泓森槐联合与共生固氮菌多样性及潜在促生长特性

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固氮微生物能够提升土壤肥力、增加粮食产量,对于“绿色农业”的发展具有重要作用,丰富的固氮微生物菌种资源为农业可持续发展提供支持。本文初次以豆科、速生、抗逆植物泓森槐为研究材料,采用DN无氮培养基和YMA低氮培养基对其根、茎、叶、根瘤进行联合及共生固氮菌的分离纯化,纯化的菌株进行IS-PCR指纹图谱聚类分析后选出各类群代表菌株;16S r RNA基因序列分析与生理生化指标用于代表菌株的分类鉴定;测定代表菌株的固氮酶活性,探究KNO3浓度对菌株固氮酶活性的影响,进行各类群代表菌株固氮酶nif H基因和结瘤nod A基因的检测及系统发育分析;挖掘各类群代表菌株溶磷、解钾、产铁载体、产蛋白酶、产生长素、产ACC脱氨酶等潜在促生长特性。旨在探究泓森槐组织内联合及共生固氮菌的多样性,获得具备优良潜在促生长特性的菌种资源。主要研究结果如下:(1)从泓森槐(Robinia pseudoacacia’Hongsen’)组织中共分离得到56株菌株,采用IS-PCR指纹图谱将它们聚类为10个类群,经过16S r RNA基因鉴定及生理生化指标鉴定分为7个属10个种,分别为Paenibacillus sabinae、Klebsiella michiganensis、Kosakonia radicincitans、Kosakonia pseudosacchari、Mesorhizobium erdmanii、Mesorhizobium huakuii、Mesorhizobium silamurunense、Pseudomonas geniculata、Burkholderia territorii、Devosia riboflavina。(2)各类群代表菌株体外固氮酶活性测定结果显示:共5个类群代表菌株具有体外固氮酶活性,其中菌株H11、H31、H41的固氮酶活性较高,可作为制备固氮微生物肥料的菌种资源,菌株H41(Kosakonia pseudosacchari)所在种本文首次报道其固氮酶活性。且菌株H11、H31的体外固氮酶活性随培养基中KNO3浓度的增加呈现先升高后降低的现象,表明中低浓度的KNO3对菌株H11、H31的体外固氮酶活性具有提升作用,高浓度KNO3抑制菌株的体外固氮酶活性,这对于固氮微生物肥料的实际应用具有指示作用。(3)PCR扩增各类群代表菌株的固氮酶nif H基因和结瘤nod A基因结果表明:5个类群为联合固氮菌、3个类群为共生固氮菌、2个类群为非固氮菌,表明泓森槐氮素营养来源的多样性。菌株H41(Kosakonia pseudosacchari)所在种本文首次测序获得其部分nif H基因序列,基于nif H基因和nod A基因系统发育树的构建进一步确认了各固氮菌的分类地位与亲缘关系。(4)代表菌株潜在促生长特性试验结果显示:7个代表菌株具有溶磷能力、6个具有解钾能力、6个具有产铁载体能力、2个具有产蛋白酶能力、6个具有产生长素能力、4个具有ACC脱氨酶活性,表现出泓森槐组织内含有具多种潜在促生长特性的菌种资源。此外,菌株H91具有较强的溶磷解钾能力,菌株H51具有较高的ACC脱氨酶活性,可作为潜在的工程菌加以开发利用。
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