耐盐植物根际细菌多样性研究及促生菌筛选和复合菌群构建

发布时间：2020-06-11 01:04

【摘要】：以宁夏银北地区盐渍化土壤中生长的六种耐盐植物苜蓿(Medicago sativa)、枸杞(Lycium barbarum)、柳枝稷(Panicum virgatum)、芨芨草(Achnatherum splendens)、苦豆子(Sophora alopecuroides)和柽柳(Tamarix chinensis)的根际土壤为材料,采用国标法测定了土壤理化性质及酶活性,运用Biolog微孔板法和高通量测序对根际土壤细菌代谢特征多样性和群落结构组成进行分析,分离筛选植物根际促生菌,通过研究菌株的生物学特性和促生活性,选择生长快、促生活性广且互不拮抗的促生菌,构建PGPR复合菌群,并对其促生效果进行了验证。该项目的研究为制备出适合我区特定气候、能够在盐渍化土壤中稳定发挥作用的生态菌肥提供菌种资源,也为有效利用植物根际促生菌改良盐碱土壤提供坚实的理论基础。主要研究内容及结果如下:(1)根际土壤酶活性及微生物群落代谢特征结果分析显示,不同植物根际土壤理化性质不同,与裸地相比,六种植物能显著提高盐碱地土壤酶活性,苜蓿根际土壤三种酶活性显著高于其他植物。土壤平均颜色变化率(average well color development,AWCD)随培养时间的延长而逐渐增加,土壤微生物群落代谢多样性指数均以苜蓿根际土壤最高,芨芨草次之,二者较其他土壤差异显著(P0.05)。不同植物根际土壤微生物碳源利用能力存在差异,苜蓿根际土壤微生物的利用率显著高于其他土壤(P0.05),碳水化合物类是根际土壤微生物的主要碳源。主成分分析显示,对PC1和PC2起分异作用的主要碳源为碳水化合物类和羧酸类。(2)根际细菌群落结构分析表明,六种土壤样品共检测到31门(亚门)67纲253科400属细菌类群,不同植物根际细菌群落组成相似,但丰度各有差异,厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)为主要优势类群;在纲水平芽孢杆菌纲(Bacilli)相对丰度最高,其次为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和梭菌纲(Clostridia)等;在属水平上,芽孢杆菌属(Bacillus)以极高的丰度(15.57%-53.85%)占据绝对优势,其次为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)和节杆菌属(Arthrobacter)等。六种植物根际细菌的群落结构组成表现为芨芨草和柽柳相似,柳枝稷、苜蓿与枸杞相似,苦豆子则与另外五种差别最大。(3)从六种根际土壤中共分离纯化得到110株细菌,对其进行促生能力的筛选和鉴定。结果表明多数菌株具有一种以上生物学活性和较强的盐碱耐受性,其中有11株在含15%NaCl的培养基中仍能生长,54株菌在pH 12.0的条件下仍然长势良好。分别隶属于5个属,芽孢杆菌属、假单胞菌属、鞘氨醇杆菌属、节杆菌属和中华根瘤菌属,在属水平上多样性单一,芽孢杆菌属和假单胞菌属是六种根际土壤的共有属。(4)选择相互不拮抗的菌株构建了 9组复合菌群,经促生功能的测定和评价,筛选促生能力较好的C3和C8复菌群进行盆栽验证。结果显示,接种2组复合菌都能明显促进苜蓿和柳枝稷幼苗生物量的增长。C3复合菌群对促生效果尤为显著,与对照相比,苜蓿和柳枝稷幼苗株高分别增长了 54.95%和50.96%,地上鲜重增加了113.33%和125.00%,具有开发为微生物复合菌剂的潜能。
【图文】：

曲线,土壤微生物群落,植物根际,多样性指数

２．３．２不同植物根际土壤微生物群落总碳源利用结果分析逡逑采用Ｂｉｏｌｏｇ微平板法对耐盐植物根际土壤与裸地土壤微生物进行了分析，利用不同土壤逡逑ＡＷＣＤ值的３次重复平均值，绘制ＡＷＣＤ值随时间变化的动态曲线（图２－１）。平均颜色变化率逡逑（ＡＷＣＤ）曲线反映土壤细菌在Ｂｉｏｌｏｇ微孔中的生长情况，通常认为，曲线变化幅度较大的土壤样逡逑品中微生物利用碳源的能力较高，也具有比较高的丰富度。如图２－１所示，随着培养时间的延长，逡逑土壤微生物利用碳源的量也随之增加，不同植物根际土壤平均颜色变化率存在较大差异。在４８邋ｈ逡逑之前，ＡＷＣＤ值较低，说明土壤微生物在刚开始阶段对碳源利用程度不高。４８邋ｈ以后，不同土壤逡逑的ＡＷＣＤ值出现变化，苜蓿根际土壤的ＡＷＣＤ值增速明显，表明其土壤微生物利用碳源的能力逡逑加强，生物活性增加。在培养１６８邋ｈ时，所有曲线斜率达到最大，其中苜蓿和芨芨草根际土壤的逡逑增长速率最高，其他四种植物根际土壤增长率相近且低于苜蓿和芨芨草根际土壤，裸地最低，说逡逑明此时苜蓿和芨芨草的根际土壤微生物对碳源的利用远远高于其他植物和裸地

根际土壤,碳源,苦豆子,柳枝稷

可深入了解土壤微生物群落代谢特征。Ｂｉｏｌｏｇ微平板中３１种碳源按化学基团的性质逡逑可以分为碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类、胺类、酚酸类和聚合物类。随着培养时间的延长，逡逑微生物对六类碳源的利用率也在逐渐增加，如图２－２所示，Ｂｉｏｌｏｇ微平板培养１６８邋ｈ时，不同植逡逑物根际土壤微生物对六类碳源利用能力的大小存在差异。苜蓿根际土壤微生物对六类碳源的利用逡逑率显著高于其它土壤，芨芨草根际土壤微生物对胺类和酚酸类的利用很小，但对另外四类碳源的逡逑利用率显著高于柳枝稷、柽柳、苦豆子和枸杞根际土壤微生物。总体上看，，碳水化合物类是六种逡逑耐盐植物根际土壤微生物的主要碳源，其次是羧酸类和氨基酸类，胺类的利用率最低，除去对每逡逑一类碳源利用程度的高低，裸地土壤显示同样的规律。逡逑０．４５「逦１邋０．０９逡逑□苜蓿逡逑０－４０逦－邋■＇逦Ｓ邋友茨草逦－０．０Ｓ逡逑ｄ逦Ｂ柳技稷逡逑ｃ邋°３５逦■逦Ｊ逦０＾逡逑辜邋０．３０逦－，邋ｇ邋ｆ邋目逦□R蒎危埃埃跺澹掊义希渝危苠澹椋耄戾危蒎澹沐危罂喽棺渝危渝义蟰B邋０．２５邋＿邋；邋ｊ邋；逦｜逦１逦□裸激逦－0．0５邋￥逡逑孕；ｂ邋：丨ｇ逦丨；逦争逡逑＾邋０．２０邋－邋！
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S156.4

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