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由于人们对环境、能源、营养和农业可持续发展的关注越来越密切,这使得人们对生物固氮研究的需求变得更为迫切。固氮菌除了参与固氮作用外,还能够产出植物激素和溶解磷等。
在本研究中,通过无氮培养基培养,分离的来自于莱索托6个不同地区的固氮微生物。土壤pH值范围为6.13-7.22。进一步经过形态、生化鉴定,这36株菌属于6个组。从6个组中各选择一个菌株,进一步经过16S rDNA检测,生物信息学分析结果表明,这6株菌株属于非共固氮菌。其中PEK1-1,MAF7-3和NUL3-2属于固氮螺菌属(Azospirillum);MAF7-1和NUL18-1属于固氮菌属(Azotobacter);PEK5-1属于杆属(Bacillus)。进一步比较分析结果表明,PEK1-1与Azospirillum sp(FN293046)、MAF7-3与Azospirillum sp(X92464)和NUL3-2与Azospirillum sp TS11(AB114192)相似;MAF7-1与Azotobacter beijerinckii G7(AB429527)相似的;NUL18-1与Azotobacter beijerinckii ICMP8673(EF100151)和Azotobacter beijerinckii ICMP4032(EF100152)相似的;PEK5-1与Bacillus spTW1(GU905015)相似的。
本研究采用乙炔还原法测定了这些固氮微生物的固氮酶活性。6株菌株的固氮酶活性有明显差异,其C2H4浓度在97.01~190.20nmol/mL·h之间,其中NUL3-2的固氮活性是最高,为190.20nmol/mL·h,PEK5-1是最少,为97.01nmol/mL·h。
本研究对6个菌株的吲哚乙酸(IAA)产生能力进行测定,结果显示:MAF7-1产生的IAA量最多,而NUL3-2的IAA产量最少(分别为0.448mg/ml和0.032mg/ml);进一步研究表明,所有的菌株都不能溶解无机磷酸盐,但是他们能抑制引起植物萎蔫的尖孢镰刀菌生长。
6个菌株的对植物的促生能力的研究表明,MAF7-1对玉米的发芽有促进作用,玉米的发芽势为27.5%,比对照(16%)要好;6种菌株中有PEK1-1、褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)、MAF7-1与MAF7-3菌株对发芽指数和活力指数有显著影响。菌株对玉米幼苗的根长和干重影响的试验结果表明,MAF7-1和MAF7-3使得玉米幼苗生长比对照有显著影响(分别为154%和128%),MAF7-1和MAF7-3玉米幼苗的干重显著增加(分别为425%和474%)。中国的2株固氮微生物和莱索托的6株固氮微生物的促生能力的比较结果表明,它们对玉米发芽的作用没有差别。
通过6个菌株的固氮酶活性和他们对植物促生作用的比较,结果表明固氮酶活性与它们的促生作用没有相关性。
实验结果表明作为固氮微生物肥料,NUL3-2最适合进行进一步的研究;另一方面,作为促生植物的生物肥料的研究对象,MAF7-1和MAF7-3是最有价值。