产酸克雷伯氏菌提高玉米幼苗耐盐碱胁迫的机理

摘要

[目的]研究产酸克雷伯氏菌提高盐碱土壤生物学活性的效应,深入理解其缓解作物盐碱胁迫的机理,开发适用于盐碱土壤的微生物菌肥.[方法]首先,诱导保存的产酸克雷伯氏菌产生可遗传的耐300μg/L抗生素利福平的特性.然后,将产生抗性的菌种接种于LB液体培养基中,于30°C、180 r/min培养24 h,经离心、洗涤后用蒸馏水调配成1×108 cfu/mL的菌悬液,测定其固氮、溶磷、产铵和IAA能力,并逐步稀释制备1×106 cfu/mL、1×104 cfu/mL、1×102 cfu/mL菌悬液用于盆栽试验.盆栽试验用盐碱土(pH 9.4)采自黑龙江肇东市,供试作物为玉米,品种为郑单958.设置产酸克雷伯氏菌添加量为0、1×102、1×104、1×106、1×108 cfu/mL,施于土壤中,然后种植发芽的玉米.待玉米幼苗第二片叶展开后,测定其光合特性;幼苗生长12天后收获,调查玉米幼苗株高、根长、地上干重、地下干重,测定叶片中C、N和P含量.采用抖根法收集玉米幼苗根际土壤,测定土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性.[结果]产酸克雷伯氏菌发酵液的总固氮量为12.8 mg/L、可溶性磷含量85.59 mg/L、IAA浓度256.57 mg/L、产氨量75.46 mg/L.产酸克雷伯氏菌在盐碱土中可以很好地定殖,并在施入土壤后的第3天达到稳定的菌体数量.在盐碱土中,随着产酸克雷伯氏菌施用水平的增加,玉米幼苗根际土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性总体呈现增加的趋势.与对照相比,施入产酸克雷伯氏菌水平为1×106、1×108 cfu/mL的处理4个酶活性增加幅度均达到显著水平,且以1×106 cfu/mL最适宜,相较CK脲酶活性提高62.81％、碱性磷酸酶活性提高17.74％、蔗糖酶活性提高115.5％、过氧化氢酶活性提高35.6％.与对照组相比,施用产酸克雷伯氏菌1×106 cfu/mL处理的植株叶片盐分离子含量显著减少,光合能力显著增强,提高玉米幼苗株高12.44％、根长22.59％、地上干重26.67％、地下干重37.78％.[结论]产酸克雷伯氏菌具有固氮、溶磷和分泌生长素的功能.产酸克雷伯氏菌可显著提高根际土壤酶活性,降低玉米幼苗中Na+含量,提高K+和Ca2+含量以及K+/Na+和Ca2+/Na+的值,进而显著提高幼苗的光合效率,促进玉米幼苗生长,提高玉米幼苗耐盐碱能力.但是,产酸克雷伯氏菌的促生效果取决于施用量,具体田间施用浓度还需进一步试验确定.