





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (8): 1697-1711.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.08.008
米春晓1,2(
), 张强1,2, 郭佳祺1,2, 樊林染1,2, 李睿颖1,2, 张艳军1,2, 张贵龙1,2, 王慧1,2,*(
), 赵建宁1,2,*(
)
收稿日期:2025-12-29
接受日期:2026-02-08
出版日期:2026-04-16
发布日期:2026-04-21
通信作者:
联系方式:
米春晓,E-mail:872604507@qq.com。
基金资助:
MI ChunXiao1,2(
), ZHANG Qiang1,2, GUO JiaQi1,2, FAN LinRan1,2, LI RuiYing1,2, ZHANG YanJun1,2, ZHANG GuiLong1,2, WANG Hui1,2,*(
), ZHAO JianNing1,2,*(
)
Received:2025-12-29
Accepted:2026-02-08
Published:2026-04-16
Online:2026-04-21
摘要:
【目的】入侵植物根际土壤中可能蕴藏丰富的溶磷微生物资源,本研究旨在从其根际土壤中分离筛选高效溶磷菌株,为土壤改良和农业可持续发展挖掘具有应用潜力的功能菌株。【方法】以不同生境采集的10份入侵植物根际土壤样品为材料,基于溶磷固体培养基平板筛选和钼锑抗比色法获得高效溶磷菌株并进行分子鉴定,对鉴定出的新菌株进行溶磷能力测定及全基因组测序分析,通过序列组装、基因功能注释、挖掘潜在的磷循环相关功能基因簇及作用机制,分析其磷素利用潜能。【结果】从不同入侵植物根际土壤分离得到16株高效溶磷菌株,经16S rDNA鉴定获得两株新菌,分别命名为IPSM-1和IPSM-2。溶磷量测定结果表明,两株菌的溶磷效率差异显著,IPSM-2的溶磷量高达448.82 mg·L-1,显著高于IPSM-1的243.00 mg·L-1。利用MEGA软件邻接法构建系统进化树,证实了菌株IPSM-1与IPSM-2分别隶属于巨大普里斯特氏菌属(Priestia)和假单胞菌属(Pseudomonas)。采用溶磷圈法评估其溶磷能力,培养10 d后,IPSM-1与IPSM-2的溶磷圈直径与菌落直径之比(D/d)分别为2.07和2.41,结合菌株生长曲线测定结果表明,IPSM-1具有更优的生长特性,而IPSM-2显示出更强的溶磷潜力。通过扫描电镜观察发现两株菌在菌落形态、细胞结构及生长特性方面亦呈现明显差异。全基因组分析显示,IPSM-1基因组大小为5 961 332 bp,GC含量为37.48%,其功能基因在碳水化合物代谢、氨基酸转运及信号转导等通路中显著富集,同时富含磷酸化相关功能基因。IPSM-2 基因组大小为8 746 878 bp,GC含量达67.15%,除在上述代谢与信号通路中基因富集程度更高外,其跨膜运输、金属离子结合相关的基因数量也显著多于IPSM-1,并含有较完整的有机酸合成与分泌基因簇。【结论】获得的两株新型溶磷菌株IPSM-1、IPSM-2具有较高的溶磷效率。其中,IPSM-1可能主要通过胞内磷代谢途径实现溶磷作用,更适合长期低磷胁迫环境;IPSM-2通过分泌有机酸、螯合金属离子等多途径协同溶磷,从而表现出更强的溶磷能力,二者可为开发高效微生物菌肥提供优良的菌种资源。
米春晓, 张强, 郭佳祺, 樊林染, 李睿颖, 张艳军, 张贵龙, 王慧, 赵建宁. 入侵植物根际溶磷菌的分离鉴定及全基因组测序分析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(8): 1697-1711.
MI ChunXiao, ZHANG Qiang, GUO JiaQi, FAN LinRan, LI RuiYing, ZHANG YanJun, ZHANG GuiLong, WANG Hui, ZHAO JianNing. Isolation, Identification and Whole-Genome Sequencing Analysis of Phosphate-Solubilizing Bacteria in Invasive Plant Rhizosphere[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(8): 1697-1711.
表1
样品采集信息"
| 植物类别 Plant category | 采样时间 Sampling date | 采样地点 Sampling location | 生境类型 Habitat type | 经纬度 Longitude and latitude |
|---|---|---|---|---|
| 三叶鬼针草Bidens pilosa | 2024-08-12 | 山东省临沂市Linyi City, Shandong Province | 林地Forestland | 35.35° N, 118.31° E |
| 大狼把草Bidens frondosa | 2024-08-12 | 山东省临沂市Linyi City, Shandong Province | 河边Riverside | 35.46° N, 117.83° E |
| 银胶菊Parthenium hysterophorus | 2024-08-12 | 山东省济宁市Jining City, Shandong Province | 路边Roadside | 35.48° N, 116.41° E |
| 垂序商陆Phytolacca americana | 2024-08-12 | 山东省临沂市Linyi City, Shandong Province | 林地Forestland | 35.62° N, 118.11° E |
| 一年蓬Erigeron annuus | 2024-08-12 | 山东省临沂市Linyi City, Shandong Province | 沟渠Ditch | 35.42° N, 118.27° E |
| 苏门白酒草Conyza sumatrensis | 2024-08-11 | 山东省东营市Dongying City, Shandong Province | 农田Farmland | 38.01° N, 118.09° E |
| 豚草Ambrosia artemisiifolia | 2024-08-08 | 山东省青岛市Qingdao City, Shandong Province | 农田Farmland | 36.22° N, 120.18°E |
| 三叶鬼针草Bidens pilosa | 2024-08-10 | 山东省莱西市Laixi City, Shandong Province | 苹果园Apple orchard | 36.68° N, 120.44° E |
| 大狼把草Bidens frondosa | 2024-08-12 | 山东省临沂市Linyi City, Shandong Province | 路边Roadside | 35.52° N, 117.58° E |
| 银胶菊Parthenium hysterophorus | 2024-08-12 | 山东省济宁市Jining City, Shandong Province | 农田Farmland | 35.48° N, 116.41° E |
表2
溶磷圈与菌落直径比值"
| 菌株编号Strain number | 时间 Time (d) | 菌落直径 Colony diameter (d, mm) | 平均值 Average (mm) | 溶磷圈直径 Phosphate-solubilizing zone diameter (D, mm) | 平均值 Average (mm) | D/d | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IPSM-1 | 2 | 8.0 | 7.8 | 8.9 | 8.23 | 9.5 | 9.8 | 10.7 | 10.00 | 1.23±0.03 | ||
| 4 | 10.1 | 10.5 | 10.3 | 10.30 | 15.9 | 16.8 | 16.1 | 16.27 | 1.58±0.02 | |||
| 6 | 10.6 | 10.5 | 10.6 | 10.57 | 18.8 | 19.1 | 18.5 | 18.80 | 1.78±0.03 | |||
| 8 | 10.4 | 10.7 | 10.3 | 10.47 | 20.8 | 21.8 | 21.1 | 21.23 | 2.04±0.01 | |||
| 10 | 10.5 | 10.7 | 10.1 | 10.43 | 21.0 | 21.1 | 22.0 | 21.37 | 2.07±0.11 | |||
| IPSM-2 | 2 | 5.9 | 6.3 | 5.7 | 5.97 | 10.4 | 8.4 | 10.0 | 9.60 | 1.57±0.21 | ||
| 4 | 6.8 | 7.3 | 7.6 | 7.23 | 15.8 | 16.0 | 15.6 | 15.80 | 2.14±0.08 | |||
| 6 | 7.6 | 7.2 | 7.1 | 7.30 | 17.1 | 16.1 | 16.5 | 16.57 | 2.28±0.04 | |||
| 8 | 7.7 | 7.5 | 7.4 | 7.53 | 17.5 | 17.4 | 18.3 | 17.73 | 2.38±0.08 | |||
| 10 | 7.5 | 7.4 | 7.6 | 7.50 | 17.5 | 17.8 | 18.5 | 17.93 | 2.41±0.02 | |||
表3
菌株IPSM-1和IPSM-2基因组基本特征"
| 基因组特征Genomic characteristics | IPSM-1 | IPSM-2 |
|---|---|---|
| 基因组大小Genome size (bp) | 5961332 | 8746878 |
| Scaffold数量Number of scaffolds | 30 | 48 |
| GC含量GC content (%) | 37.48 | 67.15 |
| 编码基因数量Number of protein-coding genes | 6084 | 8131 |
| 重复序列数量Number of repetitive sequences | 85 | 268 |
| tRNA基因数量Number of tRNA genes | 100 | 92 |
| rRNA基因数量 Number of rRNA genes (5S/16S/23S) | 11/1/1 | 2/2/2 |
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