薄层菌L28的分离鉴定及其对马铃薯快繁苗生长的促进作用
发布时间：2021-11-20 07:09
【背景】薄层菌（Hymenobacter）是不利生长环境（如营养贫瘠的荒漠土壤）中的优势细菌类群,目前对该类菌的研究集中于分离鉴定,尚无对植物促生相关的研究报道。【目的】从浑善达克荒漠土壤分离鉴定细菌,并分析菌株对马铃薯快繁苗生长的影响。【方法】基于选择性培养基,以涂布划线方法进行细菌的分离培养;扩增16SrRNA基因并测序,分析序列相似性和系统发育,并参考形态和生理生化特征对菌株进行初步分类鉴定;以选择性培养基或比色法等方法对纯培养物进行促生性状分析;采用MS固体培养基分析菌株对马铃薯快繁苗生长的影响。【结果】分离得到一株编号为L28的细菌,其16S rRNA基因序列与Hymenobacter koreensis GYR3077T的相似性最高,为96.46%;菌株L28具有固氮、解磷酸钙-磷、解植酸磷-磷、产吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid,IAA）（7.51 mg/L）、产铁载体（D/d为2.47）和有1-氨基环丙烷羧酸（1-amino-cyclopropane-1-carboxylicacid,ACC）脱氨酶活性等多种植物促生特性;接种L28相比不接种显著...
【文章来源】：微生物学通报. 2020,47(12)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
菌株L28基于16S rRNA基因的系统发育进化树
接种菌株L28能显著促进培养于组培瓶里的马铃薯快繁苗的生长(图2，表2):p L28 (接种菌株L28)处理相比CK (未接菌的对照)的株高、根长、节点数、茎粗、根干重和茎干重分别增加79.47%、36.03%、28.57%、31.73%、234.94%、84.75%，差异达到了显著水平(P<0.05)。另外，p L28所繁育出的快繁苗在移苗后盆栽马铃薯苗相比CK的株高、节点数、根茎干重以及种薯的数量和重量均有提高(图3和表3)，分别提高了4.97%、8.77%、6.62%、53.10%、40%、181.87%，其中种薯的数量和重量差异都达到了显著水平(P<0.05)。
激素是调控克隆植物发育的重要物质[18]。生长素(如IAA)可调控植物细胞的分裂，促进植物根系发育；ACC脱氨酶可降解乙烯合成前体，抑制乙烯的产生而防止植物老化死亡，有助于植物抵抗逆境、促进生长[19]。真菌常是农业生产和生态系统中最主要的植物病原微生物[20]。铁载体除了像固氮和解磷功能可增加对植物铁的供给外，还因其螯合铁离子后不能被真菌吸收而具有了抑制植物病原真菌的能力[21]。矿物质营养，如氮素形态和水平对马铃薯快繁苗等的生长发育有重要影响[22-23]。本研究从浑善达克荒漠分离得到的菌株L28在相应选择性培养基上生长迅速、菌量多，具有较强的固氮潜力及解磷和产铁载体等能力，可能是其适应荒漠土壤营养贫瘠的表型特征之一；但菌株L28不具有产NH3能力，不能分泌NH3直接提升环境氮素水平，而其他能力，特别是产植物激素IAA和具有ACC脱氨酶活性，也使其具有了促进植物生长的潜力。目前尚未见Hymenobacter菌促进植物生长的相关研究报道。在自然环境中，根际微生物在确保植物良好生长发育中起关键作用[24]。但传统观点认为以植物组织进行离体培养快繁苗时有微生物的存在是有害的，要进行无菌操作；而快繁苗从无菌环境移栽到土壤中时易受生物和非生物胁迫影响，环境适应性差而使生长发育不良，甚至死亡[25]。研究表明，在组织培养时接种合适的微生物会促进快繁苗生长，提高育苗质量，使移栽成活率提高，也使得最终产量和品质提升[6,24-26]，应用潜力巨大[27]。以快繁苗繁育脱毒高质的种薯是当前马铃薯生产中常用的技术[28]，相关技术还有许多方面可以改进和提高[29-30]。目前仅有Azosprillum brasilense被报道接种于组培阶段的马铃薯快繁苗，促进了快繁苗根系更长、节点数增加[6]。类似地，本研究接种菌株L28于组培阶段的马铃薯快繁苗同样显著提高了快繁苗的根长、节点数，此外还使得其茎粗和地上地下生物量(干重)明显增加(图2，表2)；移栽后快速适应环境(数据未列：3-5 d，为对照的一半)，种薯的数量和重量都大幅提高(图3，表3)。马铃薯快繁苗茎段繁殖中每个茎段需含至少1个节点，节点数的增加显然会提高繁殖量，提升繁殖速率和效率，促进节点数的效果也意味着移栽后可能产生更多匍匐茎，增加种薯形成几率；而根长和茎粗是提高移栽成活率及后续稳定生长的基础[6]。本研究并未对接种后菌株L28在马铃薯苗上的定殖作分析，但菌株L28具有较强的多种植物促生特性可能会改变快繁苗培养环境。例如，可能通过合成IAA刺激马铃薯快繁苗生根，促进营养吸收，以及ACC脱氨酶的作用降低乙烯对生长的抑制等，而最终表现为对快繁苗生长的促进；然而移栽后的接种则还有可能与菌株L28的固氮和解磷功能及提升土壤中氮和磷的营养供给有关。但是，菌株L28促进马铃薯快繁苗生长和种薯形成的具体机制还有待进一步的深入研究和探讨。
本文编号：3506822
【文章来源】：微生物学通报. 2020,47(12)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
菌株L28基于16S rRNA基因的系统发育进化树
接种菌株L28能显著促进培养于组培瓶里的马铃薯快繁苗的生长(图2，表2):p L28 (接种菌株L28)处理相比CK (未接菌的对照)的株高、根长、节点数、茎粗、根干重和茎干重分别增加79.47%、36.03%、28.57%、31.73%、234.94%、84.75%，差异达到了显著水平(P<0.05)。另外，p L28所繁育出的快繁苗在移苗后盆栽马铃薯苗相比CK的株高、节点数、根茎干重以及种薯的数量和重量均有提高(图3和表3)，分别提高了4.97%、8.77%、6.62%、53.10%、40%、181.87%，其中种薯的数量和重量差异都达到了显著水平(P<0.05)。
激素是调控克隆植物发育的重要物质[18]。生长素(如IAA)可调控植物细胞的分裂，促进植物根系发育；ACC脱氨酶可降解乙烯合成前体，抑制乙烯的产生而防止植物老化死亡，有助于植物抵抗逆境、促进生长[19]。真菌常是农业生产和生态系统中最主要的植物病原微生物[20]。铁载体除了像固氮和解磷功能可增加对植物铁的供给外，还因其螯合铁离子后不能被真菌吸收而具有了抑制植物病原真菌的能力[21]。矿物质营养，如氮素形态和水平对马铃薯快繁苗等的生长发育有重要影响[22-23]。本研究从浑善达克荒漠分离得到的菌株L28在相应选择性培养基上生长迅速、菌量多，具有较强的固氮潜力及解磷和产铁载体等能力，可能是其适应荒漠土壤营养贫瘠的表型特征之一；但菌株L28不具有产NH3能力，不能分泌NH3直接提升环境氮素水平，而其他能力，特别是产植物激素IAA和具有ACC脱氨酶活性，也使其具有了促进植物生长的潜力。目前尚未见Hymenobacter菌促进植物生长的相关研究报道。在自然环境中，根际微生物在确保植物良好生长发育中起关键作用[24]。但传统观点认为以植物组织进行离体培养快繁苗时有微生物的存在是有害的，要进行无菌操作；而快繁苗从无菌环境移栽到土壤中时易受生物和非生物胁迫影响，环境适应性差而使生长发育不良，甚至死亡[25]。研究表明，在组织培养时接种合适的微生物会促进快繁苗生长，提高育苗质量，使移栽成活率提高，也使得最终产量和品质提升[6,24-26]，应用潜力巨大[27]。以快繁苗繁育脱毒高质的种薯是当前马铃薯生产中常用的技术[28]，相关技术还有许多方面可以改进和提高[29-30]。目前仅有Azosprillum brasilense被报道接种于组培阶段的马铃薯快繁苗，促进了快繁苗根系更长、节点数增加[6]。类似地，本研究接种菌株L28于组培阶段的马铃薯快繁苗同样显著提高了快繁苗的根长、节点数，此外还使得其茎粗和地上地下生物量(干重)明显增加(图2，表2)；移栽后快速适应环境(数据未列：3-5 d，为对照的一半)，种薯的数量和重量都大幅提高(图3，表3)。马铃薯快繁苗茎段繁殖中每个茎段需含至少1个节点，节点数的增加显然会提高繁殖量，提升繁殖速率和效率，促进节点数的效果也意味着移栽后可能产生更多匍匐茎，增加种薯形成几率；而根长和茎粗是提高移栽成活率及后续稳定生长的基础[6]。本研究并未对接种后菌株L28在马铃薯苗上的定殖作分析，但菌株L28具有较强的多种植物促生特性可能会改变快繁苗培养环境。例如，可能通过合成IAA刺激马铃薯快繁苗生根，促进营养吸收，以及ACC脱氨酶的作用降低乙烯对生长的抑制等，而最终表现为对快繁苗生长的促进；然而移栽后的接种则还有可能与菌株L28的固氮和解磷功能及提升土壤中氮和磷的营养供给有关。但是，菌株L28促进马铃薯快繁苗生长和种薯形成的具体机制还有待进一步的深入研究和探讨。
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