设施栽培中土壤硝酸盐型次生盐渍化问题日益突出,不仅直接危害作物的正常生长,而且威胁农产品安全。利用微生物的同化作用降低土壤中的硝酸盐含量,不仅使氮素能被土壤固持且环境友好,在修复土壤次生盐渍化方面有巨大潜力。本研究以前期筛选到的一株巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）NCT-2为研究对象,解析该菌株的硝酸盐转化途径,深入研究其转化硝酸盐的机理,并考查该菌株在植物根际的定殖模式和对根际微生态的改良,研究成果可为硝酸盐型次生盐渍化土壤修复菌剂的开发和实际应用提供科学依据。主要研究结果如下:（1）巨大芽孢杆菌NCT-2可以在硝酸盐为唯一氮源的培养基中生长,好氧培养条件下菌株在对数生长期时,NO₃^--N被完全降解,并有少量NH₄⁺-N生成,说明在好氧条件下可能存在硝酸盐异化还原成铵途径,但同化途径仍是菌株转化硝酸盐的主要途径。厌氧静止培养菌株,在排除同化作用干扰下,NO₂^--N含量下降,而NH₄⁺-N含量上升,说明NCT-2菌株能利用NO₂^-生成NH₄⁺,从而进一步推测了硝酸盐异化还原成铵途径的存在。在厌氧培养条件下,菌株未产生反硝化途径的中间产物N₂O,说明NCT-2菌株不存在反硝化途径。（2）克隆了NCT-2菌株的同化型硝酸盐还原酶基因（nasBC）,并使其在大肠杆菌中过表达。该酶的电子还原亚基和催化亚基分别为87.3 kDa和80.5 kDa,最佳共表达条件为选用大肠杆菌BL21（DE3）细胞,在LB培养基中加入0.1 mM IPTG,在20°C和120 rpm条件下诱导10 h。该酶的纯化产物对温度和pH的耐受范围较广,最适温度和最适pH分别为35°C和6.2左右,该条件与设施栽培土壤条件类似。对该酶酶活促进作用和抑制作用最强的金属离子分别为Fe³⁺和Cu²⁺,最佳电子供体为MV+Na₂S₂O₄+EDTA。该酶的酶促反应动力学参数K_m为670μM,V_max为58 U mg^-1。（3）克隆了NCT-2菌株的同化型亚硝酸盐还原酶基因（nasDE）,并使其在大肠杆菌中过表达。该酶的大亚基和小亚基分别为88 kDa和11.7 kDa。最佳共表达条件为选用大肠杆菌BL21（DE3）细胞,在LB培养基中加入0.1 mM IPTG,在20°C和120rpm条件下诱导10 h。该酶的纯化产物对温度和pH的耐受范围较广,最适温度和最适pH分别为30°C和6.5左右,该条件与设施栽培土壤条件类似。对该酶酶活促进作用最强的金属离子为Fe³⁺,抑制作用最强的金属离子为Cu²⁺,最佳电子供体为MV+Na₂S₂O₄。该酶的酶促反应动力学参数K_m和V_max分别为3.1 mM和5.2 U mg^-1。（4）构建了绿色荧光蛋白标记重组菌株,该菌株能够成功定殖在玉米根系和根际土壤中。接种荧光标记重组菌菌剂能够显著促进土壤中硝酸盐的降解和植物生长。激光扫描共聚焦结果表明,NCT-2菌株是一株植物内生菌,能够定殖在根尖的分生区和伸长区以及根中段。土壤硝酸盐浓度对菌株的定殖分布无显著影响。在根系和根际土壤中的重组菌株群体数量先增加后下降,实验末期根际土壤中的定殖量稳定在每克土壤约5×10⁴ CFU。但在不同的处理中,根系定殖量又再次增加到每克根约1-3×10⁴CFU。菌株在根系的定殖量受硝酸盐浓度影响显著。土壤硝态氮浓度为72 mg kg^-1时,菌株在玉米根系的定殖量最高。（5）高通量测序结果表明,玉米根际土壤中的优势菌群为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、泉古菌门和绿弯菌门。接种NCT-2菌剂对根际细菌群落的OTU数量和α多样性无显著影响。硝酸盐的添加对OTU数量影响不显著,但对群落α多样性影响显著。β多样性的结果表明,接种NCT-2菌剂显著影响了玉米根际细菌群落组成,且组分随硝酸盐浓度而变化。丰度位于前十名的门水平物种受NCT-2菌剂影响显著。接种NCT-2菌剂不仅增加了与氮转化和抗生作用相关的种群丰度,还降低了根际土壤中的电导率并且增加了硝酸盐还原酶酶活。变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门和浮霉菌门丰度与初始硝酸盐含量、电导率和硝酸盐还原酶密切相关。以上结果表明NCT-2菌剂对根际土壤理化性质和微生物多样性有显著的改善。