松辽地区不同品种玉米内生固氮菌多样性比较及其促生特性研究

摘要

有益微生物对于改善环境、粮食增产具有重要作用，丰富的微生物资源为农业的可持续发展提供了支持。本研究以松辽平原玉米为研究对象，采用培养和非培养方法进行了内生固氮菌多样性研究。对玉米内生固氮菌进行了分离、鉴定，筛选出一批具有高固氮酶活性、产ACC脱氨酶、产铁载体和溶磷能力的菌株，并对这些菌株的促生能力进行了试验验证。主要结果如下:　　(1)采用4种培养基从7个玉米品种(样品编号为569、570、571、572、573、574、575)的根、茎、叶分离到762株内生固氮菌分离物。16S rDNA序列鉴定，发现这些菌株在分类学地位上属于4门、7纲、10目、13科、29属、107种。具体为Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria四个门，内生固氮菌主要为Proteobacteria，占到总分离到内生固氮菌的91.2％。Klebsiella、Enterobacter、Pseudomonas为优势属，分别占到分离菌株的32％、22％和16％,合计70％。　　(2)以16S rDNA V5-V7区和nifH基因作为分子标记，采用Illumina Miseq高通量测序技术研究了7个玉米品种内生细菌和内生固氮菌的多样性。发现样品间多样性差异较大，7个玉米品种在科水平的数量分别为56、70、59、63、57、68和73个，内生细菌多样性丰富度样品575＞570＞574＞572＞571＞573＞569;同一玉米样品，根内细菌多样性最高，其次是叶，茎中最少;玉米内生固氮菌多样性组成随样品不同差异较大，7个玉米品种在科水平的数量分别为19、21、20、13、19、16和20个，内生固氮菌多样性丰富度样品570＞571＞575＞569＞573＞574＞572;所有品种玉米茎中内生固氮菌有37科，根中有35科，叶中为32科，其多样性为茎＞根＞叶。　　(3)对分离到的762株内生固氮菌（内生细菌）进行了固氮酶活性和促生特性研究。菌株的固氮酶活性活性为0～836nmol/(mg蛋白·h)，ACC脱氨酶活性为0～19.275μmolα-丁酮酸/h·mg蛋白，绝大多数菌株具有产生铁载体和溶解无机磷能力。　　(4)采用盆栽试验对61株具有ACC脱氨酶活性的玉米内生固氮菌进行了促生试验。发现10株具有显著促生作用的菌株，与对照相比，接菌处理能提高玉米株高3％～11％，提高玉米干物质量10％～36％，SPAD值提高5％～16.1％。这10株菌分别为569JA21-2、569JC5-1、569YA28-3、569YA27-1、569YA5-2、569YC12-2、569YC10-2、569YC14-1、570JAS5-3、570YD2-2，分类地位分别为Klebsiella pneumoniae、Klebsiella pneumoniae、Enterobacter ludwigii、Klebsiella michiganensis、Klebsiella michiganensis、Klebsiella pneumoniae subsp.Pneumoniae、Kosakonia cowanii、Pseudomonas oryzihabitans、Klebsiella michiganensis、Pseudomonas taiwanensis。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 玉米的生产地位及生产现状

1．2 生物固氮研究进展

1．2．1 生物固氮的意义

1．2．2 生物固氮类型

1．2．3 nifH基因研究进展

1．2．4 内生联合固氦

1．3 微生物多样性研究方法和进展

1．4 促生菌研究进展

1．5 研究目的和意义

1．6 技术路线

第二章 玉米内生固氮菌的分离与鉴定

2．1 材料与方法

2．1．1 样品信息

2．1．2 培养基、试剂及引物

2．1．3 玉米内生固氮菌的分离鉴定

2．1．4 玉米内生固氮菌nifH基因检测

2．2 结果与分析

2．2．1 分类学地位多样性分析

2．2．2 不同玉米品种内生固氮菌多样性比较

2．2．3 玉米植株不同部位内生固氮菌多样性比较

2．3．1 玉米内生固氮菌nifH基因检测结果统计

2．3 讨论

第三章 不同品种玉米内生固氮菌多样性分析

3．1 材料与方法

3．1．1 样品信息

3．1．2 玉米样品前处理

3．1．3 玉米内生细菌基因组DNA提取

3．1．4 内生细菌16S rDNA V5-V7区扩增

3．1．5 内生固氮菌nifH基因扩增

3．1．6 数据处理方法

3．2 结果与分析

3．2．1 玉米内生细菌多样性分析

3．2．2 玉米内生固氮菌多样性分析

3．3 讨论

第四章 玉米内生固氮菌促生特性研究

4．1 材料与方法

4．1．1 供试菌株

4．1．2 培养基与试剂

4．1．3 菌株固氮酶活性测定

4．1．4 菌株ACC脱氨酶活性测定

4．1．5 菌株产铁载体检测

4．1．6 菌株溶磷性检测

4．2 结果与分析

4．2．1 内生固氮菌固氮酶活性

4．2．2 内生固氮菌ACC脱氨酶活性测定

4．2．3 内生固氮菌产体载体检测

4．2．4 内生固氮菌溶磷能力测定

4．3 讨论

第五章 玉米内生固氮菌促进玉米苗期生长试验

5．1 材料与方法

5．1．1 玉米品种

5．1．2 试验菌株

5．1．3 基质及其他材料

5．1．4 促生菌株接种效果试验

5．2 结果与分析

5．3 讨论

第六章 全文总结

参考文献

附录

致谢

作者简历