首页 > 分享 > 新疆红花（Carthamus tinctorious L.）根际溶磷细菌的分离筛选及其微生物生态效应

新疆红花（Carthamus tinctorious L.）根际溶磷细菌的分离筛选及其微生物生态效应

花匠小妙招
2024-10-06 16:20

【摘要】： 新疆红花(Carthamus tinctoriousL.)是一种综合型经济作物,集药材、染料、油料和饲料功能为一体,具有广阔的开发应用前景。然而,新疆部分地区土地较贫脊,耕地退化,制约了红花的生产。根际微生物能够改善土壤微环境,对促进植物生长发育具有重要意义。本文基于新疆红花根际土壤环境,分离红花根际溶磷细菌,探究溶磷细菌的促生效应,探索红花根际菌群的组成、功能和互作关系,为构建功能性溶磷菌剂提供新资源,为提高新疆红花农田土壤磷素的利用奠定基础。主要研究结果如下:(1)从新疆红花根际土壤中,分离出了 6株具溶磷功能的细菌,分别隶属铜绿假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、中华根瘤菌属(Sinoihizobium sp.)、葡萄球菌属(Staphylococcus sp.)、不动杆菌属(Acinetobactersp.)、肠杆菌属(Enterobacter sp.)。溶磷范围在116.1～198.3 mg/L[之间。其中,菌株Acinietobacter.RC04的溶磷效果最优,Sinorhizobium sp.RC02次之(187.8mg/L),二者是理想的菌源,可为后期多种细菌组合溶磷的应用奠定基础。(2)为了探究溶磷菌的根部定殖效果,用庆大霉素对Sinorhizobium sp.RC02和Acinetobacter sp.RC04进行诱变,获得具有抗性的诱变菌株RC02+和RC04+,耐药性分别为700μg/mL和800 μg/mL。两株菌的定殖数量,均在接种20 d达到峰值,随后逐渐下降,60d后趋向稳定。菌株定殖的动态显示,每隔30d接种一次,可有效保持溶磷菌剂较高的定殖数量、稳定的溶磷效果和促生作用。(3)由Acinetobacter sp.RC04 和 sp.RC02 组成的复合菌剂,具有溶磷和固氮的双重潜能,优于单一菌剂,对红花种子萌发和生长量等方面,具有明显的促生效应,显著提高了红花的株高、根长以及根系干重。复合菌剂可提高叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量,降低丙二醛含量,显示较好的营养促生能力,并能缓解缺磷对红花的影响。此外,复合菌剂还可促进红花对土壤中氮、磷、钾的吸收。(4)红花生长过程对土壤营养需求较大。红花根际土壤中有机质、速效磷、速效钾、速效氮和微量元素的含量,随着生长周期总体呈现下降的趋势,应在适宜时期补充土壤营养。虽然根际磷细菌的数量与红花生长呈正相关,但根际天然磷细菌对于土壤营养的补充能力有限。这些结果说明本研究分离溶磷菌及研制复合菌剂的思路是可行的,可在结合红花的土壤理化性质、溶磷微生物的种类以及红花生长指标的基础上,改善土壤微环境,促进红花生长。(5)为了探究红花根际细菌群落结构,利用16S rRNA基因扩增子测序,比较了根际和非根际两种微生境、粘土和沙土两种土壤类型细菌群落结构的差异。结果表明:前期分离的溶磷菌能够代表红花根际的主要溶磷菌。alpha多样性指数(Shannon-Wiener index),显示红花根际富集细菌的潜力较强;beta多样性指数(principal co-ordinates analysis),显示根际细菌微生境具有特异性。其中,假单胞菌属(Pseudomonas)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)、芽孢杆菌属(Bacillus)等溶磷细菌,在根际的数量较高。通过OTU网络分析,显示根际富含有溶磷作用的细菌聚集体。其中,不动杆菌属(Acinetobacter)、固氮菌属(Azotobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、中华根瘤菌(Sinorhizobiumm)等枢纽 OTU构成核心菌群,而其他非枢纽OTU成为辅助菌群,形成多层次系统的协同菌群,有助于协作完成溶溶磷的过程。(6)溶磷菌剂可提升土壤磷细菌的数量,呈现出有机磷细菌多于无机磷细菌,根际磷细菌多于非根际磷细菌的趋势。溶磷细菌的根际效应(R/S)在11～24之间。盛花期的根际效应最明显,有机、无机磷细菌的R/S的最高值分别为23.97和24.10,显示溶磷菌剂可改善菌群结构。综上,挖掘优良的红花根际土壤溶磷微生物,有利于改良根际微环境,促进红花生长发育,对于提高区域生产力具有重要意义。本研究分离鉴定了新疆红花根际溶磷细菌,研究了红花、根际细菌群落和土壤三方面的相互作用关系,进一步应用溶磷菌改善了根际菌群结构和土壤理化,促进了红花生长发育,为提高新疆红花农田土壤磷素的利用奠定了基础。

【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019

1290318664393818112