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胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)是一种重要的根际促生菌,广泛应用于微生物肥料产品的生产菌种。该菌种能够有效提高土壤速效钾与速效磷含量,促进作物生长,但对其溶磷解钾机制及土壤生态效应不甚清楚,在一定程度上制约了该类菌的推广应用。P. mucilaginosus3016是近年来本实验室在根际土壤中筛选获得的优良菌株,具有溶磷、解钾、固氮等功能,同时还能够产生柠檬酸、生长素和赤霉素等促生植物生长的活性物质,目前已完成全基因组测序与注释。本文以P. mucilaginosus3016为供试菌株,进行田间小区实验,设置T1(空白对照)、T2(只接种3016)、T3(接种3016,配施50%常规施肥量)和T4(常规施肥)四个处理。研究其施用后,对花生和莴苣生长性状、土壤微生物数量、酶活力的影响;采用PCR-DGGE技术,分析土壤微生物区系菌群的组成和多样性,并探讨其与土壤酶活、土壤微生物数量及作物产量的相关性;借助蛋白质组学技术,分别在有磷和无磷条件下诱导菌体,提取蛋白质进行双向电泳分离,经MOLDI-TOF质谱鉴定差异蛋白点,探索该菌株的溶磷分子机理。全文结论如下:(1)通过不同处理对花生和莴苣性状的影响,发现P. mucilaginosus3016可以有效地增加花生花生单株总果数、单株总果重、百仁重和出米率以及莴苣的茎粗和单株净重,其与50%常规施肥量配施,与对照相比分别增加27.1%、22.9%、7.8%、2.4%、10.3%、7.5%和31.7%;花生果仁和茎叶中养分含量与常规施肥处理持平和略高,其中钾含量与对照相比增加极显著(P<0.01),分别达到0.55%和1.19%。(2)T3处理下花生和莴苣的产量均达到最高,分别为5281.38kg/hm2和11674.5kg/hm2,比对照增产10.3%和19.6%。接种3016配施50%常规施肥量可以有效增产,是一项节本增效的措施。(3)接种P. mucilaginosus3016的处理T2、T3,花生收获期土壤酶活力显著高于T1和T4(P<0.05)。T3在花生生长期内可以提高土壤细菌和放线菌的数量(P<0.05),并抑制真菌数量的增长,改善了土壤菌群数量与结构,有利于实现土壤微生物转化功能与土壤肥力的提高。(4)通过PCR-DGGE技术对不同处理下土壤微生物区系组成进行分析,并对DGGE图谱中部分优势条带割胶测序,结果表明,施用P. mucilaginosus3016能够显著的增加土壤微生物多样性,尤其是能促进鞘氨醇单胞菌属和芽孢杆菌属等有益土壤细菌的增长。而常规施肥的处理,明显降低了土壤微生物多样性。(5)采用蛋白质组学方法,对有磷和无磷条件下培养的P. mucilaginosus3016的蛋白表达进行了分析,结果显示,与无磷对照相比,P. mucilaginosus3016经有磷条件培养后的表达蛋白有29个发生上调,36个蛋白发生下调。通过MOLDI-TOF质谱对差异表达蛋白进行鉴定,确定了35种差异蛋白。这些蛋白主要为代谢相关蛋白,转运相关蛋白,翻译相关因子,分子伴侣以及一些应激蛋白。综上,接种P. mucilaginosus3016可以显著的增加土壤中细菌、放线菌数量和土壤脲酶活性,改善土壤菌群数量与结构,增加了土壤微生物多样性,有利于土壤肥力的提高。接种P. mucilaginosus3016配施50%常规施肥量,能够达到花生及莴苣的高产和改善作物性状的目的,是一种节本增效的措施。另一方面,对P. mucilaginosus3016进行蛋白质组学研究,发现其溶磷过程有糖类及丝氨酸蛋白酶参与,并有磷酸基团进入菌体参与糖酵解、磷酸戊糖途径、三羧酸循环以及电子传递和氧化磷酸化等过程,研究结果对揭示其溶磷分子机理具有一定借鉴作用。