吲哚乙酸（IAA）产生菌的筛选鉴定及生物炭负载菌株的研究

发布时间：2020-11-20 23:52

　　 近年来,化肥的施用量逐年增长,施用过多的化肥导致了严重的环境问题,包括土壤板结、肥力下降、水体富营养化等。利用微生物肥料可以增加作物产量的同时,也能减少化肥的用量和环境的污染。吲哚乙酸(IAA)作为一种重要的植物激素,能够促进植物的生长,利用IAA产生菌作为微生物肥料具有重要的生产意义。生物炭是一种重要的土壤改良剂,能够直接或者间接地影响土壤中的微生物。将生物炭作为IAA产生菌的载体可以提高IAA产生菌在土壤中的活性,提高IAA产生菌作为微生物菌肥在土壤中肥效。因此本研究主要目的是筛选高效的IAA产生菌,并对其促生效果进行验证;研究生物炭对土壤中微生物多样性的影响,为其环境友好功能提供理论依据;同时,将筛选的IAA产生菌负载生物炭上,探究生物炭-IAA产生菌复合体在土壤中合成IAA的变化情况。研究结果如下:1)本研究从水稻根际共筛选到95株菌株,Salkowski试剂检测发现有30株菌株发酵液能发生显色反应,其中有6株显色最为显著,进一步用高效液相色谱法确认这6株能够合成IAA,其中A5、A48和A60表达合成IAA的浓度都在4mg/L左右。通过水稻种子的萌发实验和幼苗的促生实验中,A48和A60菌株的促生效果综合来看是最显著的,既高效表达IAA,也能促进叶长和叶干重的增加。通过NCBI数据库比对16SrRNA基因序列,发现筛选的这六株IAA产生菌主要为四个属:Bacillus、Agrobacterium、Pseudomonas 和 Aeromonas。2)结合内标菌株和高通量测序的方法,研究了生物炭对根际和非根际土壤中微生物绝对丰度和群落组成的变化。结果表明,生物炭对根际和非根际土壤中微生物都会产生影响,其中,根际土壤中微生物对生物炭的响应比非根际明显。添加生物炭处理增加了根际土壤中门水平下Actinobacteria和Planctomycetes的绝对丰度,而同样在门水平,生物炭处理对非根际土壤中细菌门水平的绝对丰度没有影响。LEfSe结果也表明,在根际土壤中有响应的微生物的种类明显比非根际土壤中要多。生物炭通过影响土壤理化性质(含水量和有效钾)和植物指标(根的生物量),从而间接影响土壤中细菌群落结构分布。3)将松木生物炭作为IAA产生菌的载体制备菌株-生物炭复合体添加到土壤中,研究其对IAA产生菌在土壤中合成IAA的作用效果。结果表明IAA产生菌能够负载到松木生物炭材料表面和间隙。在28天的培养实验中,A60菌株-生物炭复合体处理IAA的产量在0-7天比其他处理都要高,说明生物炭作为菌株载体能够在短时间内促进菌株合成IAA。在第7天以后逐步减少到接近于Omg/kg,说明生物炭作为IAA产生菌载体在本实验中只能产生短期效果,不能长期稳定保持其活性。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S156.2
【部分图文】：

从大田种植大豆初期添加生物炭，到大豆成熟期四个月后，土壤中细菌群落??结构发生了明显的变化。聚类分析结果看出在根际和非根际土壤中添加和不添加??生物炭处理细菌群落结构明显是不同的（图３．３ａ）。同时，在不基于丰度信息的??ＵＵＦＰｃｏＡｓ的结果中，前两个主成分因素解释了微生物群落结构３７．１９％的变量。??添加和不添加生物炭处理的细菌群落结构在第一主成分因素上分开，根际和非根??际土壤在第二主成分因素上分开（图３．３ｂ）。在基于丰度信息ＷＵＦＰｃｏＡｓ的结果??中，前两个主成分因素总共解释了?７３．５４％的变量，表明不同处理下细菌群落结??构之间的差异同样非常明显（图３．３ｃ）。??以上结果说明，生物炭对土壤中微生物群落有显著影响，与之前的研究结果??一致（Ｎｉｅｌｓｅｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１４；?Ｄａｉ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１６）。在种植甜玉米的土壌中，与传统施肥??处理相比

在根际和非根际土壤中细菌对生物炭的响应是不同的（Ｄａｉｅｔａｌ．，２０１６），在??本研究中主要表现在：第一，根际响应的细菌种类和非根际响应的细菌种类不同，??在生物炭处理的根际土壌中￡７似户／训ｃ如??和门水平的绝对丰度发生显著增多，而在非根际土??壤中生物炭处理只对门水平的绝对丰度产生了显著变化（图３．４）。??同样，Ｚｈａｎｇ等（２０１７）的研究中生物炭的处理下也有几种细菌的丰度在根际土??壌中显著增多（比如：尸纪ｒ／ａ，?也ｋｃ化ｒ／ａ和??Ｋｅｒｒｗｒａｗ／ｃｒｏ６／ａ）。第二，根际土壤中有响应的微生物的种类数目比非根际土壤中??多（图３．４，图３．５，表３．１），表明根际土壤中细菌对生物炭的响应比非根际明显。??某些有响应的细菌常常和养分循环有关，例如，科水平的办的绝??对丰度发生了显著变化（表３．１），并且５ｍ办是与碳、氮循环有关的??３９??

生物炭能够提高土壤的ｐＨ，与此同时，土壤中微生物群落结构组成也会??发生改变（Ｔａｋｅｔａｎｉｅｔａｌ．，２０１３）。在本实验中，细菌群落结构的变化与土壤和植??物指标也有明显的相关性（图３．６）。冗余分析（ＲＤＡ）前两个环境因子总共解释??了土壤细菌群落结构变化原因的７０．４８％。其中，含水量指标与ＲＤＡ１轴夹角最??小，成显著正相关，ＲＤＡ１解释了土壤细菌群落结构变化原因的４９．９３％。根生物??量、有效钾和可溶性有机碳与ＲＤＡ２轴的夹角较小，呈显著正相关，ＲＤＡ２解释??了总的变化率的２０．５５％?（图３．６ａ）。典型相关分析（ＶＰＡ）用来计算土壤理化因??子和生物量对细菌群落结构变化的解释量（图３．６ｂ）
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本文编号：2892198