一株耐盐类球红细菌的分离鉴定及其对不同作物的促生作用
2019-09-10陈丽洁苏品张卓翟忠英孔小婷杜晓华程菊娥唐雯张德咏刘勇
陈丽洁 苏品 张卓 翟忠英 孔小婷 杜晓华 程菊娥 唐雯 张德咏 刘勇
摘要:【目的】分离和筛选耐盐菌株并探讨其对不同农作物的促生作用,为进一步研制耐盐微生物菌肥制剂提供理论基础和科学依据。【方法】利用培养基从土壤样品中富集、分离光合细菌,采用形态学特征和分子生物学方法对菌株进行分类鉴定。用水培法培养萌发的番茄和水稻种子,在番茄长出真叶、水稻长出第一叶时,分别灌根施用配制的YYH-1菌液、分离菌菌液、灭活YYH-1菌液、灭活分离菌菌液、培养基和清水,7 d施用1次,连续施用3次。另设盐胁迫试验(番茄和水稻水培液中分别含50和100 mmol/L NaCl),重复上述操作。第3次灌根后7 d,分别测定番茄和水稻的株高、茎长、根长、茎粗、鲜重及叶绿素含量,对比分析菌株BTN-1的耐盐和促生作用。【结果】从土壤样品中分离纯化获得一株菌株,编号为BTN-1。根据菌株BTN-1形态、生理生化特征和16S rDNA序列分析,鉴定该菌株为类球红细菌(Rhodobacter sphaeorides)。促生和盐胁迫试验结果均表明,BTN-1和YYH-1菌液处理对番茄、水稻幼苗的促生效果较佳,其次为灭活BTN-1和灭活YYH-1菌液处理,尤其以BTN-1菌液处理的效果最优。在盐胁迫条件下,与培养基处理相比,BTN-1菌液处理的番茄株高、茎长、根长、茎粗和鲜重分别增长52%、54%、55%、36%和50%,叶绿素a和叶绿素b含量分别提高36%和37%;BTN-1菌液处理的水稻株高、茎长、根长、茎粗和鲜重分别增长41%、30%、21%、36%和44%,葉绿素a和叶绿素b含量分别提高39%和54%。【结论】菌株BTN-1能促进盐胁迫下番茄和水稻幼苗的生长,同时可提高二者的叶绿素含量,增强其光合作用。该菌具有耐盐和促生作用,在海水灌溉农田、盐碱化土壤利用等方面具有应用潜力,可作为生物菌肥在农业生产中开发利用。
关键词: 微生物肥料;光合细菌;类球红菌;16S rDNA;耐盐菌株;促生效果
中图分类号: S144.1 文献标志码: A 文章编号:2095-1191(2019)05-0964-10
Abstract:【Objective】In order to provide theoretical basis and scientific basis for the further development of salt-to-lerant microbial fertilizer preparations,the salt-tolerant strains were isolated and screened and their growth-promoting effects on different crops were studied. 【Method】The photosynthetic bacteria were enriched and separated from soil samples by culture medium. The strains were classified and identified by morphological characteristics and molecular biology methods. The germinated tomato and rice seeds were cultured by hydroponic method respectively. When the true leaf of tomato and the first leaf of rice were grown,the strain YYH-1 solution,isolated strain solution,inactivated strain YYH-1 solution,inactivated isolation strain solution,culture medium and clean water were applied once every 7 d and three times in succession. A salt stress test(50 mmol/L NaCl in tomato hydroponic solution,100 mmol/L NaCl in rice hydroponic solution) was set up to repeat the above operations. The plant height,stem length,root length,stem diameter,fresh weight and chlorophyll content of tomato and rice were measured 7 d after the third root irrigation. The salt tolerance and growth promotion of strain BTN-1 were compared and analyzed. 【Result】A strain was isolated and purified from soil samples and named BTN-1. The strain BTN-1 was identified as Rhodobacter sphaeorides according to its morphological,physiological and biochemical characteristics and 16S rDNA sequence analysis. The results of growth promotion and salt stress test showed that BTN-1 and YYH-1 had fine effects on tomato and rice seedlings,followed by inactivated strain BTN-1 solution and inactivated strain YYH-1 solution. The treatment effect of BTN-1 bacteria solution was the best. Under salt stress,compared with medium treatment,plant height,stem length,root length,stem diameter and fresh weight of tomato treated with strain BTN-1 solution increased by 52%,54%,55%,36% and 50%, respectively,chlorophyll a and chlorophyll b contents increased by 36% and 37% respectively. And plant height,stem length,root length,stem diameter and fresh weight of rice treated with BTN-1 solution increased by 41%,30%,21%,36% and 44%, respectively,chlorophyll a and chlorophyll b contents increased by 39% and 54% respectively. 【Conclusion】Strain BTN-1 can promote the growth of tomato and rice seedlings under salt stress,and increase their chlorophyll contents and photosynthesis. The bacterium has salt tolerance and growth promoting effect,and has potential application in seawater irrigation farmland and saline-alkaline soil utilization. It can be used as bio-fertilizer for agricultural development and utilization.
Key words: microbial fertilizer; photosynthetic bacteria;Rhodobacter sphaeorides; 16S rDNA; salt-tolerant strains;growth-promoting effects
0 引言
【研究意义】施肥是提高农作物产量的保障,但近年来化学肥料的大量施用导致土壤微生物活性降低、养分失调,土壤板结及盐碱化现象加剧。同时,随着由温室效应引起的全球气候变暖,部分地区环境恶化引起土地沙漠化和盐碱化,预计到2050年,将有超过50%的耕地会被盐碱化(Vinocur and Altman,2005)。农作物的生长离不开水,目前农田灌溉主要以淡水资源为主,而我国淡水资源稀缺,难以满足农业生产需求,盐碱地开发和海水资源在农业上的利用已成为滩涂地、沿海岸线、盐碱地、沙漠和荒漠等地区发展农业的重要方向,而微生物菌肥改善盐碱地是生态农业可持续发展的核心。因此,筛选耐盐菌株,并将其开发成新型微生物肥料,对开发盐碱地种植农作物、利用海水灌溉农业和提高作物产量及品质均具有重要意义。【前人研究进展】微生物菌肥能改变土壤的微生物种类及土壤理化性质,增加土壤养分并促进植物生长,还可增强植物的抗病、抗逆能力。目前主要应用于盐碱地改良的微生物有磷细菌、钾细菌、固氮菌、菌根菌和光合细菌(赵宁亚和张明,2013)。李兰晓等(2005)研究发现,施用胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等复合微生物肥可明显改善土壤微生物区系,提高盐碱地造林成活率。张桂玲(2010)在中性偏碱的棉田中施用中度嗜盐菌,发现土壤的细菌数量可在短时间内迅速增加。田晓亮(2010)研究表明,以微生物肥料代替传统化肥进行盐碱地造林试验,可提高植物的成活率、保存率及土壤的有机质含量。王纶等(2011)研究表明,盐碱地玉米种植中施用GPIT生物制剂,可明显提高玉米出苗率,且玉米出苗后生长健壮、根系发达、抗病力强,单株粒质量和百粒质量均明显提高。崔曾杰等(2013)探讨了生物菌肥对盐碱地水稻生长发育及产量的影响,结果表明,施用生物菌肥可促进水稻的生长发育,同时提高水稻产量。以上研究均表明,微生物菌肥生物制剂在盐碱地治理及促进作物生长方面具有良好的效果。【本研究切入点】前人关于盐碱地降盐和改良的报道主要集中在水利工程、农业、生物和化学等措施,海水的利用也集中在耐盐品种的培育上(李培夫,1999;牛东玲和王启基,2002)。为充分开发盐碱地、利用海水进行农业灌溉生产,结合现代生物技术,筛选耐盐菌株,并将其开发成新的生物肥料,以改善盐碱地土壤供肥环境,提高耕地肥力,并利用海水灌溉,缓解淡水资源紧缺现状。【拟解决的关键问题】选取普通番茄和水稻为研究作物,从内蒙古包头采集土样,使用光合细菌培养基分离和筛选菌株,对筛选获得的菌株进行形态、生理生化、16S rDNA鉴定,并探讨菌株菌液对不同盐度农作物的促生作用,筛选耐盐菌株,以期为进一步研制耐盐微生物菌肥制剂提供理论基础和科学依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
1. 1. 1 土壤样品采集 土壤样品采集自内蒙古包头市的番茄实验田。
1. 1. 2 供試菌株和农作物 对照菌株类球红细菌YYH-1(分离自岳阳市水稻田土壤),农作物种子选取普通的番茄和水稻种子。
1. 1. 3 菌株培养基 液体培养基(1 L):(NH4)2SO4 0.50 g/L、NaAc 0.50 g/L、K2HPO4 1.00 g/L、FeSO4 0.05 g/L、H3BO3 0.05 g/L、NaMoO4 0.05 g/L、酵母抽提物1.50 g/L;固体培养基:在相应液体培养基中分别添加1.3%和1.8%琼脂的双层培养基,上层添加1.3%琼脂,下层添加1.8%琼脂。
农作物1/2 Hoagland水培营养液:100倍浓缩液A:KNO3 24.265 g/L,Ca(NO3)2·4H2O 37.784 g/L;100倍浓缩液B:KH2PO4 2.722 g/L,MgSO4 9.629 g/L;1000倍浓缩液C:MnCl2·4H2O 0.891 g/L,H3BO3 1.422 g/L,CuSO4·5H2O 0.075 g/L,ZnCl2 0.204 g/L,NaMoO4·2H2O 0.024 g/L;100倍浓缩液铁盐:FeSO4·7H2O 5.044 g/L,Na2EDTA·2H2O 3.722 g/L;取浓缩液A、B、铁盐各10 mL,浓缩液C 1 mL,稀释定容至1 L,即为1/2 Hoagland营养液。
1. 1. 4 主要仪器 光照培养箱(赛福实验仪器厂,宁波),全波长微孔板分光光度计(Bio Tek/Eon,美国),扫描电子显微镜(JEXL-230,日本),凝胶成像仪(UVP凝胶成像系统,美国)。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 菌株筛选及鉴定 菌株富集:分别取40~100 g土壤,装入玻璃小吊瓶,加入200~250 mL液体培养液中,橡皮塞塞住瓶口,封口膜封闭瓶口。用光照培养箱(温度30 ℃、光照强度7000 lx)培养5~10 d,每隔1 d观察菌的生长情况。当菌在玻璃壁或液面上呈菌落状,培养液呈棕色或深棕色时,取50 mL菌液,放入玻璃小吊瓶,加入200 mL培养液,重复多次培养。观察菌落颜色,光学显微镜下光合细菌占优势时可确认富集成功。
菌株分离:取富集成功的光合细菌,划线培养菌株。选用双层培养基,取200~500 μL富集成功的光合细菌,在下层培养基上划线,划线后平放2~3 min;待加热融化后的上层固体培养基冷却后,倒入划好线的板上,封口膜封闭。用光照培养箱(温度30 ℃、光照强度7000 lx)培养4~6 d,每隔1 d观察菌的生长情况。当菌长出菌落时,挑取单菌落,重新划板培养,重复多次培养。观察菌落颜色,在每次划板培养菌落颜色一致且不发生变化时,挑取单菌落进行液体富集培养。平板菌落计数检测显示光合细菌菌数约2×109 CFU/mL,作为后续试验的接种液。
革兰氏染色法鉴定:以《土壤微生物实验法》(日本土壤微生物研究会,1983)、《伯杰细菌鉴定》(第八版)(布坎南和吉本斯,1984)和《常见细菌系统鉴定手册》(东秀珠和蔡妙英,2001)为主要鉴定手册,以革兰氏染色法进行菌种鉴定。挑取分离培养基上的单克隆于载玻片上,通过革兰氏染色检验细菌特性并利用显微镜进行镜检。
扫描电镜样品制备:将细菌溶液反复离心收集沉淀,2.5%戊二醛固定,经磷酸缓冲液洗涤沉淀,1%锇酸固定2 h,反复洗涤离心后梯度酒精脱水,树脂渗透包埋。经60 ℃烘箱加热聚合切片后,扫描电子显微镜观察拍照。
生理生化指标测定:测定方法参考《常见细菌系统鉴定手册》(东秀珠和蔡妙英,2001)。
16S rDNA序列测定:使用天根生化科技(北京)有限公司的细菌总DNA提取试剂盒提取细菌基因组DNA。以所提的细菌总DNA为模板,采用细菌16S rDNA通用引物(27F:5'-AGAGTTTGATCCTG GCTCAG-3',1492R:5'-GGTTACCTTGTTACGACT T-3')进行序列扩增,PCR反应体系50.0 μL:10×Easy Taq Buffer(+Mg2+)5.0 μL,High Pure dNTP 4.0 μL,27F/1492R引物各0.5 μL,Easy Taq酶1.0 μL,双蒸水补足至50.0 μL。扩增程序:95 ℃预变性3 min;95 ℃ 1 min,55 ℃ 15 s,72 ℃,1 min,进行30个循环;72 ℃延伸5 min。经1.0%琼脂糖凝胶电泳检测扩增片段,由北京擎科生物技术有限公司进行测序。测定的16S rDNA序列在GenBank数据库中利用BLAST进行比对,比较其序列的同源性(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)。利用MEGA 5.0进行多序列联配,构建系统发育进化树。
1. 2. 2 菌株对农作物的促生能力试验 选取萌发后的番茄、水稻种子用水培法培养,培养条件为28 ℃光照12 h,光照强度3500 lx,22 ℃暗培养12 h。以下试验均重复3次。
试验设6个处理,分别为YYH-1菌液、灭活YYH-1菌液、分离菌菌液、灭活分离菌菌液、培养基和清水。灭活菌液进行高温高压灭菌处理,所有菌液均进行100倍稀释。
1. 2. 2. 1 菌株对番茄生长及光合作用的影响 在番茄长出真叶时,将配制好的液体分别灌根施用在番茄上,7 d施用1次,连续施用3次。
1. 2. 2. 2 菌株对水稻生长及光合作用的影响 在水稻长出第一叶时,将配制好的液体分别灌根施用在水稻上,7 d施用1次,连续施用3次。
1. 2. 2. 3 菌株对盐胁迫下番茄生长及光合作用的影响 根据吴桂臣等(2011)番茄种子可忍耐60 mmol/L NaCl胁迫的试验结果,本研究选取含NaCl浓度为50 mmol/L的水培培养液进行培养。在番茄长出真叶时,将配制好的液体分别灌根施用在番茄上,7 d施用1次,连续施用3次。
1. 2. 2. 4 菌株对盐胁迫下水稻生长及光合作用的影响 根据程广有等(1994)200 mmol/L NaCl胁迫可明显抑制水稻幼苗的根长、芽长和根数的试验结果,本研究选取含NaCl浓度为100 mmol/L的水培培养液进行培养。在水稻长出第一叶时,将配制好的液体分别灌根施用在水稻上,7 d施用1次,连续施用3次。
1. 3 测定指标及方法
第3次灌根后7 d,测量番茄和水稻幼苗的生长指标。植株的株高、茎长、根长采用软尺测量;茎粗采用游标卡尺测量;鲜重采用分析天平称量。叶绿素含量提取参照萧浪涛和王三根(2005)及胡秉芬等(2018)的方法,采用分光光度计测定吸光度。
1. 4 统计分析
采用Excel 2007进行数据处理及制图,运用SPSS 13.0进行统计分析 。
2 结果与分析
2. 1 菌株分离鉴定结果
利用光合细菌培养基从土壤样品中分离纯化获得一株菌株,编号为BTN-1。菌株BTN-1单个为球状(图1),革兰氏染色呈阴性。在固体培养基上,BTN-1菌落呈浅红至深红色点状,表面微光滑、湿润、有光泽、透明,边缘整齐;在液体培养基中,厌氧条件下光照培养,BTN-1菌液变浑浊,厌氧培养物最初为淡绿色,后为暗棕色。菌株BTN-1对柠檬酸钠、琥珀酸钠、甲酸钠、葡萄糖、蔗糖和蛋白胨等作用呈阳性反应(表1)。根据16S rDNA测序结果与NCBI数据库BLAST比对结果,对菌株BTN-1与参比菌株进行系统发育进化分析,利用MEGA 5.0构建系统发育进化树(图2)。从图2可看出,菌株BTN-1与Rhodobacter sphaeorides(登录号AM983575)和Rhodobacter sp.(登录号FN543488)处于同一分支,亲缘关系较近,同源性高达99%,综合形态观察、革兰氏染色及生理生化鉴定结果,将BTN-1灰活菌株暂定为类球红细菌(R. sphaeorides),属变形菌纲α-3亚纲(Puskas et al.,1997),红螺菌亚目(Rhadospirillales),红螺菌科(Rhodospirillaceae),红假单胞菌属(Rhodopseudomonas),紫色非硫細菌。
2. 2 菌株BTN-1对农作物的促生能力试验结果
2. 2. 1 菌株YYH-1和BTN-1对番茄生长和叶绿素含量的影响 由图3和图4可看出,施用YYH-1和BTN-1菌液能明显促进番茄幼苗生长,其中,BTN-1菌液处理的番茄株高、茎长、根长、茎粗及鲜重较培养基处理增加59%、56%、58%、43%和59%,YYH-1菌液处理各指标分别较培养基处理增加53%、47%、49%、32%和46%。施用灭活YYH-1和灭活BTN-1菌液对番茄幼苗生长有轻微促进作用,而清水和培养基对番茄幼苗生长无促进作用。
由图5可看出,不同处理番茄幼苗的叶绿素a和叶绿素b含量均表现为BTN-1菌液>YYH-1菌液>灭活BTN-1菌液>灭活YYH-1菌液>培养基>清水。其中,BTN-1菌液处理的叶绿素a和叶绿素b含量分别较培养基处理提高41%和51%,YYH-1菌液处理的叶绿素a和叶绿素b含量分别较培养基处理提高21%和31%。表明菌株YYH-1和BTN-1可促进番茄的光合作用。
2. 2. 2 菌株YYH-1和BTN-1对水稻生长和叶绿素含量的影响 由图6和图7可看出,与对番茄的促生作用相似,施用YYH-1和BTN-1菌液也能明显促进水稻幼苗生长,其中,BTN-1菌液处理的水稻株高、茎长、根长、茎粗和鲜重较培养基处理增加48%、34%、31%、42%和49%,YYH-1菌液处理的水稻幼苗各指标分别较培养基处理增加47%、30%、26%、33%和44%。灭活YYH-1和灭活BTN-1菌液处理水稻幼苗的各项生长指标也优于清水和培养基处理。
由图8可看出,不同处理水稻幼苗的叶绿素a含量表现为BTN-1菌液>YYH-1菌液>灭活BTN-1菌液>灭活YYH-1菌液>培养基>清水;叶绿素b含量表现为BTN-1菌液>YYH-1菌液>灭活BTN-1菌液>灭活YYH-1菌液>清水>培养基。其中,BTN-1菌液处理的叶绿素a和叶绿素b含量分别较培养基处理提高51%和58%,YYH-1菌液处理的叶绿素a和叶绿素b含量分别较培养基处理提高31%和42%。表明菌株YYH-1和BTN-1可促进水稻的光合作用。
2. 2. 3 菌株YYH-1和BTN-1对盐胁迫下番茄生长和光合作用的影响 由图9和图10可看出,50 mmol/L NaCl胁迫培养下,灌根处理后,番茄幼苗的长势整体上表现为BTN-1和YYH-1菌液处理较优,其次为灭活BTN-1和灭活YYH-1菌液处理,培养基和清水处理长势最差。其中,BTN-1菌液处理的番茄株高、茎长、根长、茎粗和鲜重分别较培养基处理增长52%、54%、55%、36%和50%;YYH-1菌液处理的番茄幼苗各指标分别较培养基处理增长26%、33%、33%、17%和25%,清水和培养基对番茄苗生长基本无促进作用。
由图11可看出,不同处理番茄幼苗的叶绿素含量整体上表现为BTN-1和YYH-1菌液处理较高,其次为灭活BTN-1和灭活YYH-1菌液处理,清水和培养基处理较低。其中,BTN-1菌液处理的叶绿素a和叶绿素b含量分别较培养基处理提高36%和37%,YYH-1菌液处理的叶绿素a和叶绿素b含量分别较培养基处理提高20%和18%。表明菌株YYH-1和BTN-1可提高盐胁迫下水稻幼苗的叶绿素含量,进而增强其光合作用,尤其以菌株BTN-1的效果较优。
2. 2. 4 菌株YYH-1和BTN-1对盐胁迫下水稻生长和光合作用的影响 由图12和图13可看出,100 mmol/L NaCl胁迫培养下,灌根处理后,水稻幼苗的长势整体上表现为BTN-1和YYH-1菌液处理较佳,其次为灭活BTN-1和灭活YYH-1菌液处理,培养基和清水处理长势最差。其中,BTN-1菌液处理的水稻株高、茎长、根长、茎粗和鲜重分别较培养基处理增长41%、30%、21%、36%和44%;YYH-1菌液处理的番茄幼苗各指标分别较培养基处理增长17%、18%、7%、19%和24%。
由图14可看出,不同处理水稻幼苗的叶绿素含量整体上表现BTN-1和YYH-1菌液处理较高,其次为灭活BTN-1和灭活YYH-1菌液处理,清水和培养基处理较低。其中,BTN-1菌液处理的叶绿素a和叶绿素b含量分别较培养基处理提高39%和54%,YYH-1菌液处理的叶绿素a和叶绿素b含量分别较培养基处理提高26%和33%。表明菌株YYH-1和BTN-1可提高盐胁迫下水稻幼苗的叶绿素含量,进而增强其光合作用,尤其以菌株BTN-1的效果较优。
3 讨论
土壤盐碱化、淡水资源短缺是农业生产的重要限制因素。微生物是土壤最活跃的组分,参与土壤的发生、发展和发育(宋长青等,2013);此外,微生物在繁殖过程中产生的刺激植物生长物质能抑制土传病害,增强植物的抗病能力(宋玉珍,2009)。施用微生物菌肥可改善盐碱地的土壤结构,提高土壤质量和土壤肥力,增加土壤微生物活性,使土壤重返自然状态。本研究利用光合细菌培养基分离纯化出一株菌株BTN-1,通过菌株形态、生理生化特征和16S rDNA序列鉴定,确定菌株BTN-1为类球红细菌。类球红细菌是一种多功能的兼性紫色非硫細菌,能在多种环境条件下生长且可产生多种有益物质。前人研究表明,类球红细菌可通过将敌敌畏降解为CO2和H2O的方式有效降解草莓中的农药残留,不产生有毒的中间物质(赵凯等,2009;韩庆莉等,2013);类球红细菌菌肥可促进土壤中多环芳烃的去除,减少多环芳烃在小麦籽粒中的积累,活化土壤微生物生态系统(焦海华等,2014)。
盐胁迫可显著抑制植物的生长发育,影响幼苗生长(隋德宗,2006)。盐胁迫下,植物体内细胞会发生脱水现象,细胞膜的酶功能发生紊乱,代谢无序,植物发育过程各组织和器官的生长受到抑制(Loustau et al.,1995)。类球红细菌作为光合细菌家族成员之一,属有益微生物。目前,在农业应用中,类球红细菌可用于生物降解除草剂、杀虫剂和植物生长促进剂(Tangprasittipap and Prasertsan,2002),但在改良盐碱化土壤,开发海水灌溉上还未被开发应用。本研究从耐盐角度出发,在盐胁迫条件下培养番茄和水稻幼苗,探讨菌株BTN-1的耐盐能力,结果表明该菌株在50和100 mmol/L NaCl盐胁迫下分别对番茄和水稻幼苗的生长具有促进作用,且可提高作物的光合作用,说明该菌具有一定的耐盐和促生能力,与施用光合细菌可显著促进水培油麦菜生长、提高油麦菜产量(穆金艳等,2017)及光合细菌可促进水培黄瓜苗期生长(武丽娜,2012)的研究结果相似。与菌株YYH-1相比,菌株BTN-1对番茄和水稻幼苗的促生效果更佳,其原因可能是菌株BTN-1是从北方的旱地土壤分离所得,推测其耐盐效果与北方雨量少、土地干旱且盐含量高有关,而对照菌株YYH-1分离自南方水稻土壤,南方土壤雨量充足,有利于土壤中盐分流动,故菌株YYH-1的耐盐性不如菌株BTN-1。
综合考虑耐盐能力和培肥效果,可利用菌株BTN-1制备耐盐菌剂,以缓解土壤盐胁迫对植物产生的不良影响,同时可产生较好的生态和经济效益。但本研究仅探讨了菌株BTN-1对普通番茄和水稻幼苗生长的影响,菌株BTN-1对其他作物是否具有相似的促生作用、该菌株的最大耐盐度及其对作物田间生长的促生情况等均有待进一步探究。
4 结论
本研究利用光合细菌培养基从土壤样品中分离纯化出一株菌株BTN-1,通过形态、生理生化特征观察和16S rDNA序列鉴定为类球红细菌(R. sphaeo-rides)。盐胁迫培养条件下,菌株BTN-1能促进番茄和水稻幼苗的生长,同时可提高番茄和水稻幼苗的叶绿素含量,增强其光合作用。说明该菌具有耐盐和促生作用,在海水灌溉农田、盐碱化土壤利用等方面具有应用潜力,可作为生物菌肥在农业生产中开发利用。
参考文献:
布坎南 R E,吉本斯 N E. 1984. 伯杰细菌鉴定手册[M]. 第8版. 中国科学院微生物研究所译. 北京:科学出版社. [Buchanan R E ,Gibbons N E. 1984. Berger Handbook for Bacterial Identification[M]. The 8th Edition. Translated by Institute of Microbiology,Chinese Academy of Scien-ces. Beijing:Science Press.]
程广有,许文会,黄永秀. 1994. 关于水稻苗期Na2CO3筛选浓度和鉴定指标的研究[J]. 延边农学院学报,16(1):42-46. [Cheng G Y,Xu W H,Huang Y X. 1994. Study on Na2CO3 screening concentration and deteminative index during rice seedling stage[J]. Journal of Yanbian Agricultural College,16(1):42-46.]
崔曾杰,耿艳秋,范丽丽,高显颖,邵玺文. 2013. 生物菌肥对盐碱地水稻生长发育及产量的影响[J]. 吉林农业科学,38(5):32-35. [Cui Z J,Geng Y Q,Fan L L,Gao X Y,Shao X W. 2013. Effects of bacterial manure on the growth and yield of rice growing in saline-alkali land[J]. Journal of Jilin Agricultural Sciences,38(5):32-35.]
东秀珠,蔡妙英. 2001. 常见细菌系统鉴定手册[M]. 北京:科学出版社. [Dong X Z,Cai M Y. 2001. Common Bacterial System Identification Manual[M]. Beijing:Science Press.]
韩庆莉,王军民,韩祯,王栋,白志辉. 2013. 类球红细菌对草莓敌敌畏残留的降解效果[J]. 江苏农业科学,41(5):286-287. [Han Q L,Wang J M,Han Z,Wang D,Bai Z H. 2013. Degradation of dichlorvos residues in strawbe-rry by Rhodobacter sphaeroides[J]. Jiangsu Agricultural Sciences,41(5):286-287.]
胡秉芬,黄华梨,季元祖,赵晓芳,戚建莉,张露荷,张广忠. 2018. 分光光度法测定叶绿素含量的提取液的适宜浓度[J]. 草业科学,35(8):1965-1974. [Hu B F,Huang H L,Ji Y Z,Zhao X F,Qi J L,Zhang L H,Zhang G Z. 2018. Evaluation of the optimum concentration of chlorophyll extract for determination of chlorophyll content by spectrophotometry[J]. Practaculture Science,35(8):1965-1974.]
焦海華,徐圣君,王凯,黄占斌,白志辉. 2014. 类球红细菌菌肥对多环芳烃污染土壤致癌风险的影响[J]. 中国农学通报,30(23):177-183. [Jiao H H,Xu S J,Wang K,Huang Z B,Bai Z H. 2014. Effect of Rhodobacter sphaeroides biofertilizer on the carcinogenic risk of the polycyclic aromatic hydrocarbons contaminated soil[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin,30(23):177-183.]
李兰晓,王海鹰,杨涛,杨光滢,王志刚. 2005. 土壤微生物菌肥在盐碱地造林中的作用[J]. 西北林学院学报,20(4):60-63. [Li L X,Wang H Y,Yang T,Yang G Y,Wang Z G. 2005. The function of soil microorganism bacterial fertilizer in the salt and alkaline land on afforest[J]. Journal of Northwest Forestry University,20(4):60-63.]
李培夫. 1999. 盐碱地的生物改良与抗盐植物的开发利用[J]. 垦殖与稻作,(3):38-40. [Li P F. 1999. Biological improvement of saline-alkali land and development and utilization of salt-tolerant plants[J]. Reclaim and Rice Cultivate,(3):38-40.]
穆金艷,赵兰枝,王振宇. 2017. 不同浓度光合细菌对水培油麦菜产量及品质的影响[J]. 北方园艺,(15):56-60. [Mu J Y,Zhao L Z,Wang Z Y. 2017. Effects of different concentrations of photosynthetic bacteria on yield and quality of Lactuca sativa L.[J]. Northern Horticulture,(15):56-60.]
牛东玲,王启基. 2002. 盐碱地治理研究进展[J]. 土壤通报,33(6):449-455. [Niu D L,Wang Q J. 2002. Research progress on saline-alkali field control[J]. Chinese Journal of Soil Science,33(6):449-455.]
日本土壤微生物研究会. 1983. 土壤微生物实验法[M]. 叶维青译. 北京:科学出版社. [Japanese Society of Soil Microbiology. 1983. Experimental Method of Soil Microbio-logy[M]. Translated by Ye W Q. Beijing:Science Press.]
宋长青,吴金水,陆雅海,沈其荣,贺纪正,黄巧云,贾仲君,冷疏影,朱永官. 2013. 中国土壤微生物学研究10年回顾[J]. 地球科学进展,28(10): 1087-1105. [Song C Q,Wu J S,Lu Y H,Shen Q R,He J Z,Huang Q Y,Jia Z J,Leng S Y,Zhu Y G. 2013. Advances of soil microbiology in the last decade in China[J]. Advances in Earth Science,28(10): 1087-1105.]
宋玉珍. 2009. 微生物肥料在松嫩平原盐碱地造林中的应用研究[D]. 哈尔滨:东北林业大学. [Song Y Z. 2009. Study on application of microbiological fertilizer afforestation on songnen plain saline alkali land[D]. Harbin:Northeast Forestry University.]
隋德宗. 2006. 盐胁迫对柳树无性系幼苗生长影响的研究[D]. 南京: 南京林业大学. [Sui D Z. 2006. Effect of salt on growth of willow clones seeding[D]. Nanjing: Nanjing Forestry University.]
田晓亮. 2010. 微生物肥料改良大庆盐碱地作用及效果研究[D]. 哈尔滨:东北林业大学. [Tian X L. 2010. Micro-organisms fertilizer and its effectiveness evaluation improvement saline-alkali soil in Daqing[D]. Harbin:Northeast Forestry University.]
王纶,王星玉,王树红,元改香,郑茂生. 2011. GPIT生物制剂对盐碱地玉米的增产效果[J]. 山西农业科学,39(9):963-965. [Wang L,Wang X Y,Wang S H,Yuan G X,Zheng M S. 2011. Yield improvement effect of GPIT biological agents for maize in saline-alkali soil[J]. Journal of Shanxi Agricultural Sciences,39(9):963-965.]
吴桂臣,叶景学,沈恩超. 2011. NaCl和NaHCO3胁迫对番茄种子发芽及芽苗生长的影响[J]. 北方园艺,(11):34-35. [Wu G C,Ye J X,Shen E C. 2011. Effect of the NaCl and NaHCO3 stress on germination charateristic of the tomato seeds[J]. Northern Horticulture,(11):34-35.]
武丽娜. 2012. 光合细菌对水培黄瓜苗期生长的影响[J]. 安徽农业科学,40(11): 6409-6410. [Wu L N. 2012. Influen-ce of PSB(Photosynthetic bacteria) on the growth of hydroponic cucumber seedlings[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences,40(11): 6409-6410.]
萧浪涛,王三根. 2005. 植物生理学实验技术[M]. 北京:中国农业出版社. [Xiao L T,Wang S G. 2005. Experimental Techniques of Plant Physiology[M]. Beijing: China A-griculture Press.]
张桂玲. 2010. 施用中度嗜盐菌盐碱地棉田细菌群落结构研究[D]. 石河子:石河子大学. [Zhang G L. 2010. Study of inoculated Moderately Halobacterium salinarium salination cotton field’s microorganisms population constructions[D]. Shihezi:Shihezi University.]
趙凯,于影,姜丹,王栋,李祖明,黄国忠,白志辉. 2009. 1株类球红细菌及其降解敌敌畏的特性[J]. 环境科学,30(4):1199-1204. [Zhao K,Yu Y,Jiang D,Wang D,Li Z M,Huang G Z,Bai Z H. 2009. Degradation of dichlorvos by Rhodobacter sphaeroides[J]. Environmental Science,30(4):1199-1204.]
赵宁亚,张明. 2013. 微生物菌剂对盐碱土生物修复研究进展[J]. 安徽农学通报,(S):22-24. [Zhao N Y,Zhang M. 2013. Research progress of microorganism agents on saline-alkaline soil microbial remediation[J]. Anhui agricultural Science Bulletin,(S):22-24.]
Loustau D,Crepeau S,Guye M G,Sartore M,Saur E. 1995. Growth and water relations of three geographically separate origins of maritime pine(Pinus pinaster)under saline conditions[J]. Tree Physiology,15(9):569-576.
Puskas A,Greenberg E P,Kaplan S,Schaefer A L. 1997. A quorum-sensing system in the free-living photosynthetic bacterium Rhodobacter sphaeroides[J]. Journal of Bacteriology,179(23):7530-7537.
Tangprasittipap A,Prasertsan P. 2002. 5-aminolevulinic acid from photosynthetic bacteria and its applications[J]. Songklanakarin Journal of Science and Technology,24(4):717-25.
Vinocur B,Altman A. 2005. Recent advances in engineering plant tolerance to abiotic stress:Achievements and limitations[J]. Current Opinion in Biotechnology,16(2):123-132.
(责任编辑 王 晖)