中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (21): 4248-4263.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.007
邵嘉朱(), 吕雯(
), 廖鑫琳, 袁歆瑜, 宋振, 蒋冬花(
)
收稿日期:
2024-07-03
接受日期:
2024-08-06
出版日期:
2024-11-01
发布日期:
2024-11-10
通信作者:
联系方式:
邵嘉朱,E-mail:17857578337@163.com。吕雯,E-mail:1448455655@qq.com。邵嘉朱和吕雯为同等贡献作者。
基金资助:
SHAO JiaZhu(), LÜ Wen(
), LIAO XinLin, YUAN XinYu, SONG Zhen, JIANG DongHua(
)
Received:
2024-07-03
Accepted:
2024-08-06
Published:
2024-11-01
Online:
2024-11-10
摘要:
【目的】植物根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)长期与植物互惠共生,可有效促进植物生长。从大豆根际土壤中筛选鉴定根际促生放线菌并研究其促生机制,以期为微生物菌剂的开发利用打下基础。【方法】采用土壤稀释涂布法、平板划线接种法收集放线菌分离株;利用溶磷、解钾、铁载体检测培养基分析分离株的促生特性;通过显微观察、生理生化试验和多基因序列分析,对目标促生菌进行种类鉴定;设置不同盐浓度(0—10%)对目标分离株进行耐盐性测定;通过盆栽试验检测其对大豆幼苗的促生能力并评估在盐胁迫条件下喷洒该分离株培养液是否可提升大豆植株的抗逆性。【结果】经筛选获得13株PGPR,其中Sg-7分离株不仅具有较强的溶磷、解钾、铁载体和吲哚乙酸(IAA)产生能力,还可有效拮抗丁香假单胞菌大豆致病变种(Pseudomonas syringae pv. glycinea,Psg)。根据形态特征、生理生化、多基因分析将大豆根际促生菌Sg-7鉴定为灰肉色链霉菌(Streptomyces griseocarneus)。灰肉色链霉菌Sg-7最高可耐受7% NaCl,盆栽试验表明该菌株培养液可有效促进大豆种子的萌发以及植株根长、茎粗、鲜重、叶面积等生长指标的提升。在150 mmol·L-1盐胁迫下,浇灌Sg-7培养液50×稀释液可有效提升大豆叶片SOD活性,为盐胁迫处理组的1.84倍;浇灌培养液100×稀释液可提升CAT活性,为盐胁迫处理组的4.33倍;而浇灌培养液10×稀释液POD活性为盐胁迫处理组的1.10倍。Sg-7菌株培养液还可提高大豆植株根系活力,促进叶片中类胡萝卜素含量的增加以抵御逆境胁迫,分别为盐胁迫处理组的3.05和1.12倍。【结论】灰肉色链霉菌Sg-7是一株潜在的植物根际促生菌,具有广阔的开发潜力与应用价值。
邵嘉朱, 吕雯, 廖鑫琳, 袁歆瑜, 宋振, 蒋冬花. 大豆根际促生菌的分离、鉴定及其耐盐促生作用[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4248-4263.
SHAO JiaZhu, LÜ Wen, LIAO XinLin, YUAN XinYu, SONG Zhen, JIANG DongHua. Isolation and Identification of Soybean Rhizosphere Growth-Promoting Bacteria and Their Salt Tolerance and Growth-Promoting Effects[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(21): 4248-4263.
表1
基因扩增及引物序列"
基因 Gene | 引物序列 Primer sequence (5′-3′) |
---|---|
16S rRNA | 27F AGAGTTTGATCCTGGCTCAG 1492R CTACGGCTACCTTGTTACGA |
recA | recA F CCGCRCTCGCACAGATTGAACGSCAATTC recA R GCSAGGTCGGGGTTGTCCTTSAGGAAGTTGCG |
rpoB | rpoB F GAGCGCATGACCACCCAGGACGTCGAGGC rpoB R CCTCGTAGTTGTGACCCTCCCACGGCATGA |
gyrB | gyrB F GAGGTCGTCATGACCCAGCA gyrB R GTCTTGGTCTGGCCCTCGAACTG |
表2
13株代表性放线菌分离株促生特性"
分离株编号 Isolate number | 固氮Nitrogen fixation | 溶磷Phosphorus solubilization | 解钾Potassium solubilization | 产铁载体Siderophore production | 产吲哚乙酸 IAA production |
---|---|---|---|---|---|
Sg-7 | - | ++ | +++ | ++ | +++ |
Sc-8 | ++ | + | - | + | - |
Sl-9 | - | + | + | - | - |
Sv-9 | ++ | - | - | - | - |
Sn-1 | + | + | - | - | + |
Sa-4 | ++ | - | + | + | - |
Sb-17 | - | - | + | ++ | - |
Sl-10 | ++ | + | - | + | - |
Sc-7 | - | + | + | + | - |
Sm-11 | + | + | - | - | + |
Sc-2 | - | + | + | + | - |
St-4 | + | + | - | - | + |
Sw-6 | ++ | - | + | ++ | - |
表3
Sg-7分离株在不同鉴别培养基上的生长情况"
特征性培养基 Characteristic medium | 气生菌丝 Aerial mycelium | 基内菌丝 Substrate mycelium | 可溶性色素 Soluble pigment |
---|---|---|---|
无机盐淀粉琼脂ISP4 | 白色White | 白色White | - |
甘油天门冬素ISP5 | 黄褐色Yellow brown | 黄色Yellow | - |
马铃薯葡萄糖琼脂PDA | 白色White | 黑色Black | 黄色Yellow |
察氏Cha’s | 黄色Yellow | 黄色Yellow | - |
葡萄糖天门冬素琼脂 Glucose asparagine agar | 黄色Yellow | 黄棕色Yellow brown | - |
克氏1号Keshi No. 1 | 黄色Yellow | 褐色Brown | - |
表5
Sg-7分离株与标准菌株碳源、氮源利用情况比较"
碳源种类 Carbon source | Sg-7分离株 Sg-7 isolate | 标准菌株 <BOLD>S</BOLD>tandard strain | 氮源种类 Nitrogen source | Sg-7分离株 Sg-7 isolate | 标准菌株 <BOLD>S</BOLD>tandard strain | |
---|---|---|---|---|---|---|
葡萄糖Glucose | + | + | 蛋白胨Peptone | + | + | |
α-乳糖α-lactose | - | + | KNO3 | + | + | |
L-鼠李糖L-rhamnose | + | - | (NH4)2SO4 | + | + | |
D-木糖D-xylose | - | - | 甲硫氨酸Methionine | + | + | |
蔗糖Sucrose | - | - | 赖氨酸Lysine | + | - | |
D-麦芽糖D-maltose | + | + | 亮氨酸Leucine | + | - | |
肌醇Inositol | + | + | 组氨酸Histidine | + | + |
图7
Sg-7培养液对大豆种子萌发率的影响 CK:清水对照组Water control;T1—T3:分别为Sg-7培养液10×、50×、100×稀释液10×, 50× and 100× dilution of Sg-7 culture fluid;T4—T6:分别为高氏1号培养液10×、50×、100×稀释液10×, 50× and 100× dilution of Gause No. 1 liquid media。图8、图9同The same as Fig. 8, Fig. 9 图中误差线代表标准差,柱上不同小写字母表示在 P<0.05 水平差异显著The error bars in the figure represent the standard deviation (SD), and different lowercases on the bars indicate significant differences at P<0.05 level。图8同The same as Fig. 8"
[1] |
张晓佳, 卢亚军, 张文晋, 张瑜, 崔高畅, 郎多勇, 张新慧. 抗旱耐盐菌剂的制备及其对甘草种子萌发的影响. 生物技术通报, 2020, 36(9): 180-193.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0120 |
|
|
[2] |
宋燕飞, 金忠华, 孙丹丹. 盐碱胁迫下复合微生物菌剂对玉米根系性状的影响. 杂粮作物, 2008, 28(3): 160-162.
|
|
|
[3] |
李欣. 微生物菌剂对盐碱胁迫下玉米幼苗的促生效果研究[D]. 泰安: 山东农业大学, 2022.
|
|
|
[4] |
张晓丽, 王国丽, 常芳弟, 张宏媛, 逄焕成, 张建丽, 王婧, 冀宏杰, 李玉义. 生物菌剂对根际盐碱土壤理化性质和微生物区系的影响. 生态环境学报, 2022, 31(10): 1984-1992.
doi: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.10.006 |
|
|
[5] |
|
[6] |
吕亮雨, 段国珍, 苏彩风, 郭寰, 樊光辉. 木霉菌微生物菌剂对枸杞生长及土壤性状的影响. 沈阳农业大学学报, 2022, 53(4): 476-482.
|
|
|
[7] |
张新飞, 佘木子, 李晗玉, 敬松, 姜惠娜, 高浩, 朱延晓, 付娟娟. 琥珀酸黄杆菌促生机理及其对多年生黑麦草生长和抗逆性的生理调控作用. 草地学报, 2021, 29(8): 1704-1711.
doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2021.08.013 |
|
|
[8] |
|
[9] |
孙韵雅, 陈佳, 王悦, 程济南, 韩庆庆, 赵祺, 李惠茹, 李慧萍, 何傲蕾, 缑晶毅, 吴永娜, 牛舒琪, 索升州, 李静, 张金林. 根际促生菌促生机理及其增强植物抗逆性研究进展. 草地学报, 2020, 28(5): 1203-1215.
doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2020.05.004 |
|
|
[10] |
|
[11] |
乔美霞, 杨珍平, 闫霞, 马延玲, 刘玉涛, 高志强, 陈杰. 微白黄链霉菌对谷子萌发及拔节期生长的作用及机制. 核农学报, 2023, 37(2): 370-378.
doi: 10.11869/j.issn.1000-8551.2023.02.0370 |
|
|
[12] |
胡小京, 敖飞雄, 石乐娟, 彭强, 李欣, 周小会, 陈孝玉龙. 两株链霉菌对非洲菊生长和生理生化指标的影响. 应用生态学报, 2021, 32(9): 3321-3326.
doi: 10.13287/j.1001-9332.202109.029 |
|
|
[13] |
王鹤, 彭楚, 来航线, 韦小敏, 姜影影. 太白山土壤放线菌分离方法及生态分布规律. 干旱地区农业研究, 2017, 35(5): 107-114.
|
|
|
[14] |
|
[15] |
王海德. 溶磷解钾菌株的筛选及培养基优化[D]. 泰安: 山东农业大学, 2018.
|
|
|
[16] |
宁楚涵, 李文彬, 张晨, 刘润进. 定殖植物根内和根围放线菌的分离鉴定及其体外抑菌促生效应. 微生物学报, 2019, 59(10): 2024-2037.
|
|
|
[17] |
doi: 10.1016/0003-2697(87)90612-9 pmid: 2952030 |
[18] |
白娟娈. 苏北海岸带典型盐生植物根际放线菌多样性及其耐盐促生作用研究[D]. 徐州: 江苏师范大学, 2017.
|
|
|
[19] |
张秀娟, 安丽芸, 刘勇, 刘菊, 李君剑. 基于梯度稀释法分析细菌多样性对土壤碳代谢的影响. 生态学报, 2020, 40(3): 768-777.
|
|
|
[20] |
黄臣, 杨凯元, 高鹏, 梁银萍, 韩玲娟, 赵祥. 达乌里胡枝子根际解磷细菌的筛选、鉴定及特性研究. 草地学报, 2022, 30(9): 2345-2355.
doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2022.09.014 |
doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2022.09.014 |
|
[21] |
于鑫焱. 高产铁载体假单胞菌HYS铁载体合成调控机理研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2014.
|
|
|
[22] |
王西祥, 徐坤, 张冬梅, 杜秉海, 杨倩倩, 胡秀娜, 丁延芹. 5株生姜促生菌的初步鉴定及产IAA和抑菌能力测定. 山东农业科学, 2015, 47(1): 36-40, 46.
|
|
|
[23] |
王炫栋, 宋振, 兰赫婷, 江樱姿, 齐文杰, 刘晓阳, 蒋冬花. 杨梅园土壤优势放线菌的分离及其防病促生功能. 中国农业科学, 2023, 56(2): 275-286. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.02.006.
|
|
|
[24] |
东秀珠, 蔡妙英. 常见细菌系统鉴定手册. 北京: 科学出版社, 2001: 140-176.
|
|
|
[25] |
郭银平, 黄英. 链霉菌看家基因引物的设计与验证. 微生物学报, 2007, 47(6): 1080-1083.
|
|
|
[26] |
刘诗琪, 张金峰, 孟泽洪, 李帅, 周玉锋. 一株拮抗茶炭疽病(Colletotrichum camelliae)的放线菌的分离及初步鉴定. 分子植物育种, http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20230822.1406.004.html.
|
|
|
[27] |
郁进元, 何岩, 赵忠福, 王栋. 长宽法测定作物叶面积的校正系数研究. 江苏农业科学, 2007(2): 37-39.
|
|
|
[28] |
程云龙. 烟草黑胫病菌有效杀菌剂的筛选及抗药性风险分析[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2021.
|
|
|
[29] |
杜兴翠. NO对非洲菊切花衰老的影响及作用机理的研究[D]. 杭州: 浙江农林大学, 2012.
|
|
|
[30] |
|
[31] |
杜建雄, 任尉香, 张淑卿, 李剑峰, 周丕飞. 汞胁迫对草坪草及牧草幼苗生理及养分积累特性的影响. 贵州农业科学, 2021, 49(7): 18-25.
|
|
|
[32] |
秦文文, 梁剑平, 郝宝成, 尚若锋, 王学红, 黄鑫, 衣云鹏, 刘宇. 茶树油对5种常见致病菌的体外抑菌作用研究. 黑龙江畜牧兽医, 2017(11): 195-199.
|
|
|
[33] |
张亮, 盛浩, 袁红, 周清, 张杨珠, 李华兴. 根际促生菌防控土传病害的机理与应用进展. 土壤通报, 2018, 49(1): 220-225.
|
|
|
[34] |
|
[35] |
孟静, 张丽慧, 白变霞, 任嘉红. 一株党参根际促生长菌的促生长特性及其挥发性物质对农作物生长的影响. 中国农学通报, 2023, 39(30): 123-131.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0959 |
|
|
[36] |
韩丽珍, 刘畅, 周静. 接种促生菌对花生根际土壤微生物及营养元素的影响. 基因组学与应用生物学, 2019, 38(7): 3065-3073.
|
|
|
[37] |
|
[38] |
doi: 10.1146/annurev.micro.62.081307.162918 pmid: 19575558 |
[39] |
|
[40] |
|
[41] |
|
[42] |
赵忠娟, 杨凯, 扈进冬, 魏艳丽, 李玲, 徐维生, 李纪顺. 盐胁迫条件下哈茨木霉ST02对椒样薄荷生长及根区土壤理化性质的影响. 生物技术通报, 2022, 38(7): 224-235.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-1251 |
|
|
[43] |
廖鑫琳, 郭鑫, 杨季学, 邵嘉朱, 袁歆瑜, 胡佳燕, 陈晓晓, 蒋冬花. 拮抗青枯雷尔氏菌的放线菌筛选及其防病作用. 中国农业科学, 2024, 57(7): 1319-1334. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.009.
|
|
|
[44] |
|
[1] | 熊楚雯, 郭智滨, 周强华, 程艳波, 马启彬, 蔡占东, 年海. 大豆转录因子NAC1耐低磷胁迫的功能研究[J]. 中国农业科学, 2024, 57(3): 442-453. |
[2] | 裴书瑶, 曹红霞, 张泽宇, 赵方洋, 李志军. 盆栽番茄对NaCl和Na2SO4微咸水灌溉的生理响应[J]. 中国农业科学, 2024, 57(3): 570-583. |
[3] | 吴传磊, 胡晓渝, 王伟, 苗龙, 白鹏宇, 王郭伋, 李娜, 舒阔, 邱丽娟, 王晓波. 大豆油分相关功能基因分子标记开发与鉴定及优异等位变异聚合分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(22): 4402-4415. |
[4] | 董奎军, 张亦涛, 刘瀚文, 张继宗, 王伟军, 温延臣, 雷秋良, 文宏达. 玉米大豆间作减量施氮对当季作物农艺性状、经济效益和后茬小麦产量的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(22): 4495-4506. |
[5] | 夏杨, 韩光杰, 李传明, 刘琴, 张楠, 黄立鑫, 陆玉荣, 徐彬, 徐健. 大豆-玉米带状复合种植模式下草地贪夜蛾的生存适应性和危害性[J]. 中国农业科学, 2024, 57(20): 4035-4044. |
[6] | 代瑛姿, 郭宏扬, 杨志峰, 王宪璞, 许丽丽. 葡萄转录因子VvERF2耐盐功能鉴定[J]. 中国农业科学, 2024, 57(2): 336-348. |
[7] | 尹军良, 李婧怡, 韩硕, 杨培华, 马佳伟, 刘奕清, 胡海骏, 朱永兴. 生姜NHX基因家族成员鉴定及其在硅缓解盐胁迫中的表达特征[J]. 中国农业科学, 2024, 57(19): 3848-3869. |
[8] | 胡雪洁, 刘路平, 王凤敏, 韩玉华, 孙宾成, 马启彬, 黄志平, 冯燕, 陈强, 杨春燕, 张孟臣, 张锴, 秦君. 利用大豆生育期基因E1和E2构建适宜不同生态区的ms1基础轮回群体[J]. 中国农业科学, 2024, 57(17): 3305-3317. |
[9] | 杨立达, 彭新月, 朱文雪, 赵静, 袁晓婷, 林萍, 罗凯, 李易玲, 罗春明, 李雨泽, 杨文钰, 雍太文. 秸秆还田与灌溉方式对大豆玉米带状间作出苗及幼苗生长的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(17): 3366-3383. |
[10] | 陈文杰, 陈渊, 韦清源, 汤复跃, 郭小红, 陈淑芳, 覃夏燕, 韦荣昌, 梁江. 利用高世代转录组测序挖掘控制南方大豆皱叶症候选基因[J]. 中国农业科学, 2024, 57(15): 2914-2930. |
[11] | 苗龙, 舒阔, 胡彦姣, 黄茹, 何艮华, 张文明, 王晓波, 邱丽娟. 大豆种子硬实突变体Mzp661的鉴定和基因定位[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2065-2078. |
[12] | 张玉梅, 丁文涛, 蓝新隆, 李清华, 胡润芳, 郭娜, 林国强, 赵晋铭. 大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖含量的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2079-2091. |
[13] | 苗龙, 杨蕾, 许竞好, 李娜, 王飞宇, 邱丽娟, 王晓波. 大豆芽期拟茎点种腐病鉴定体系构建及抗性种质筛选[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2092-2101. |
[14] | 寿鑫月, 刘智, 陈玥含, 李晨辉, 孙宾成, 孙如建, 韩德志, 鹿文成, 申永辉, 王晓波, 闫龙. 冀北坝上大豆结瘤相关性状全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2102-2113. |
[15] | 周也莹, 谢子文, 钟培阁, 李双伟, 马韫韬. 基于功能-结构模型的玉米大豆间作不同行向辐射分布研究[J]. 中国农业科学, 2024, 57(10): 1882-1899. |
|