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土壤中的磷主要以非溶解形态存在,植物本身很难直接利用这部分磷,出现了土壤中磷含量很高,但是不能满足植物生长需求,利用微生物的溶磷作用弥补土壤磷素营养的不足,己成为当前国内外的研究热点。豆科植物与根瘤菌共生固氮的研究距今已有一百多年的历史,但长期以来,对根瘤菌的研究主要集中在固氮作用及与宿主植物相互关系的研究,而对其他作用研究较少,特别是根瘤菌的溶磷作用。
本研究通过测定不同来源的相思根瘤菌在固体平板以及液体培养基中的溶磷作用,筛选具有溶磷能力的根瘤菌,同时对筛选出来的根瘤菌进行16s rDNA序列测定,并在Genbank上进行登记,初步确定它们在根瘤菌中的分类地位。通过筛选具有溶磷作用的根瘤菌,增加根瘤菌的应用功能和范围,进一步丰富溶磷微生物资源,为开发既有固氮和溶磷作用的多功能微生物肥料奠定基础。主要研究结果如下:
(1) 从海南、福建、广东等地分离获得221株根瘤菌,加上实验室保存的菌株25株共246株根瘤菌,接种到含有溴甲酚紫的无机磷固体培养基上,根据培养基颜色变化情况,筛选到40株具有溶磷能力的根瘤菌菌株;其中菌株IS004在无机磷固体培养基中的溶磷能力最强,其溶磷圈面积为2.08cm<2>菌株G7-3在无机磷液体培养基中的溶磷能力最强,其溶磷量为4.142μg·mL<-1>;单位菌体蛋白质溶磷量,菌株DH001的溶磷量最多,为0.0867μg·μg<-1>。
(2) 对20株具有溶解无机磷能力的根瘤菌进一步测定其溶解有机磷的能力,其中菌株G31-1-5在有机磷固体培养基上的溶磷能力最强,其溶磷圈面积为4.636cm<2>;菌株G7-3在有机磷液体培养基中的溶磷能力最强,其溶磷量为9.944μg·mL<-1>。
(3) 具有溶磷能力的根瘤菌接种相思苗木,研究菌株对苗木生长的促进作用。在以蛭石为基质的接种试验中,接菌苗木株高比对照增加5.1%-70.9%,地上鲜重增加9.8%-335.0%,地下鲜重增加31.8-280.7%,其中菌株G5-1、DH001和H2-1-2 接种效果最好。在以黄心土为基质的盆栽实验中,接种根瘤菌的苗木平均株高比不接种的对照增加60.6%-109.6%,地上干重增加167.4%-502.7%,地下干重增加85.9%-534.3%,其中菌株H2-1-2和LL007接种效果最好。苗木中氮、磷含量的测定结果表明,地上部分中氮的含量比对照增加6.8%-22.7%,磷的含量比对照增加0.6%-30.0%;地下部分中氮的含量比对照增加9.4%-35.2%,磷的含量比对照增加1.1%-23.6%;接种根瘤菌可以提高土壤有效氮、磷含量,氮的含量比对照增加8.0%-66.0%,磷的含量比对照增加6.6%-41.2%。
(4) 对具有溶磷能力的菌株进行16S rDNA序列测定,确定菌株在根瘤菌中的分类地位,结果分析表明:G7-3、G31-1-5和G31-1-10位于Rhizobium分支中;DH001、LH001、LL007酸、Y木1、F3-2-6和G5-1位于Mesorhizobium分支中;F7-2-11位于Bradyrhizobium分支中;H1-1-1、H2-1-2属于类芽孢杆菌。