生菌载体的研究现状

1．4 研究目的、意义及技术路线

1．4．1 研究目的和意义

1．4．2 技术路线

第二章 水稻根际IAA产生菌的筛选鉴定

2．2．2 试剂与仪器

2．2．3 水稻根际促生菌的分离

2．2．4 IAA产生菌salkowski比色剂定性初筛

2．2．5 IAA产生菌salkowski试剂和液相色谱法定量复筛

2．2．6 IAA产生菌水稻促生效果复筛

2．2．7 IAA产生菌16S rRNA鉴定

2．2．8 统计方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 IAA产生菌分离与初筛

2．3．2 IAA产生菌吲哚乙酸定量复筛结果

2．3．3 IAA产生菌水稻促生效果复筛结果

2．3．4 IAA产生菌16S rRNA鉴定结果

2．4 小结

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 生物炭的制备

3．2．2 试验区概况和土样采集

3．2．3 土壤理化性质和作物生物量的测定

3．2．4 内标菌株的添加和土壤DNA提取

3．2．5 高通量测序

3．2．6 统计分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 相对丰度和绝对丰度结果比较

3．3．2 生物炭对土壤细菌群落结构的影响

3．3．3 环境因子与群落结构之间的关系

3．4 小结

第四章 生物炭作为IAA产生菌载体对IAA产量的影响

4．1 前言

4．2 材料与方法

4．2．1 供试材料和土壤

4．2．2 主要试剂和仪器

4．2．3 土壤预培养

4．2．5 实验处理

4．2．6 电子显微镜拍摄生物炭与促生菌负载体

4．3．1 生物炭和促生菌复合体电镜观察

4．3．2 A48菌株与生物炭复合体对IAA产量的影响

4．3．3 A60菌株与生物炭复合体对IAA产量的影响

4．4 小结

第五章 总结与展望

5．1 主要结论

5．2 存在的问题与展望

参考文献

作者简介