土壤耐硒菌的筛选及对赤红壤上小白菜富硒效应机制

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硒是一种与人体健康密切相关的微量元素。广西是典型的富硒土壤省区,虽然富硒土壤具有生产富硒农产品的潜力,但富硒土壤不一定能生产出富硒农产品。因此,如何提高土壤硒的生物有效性成为当前研究热点之一。本试验采用稀释涂布平板法和平板划线法从湖北恩施土壤中分离、筛选出可耐较高浓度亚硒酸钠的微生物,并通过形态学特征和分子生物学方法对耐硒菌进行鉴定;采用土壤培养和盆栽试验方法探讨了在酸性富硒赤红壤中接种耐硒细菌B-1和耐硒真菌B-2对小白菜硒吸收的促进效果及其机制。以期为富硒土壤资源开发利用提供生物种质资源和技术手段,并在富硒微生物肥料研发、富硒农产品生产以及硒污染环境的修复等方面提供相关的理论依据。获得的主要结果如下:(1)从湖北恩施富硒土壤中筛选出两株高耐硒微生物。其中耐硒细菌B-1经鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia),该菌株可耐亚硒酸纳浓度为17000μg·m L-1,在温度为20~35℃、p H为5~9、盐浓度为0~3%时可正常生长;另一株为耐硒真菌B-2,经鉴定为聚多曲霉(Aspergillus sydowii),该菌株可耐亚硒酸钠浓度为6000μg·m L-1,在温度为25~30℃、p H为4~7、盐浓度为2%~5%时可正常生长。(2)接种耐硒菌B-1和B-2后小白菜的根长、株高、地上部干重和地下部干重均有不同程度的增加。与不接种菌株相比,接种耐硒细菌显著增加了小白菜地上部的硒含量,增长率为33.44%~57.61%。接种耐硒真菌的效果比接种耐硒细菌的效果更好,增长率为37.26%~61.15%。(3)筛选出的耐硒菌B-1和B-2可增加土壤中有效硒含量。接种耐硒菌后,土壤中可溶态硒、可交换态硒和铁锰氧化物结合态硒含量均增加,有机结合态硒和残渣态硒含量减少,表明接种耐硒菌B-1和B-2均可促进土壤不同硒形态的转换。(4)接种耐硒菌后,土壤细菌和真菌微生物多样性和物种丰富度增加,且土壤细菌物种丰富度显著增加。此外,接种耐硒菌影响了细菌和真菌群落中菌群的相对丰度,在土壤细菌群落中绿弯菌门、芽单胞菌门的丰度相对增大,但变形菌门、酸杆菌门的丰度相对降低;在真菌群落中土子囊菌门的相对丰度有所增加。通过高通量测序结果分析,细菌中的芽孢杆菌科和链霉菌科以及真菌中的毛壳菌科可能是促进小白菜生长的关键菌群。综上所述,接种耐硒菌B-1和B-2能显著提高土壤中有效硒含量,促进土壤硒的活化;同时提高土壤细菌和真菌微生物多样性和物种丰富度,增加有益菌群丰度,改善了土壤微生物群落结构,从而促进小白菜对土壤中硒的吸收和利用,提高小白菜地上部的硒含量。
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