番茄根际促生菌的筛选鉴定及其功能研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jst1984
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化肥农药的使用极大地提高了农业的生产能力和作物产量。然而,过量的使用化肥却会带来一系列环境问题,例如土壤板结、酸化盐化等。为了减少化学肥料对环境的危害,利用根际促生菌促进作物生长逐渐成为可持续农业的重要途径。植物的根际存在大量的有益微生物,它们既可以促进植物生长,又可以提高植物的抗性。本研究从番茄根际土壤中筛选促生细菌,验证其功能后,构建最佳的促生菌组合,并分析促生菌对番茄植株相关生理生化指标以及番茄根内细菌群落结构的影响。1.根际细菌的功能验证及促生菌组合的构建:通过涂布平板法和平板划线法从番茄根际土壤中分离了36种不同的根际细菌,并对细菌的产IAA、溶磷和产铁载体的能力进行验证。将IAA产量较高的细菌菌株(R62、R317)、溶磷能力较强的菌株(R41、R219)和产铁载体量较多的菌株(R25、R325)构建成组合菌群。等体积将6个促生菌分别培养至相同浓度后(OD600=0.8),设计不同的促生菌组合,组合内各菌等体积接种至番茄的根部。接种15天后,测量各组的番茄植株生长相关指标。经过三轮筛选,得到了R62+R219+R317+R325、R62+R325和R317+R325三种效果较好的促生菌组合,与对照组相比,壮苗指数分别增加了173.7%、204.1%和168.7%。2.三种促生菌组合对番茄促生及抗逆效果的研究:在连续多代种植番茄的土壤中种植番茄。通过测定组合菌接种番茄植株后的叶片相关生理指标、防御酶活性、防御基因表达量、光合参数及光合基因表达量,评价R62+R219+R317+R325、R62+R325和R317+R325三种组合菌对番茄幼苗的促生和抗逆能力。结果表明:与对照组植株相比,R62+R219+R317+R325组合菌接种番茄植株后,显著提高了叶片中丙二醛、多酚氧化酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的含量、净光合速率、抗氧化基因SOD、CAT、P5CS、GR以及光合作用碳同化基因Rbc L、Rbc S、FBPase、FDA的相对表达量,分别提高了49.3%、132.7%、18.7%、24.7%、25.2%、58.5%、53.7%、20.2%、355.8%、22.3%、2118.9%、564.1%、94.8%、103.8%。与对照组相比,三种组合菌接种番茄植株后,植株的发芽率、发芽势、根长、侧根数均显著增加,其中R62+R325对发芽势和侧根数的影响最显著,与对照相比,分别增加116.4%和50.0%;R317+R325对发芽率的影响最为显著,与对照相比,增加了99.9%,表明三种组合菌可以促进番茄种子萌发。3.组合菌对番茄幼苗根内细菌群落结构的影响:R62+R219+R317+R325组合菌接种番茄植株后,会影响根内细菌群落的结构。与对照组相比,接种组合菌的根内细菌群落,在门水平上,变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)等相对丰度较高;属水平上组合菌处理组中草螺菌属(Herbaspirillum)、布赫纳氏菌属(Buchnera)、根瘤菌属(Rhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、食酸菌属(Acidovorax)、德沃斯菌属(Devosia)等相对丰度较高。对细菌群落功能进行分析,结果发现组合菌处理组的根内细菌群落的光合作用功能,与对照组相比,显著上调了8.1%,表明组合菌接种番茄植株后可能会提高植株的光合作用效率,进而促进植株的生长。综上所述,本研究从番茄根际土壤中筛选了可以促进番茄幼苗生长的根际细菌,且构建了不同的促生组合菌群,将其分别接种到番茄植株后,验证了各组合菌对番茄幼苗生理和抗逆相关指标的影响。进一步分析比较了组合菌处理组和对照组番茄根内细菌群落的差异并预测了细菌群落功能。研究结果可为高效菌肥的研制及其在农业生产上的应用奠定基础。
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