AM真菌与解磷细菌相互作用提高有机磷利用效率的机理

发布时间：2017-12-21 20:40

  本文关键词：AM真菌与解磷细菌相互作用提高有机磷利用效率的机理　出处：《中国农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：丛枝菌根(AM)真菌在土壤中产生大量根外菌丝,分泌含碳化合物吸引其它土壤微生物在菌丝际定殖。菌丝际土壤微生物和AM真菌存在密切的关系,深刻影响着AM真菌生态功能的发挥。土壤中40%以上的可培养细菌具备活化有机磷的能力,这些解磷细菌同AM真菌的相互作用可能在土壤有机磷的活化利用过程中发挥着重要作用。本研究应用分室根盒、分隔培养皿培养整株植物、分隔培养皿培养毛根三种体系,在土壤培养和培养基无菌培养条件下,选用AM真菌Rhizophagus intraradices BEG 141、Rhizophagus irregularis DAOM 197198和解磷细菌Bacillus megaterium C4、Rahnella aquatilis HX2,从土壤生物化学过程、微生物生理生化和基因表达的不同层面,系统研究了AM真菌与菌丝际解磷细菌相互作用的具体过程以及互作对土壤有机磷活化和植物吸收磷的影响,主要得到以下结果：(1)AM真菌菌株R. irregularis DAOM 197198不具备活化有机磷的能力,解磷细菌在有机磷活化过程中发挥作用。有机磷经磷酸酶水解释放出无机磷后才能被AM真菌吸收,然而在无菌培养体系下排除其它微生物干扰,发现AM真菌不能改变培养基中磷酸酶活性；而解磷细菌显著提高了磷酸酶活性,增强了有机磷活化。(2)AM真菌菌丝分泌物含有相当浓度的含碳(约4 mM)化合物,通过提高解磷细菌分泌的磷酸酶活性增强其活化有机磷的能力。一方面,菌丝分泌物作为碳源增加解磷细菌数目；另一方面,菌丝分泌物中的果糖作为信号分子在短时间内刺激解磷细菌磷酸酶蛋白基因表达。(3)解磷细菌可以增强AM真菌根外菌丝吸收和转运无机磷的能力。一方面,解磷细菌刺激AM真菌根外菌丝生长,增加菌丝吸收磷的范围；另一方面,解磷细菌提高菌丝表面磷高亲和力转运蛋白基因和液泡内polyP合成酶基因的表达。(4)菌丝际土壤C：P比可以调节AM真菌-解磷细菌间的互作关系。当土壤有效磷浓度比较低时,尽管解磷细菌也能活化有机磷,但由于细菌自身对磷的需求,同AM真菌发生竞争将土壤磷生物固定,使活化出的无机磷不能被AM真菌吸收。添加适量的无机磷降低土壤碳磷比,可以缓解解磷细菌和AM真菌对磷的竞争,AM真菌菌丝可以吸收解磷细菌活化出的无机磷,提高植物磷含量。本研究通过三种培养体系,系统研究了AM真菌-解磷细菌间相互作用提高有机磷利用效率的机理,提高了对AM真菌生态功能和菌丝际微生物相互作用的认识。同时,本研究发现添加适量无机磷可以调节AM真菌-解磷细菌间的关系,这对于将来通过调控农田生态系统中土著AM真菌来提高土壤有机磷利用效率可能具有重要意义。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S154.3

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本文编号：1317124