盐穗木叶片及根际土壤微生物群落高通量分析

【目的】 研究新疆盐碱环境中,极端耐盐植物盐穗木的根际土壤及叶片内生微生物群落组成和结构,为利用根际促生细菌制作生物菌肥提供科学依据。【方法】 应用16S rDNA和ITS高通量测序技术,测定分析盐穗木根际土壤与叶片内生微生物群落结构及多样性。【结果】 在门水平上根际土壤细菌群落中的优势菌门为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)等。根际盐穗木真菌群落中的优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)。在门水平下,盐穗木叶片内生细菌群落中的优势菌门为蓝细菌门(Cyanobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria);内生真菌群落中的优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)。Alpha 多样性指数分析得出,在3 个土壤样品中,YS1的Shannon,Simpson指数最高,即微生物群落多样性较其余2个样品高。【结论】 在3个叶片样品中,YP3的Shannon,Simpson等指数最高,即微生物群落多样性较其余2个样品高。盐穗木根际土壤微生物群落多样性高于叶片内生微生物群多样性。     

小麦内生固氮菌分离及其ACC脱氨酶测定

【目的】了解小麦内生固氮菌数量,筛选具有ACC（1-aminocyclopropane-1-carboxylate, 1-氨基环丙烷-1-羧酸）脱氨酶活性的小麦内生固氮菌,确定筛选菌株的系统发育地位与分类地位,为微生物肥料生产收集菌种资源。【方法】样品表面灭菌后采用无氮培养法筛选内生固氮菌,乙炔还原法测定菌株固氮酶活性;采用ACC唯一氮源法筛选ACC脱氨酶阳性菌,比色法定量测定ACC脱氨酶活性;PCR扩增得到菌株16S rDNA,通过序列测定和相似性分析研究菌株的系统发育;通过形态、生理生化特征和16S rDNA序列比对鉴定菌种。【结果】小麦体内固氮菌数量为（0.2-17.8）×105 cfu•g-1鲜重;分离到小麦内生固氮菌60株,固氮酶活性在1-36 nmol C2H4/h•mg蛋白,其中9株具有ACC脱氨酶活性,活性在0.87-9.32 µmol α-丁酮酸/h•mg蛋白;新分离菌株9136固氮酶活性为1.82 nmol C2H4/h•mg蛋白,ACC脱氨酶活性为9.32 µmol α-丁酮酸/h•mg蛋白,初步鉴定为假单胞菌Pseudomonas sp.。【结论】 田间自然生长的小麦体内有大量固氮菌,数量在105 cfu•g-1鲜重,其中部分菌株具有ACC脱氨酶活性,个别菌株具有较高的ACC脱氨酶活性,可能对作物抵御不良环境具有作用。     

耐盐促生菌的筛选、鉴定及其对黄瓜的促生作用

为获得耐盐促生菌株并明确其促生特性,通过耐盐试验和ACC脱氨酶活性对沿海滩涂盐碱地土壤中的微生物进行分离筛选,得到5株耐盐菌株,其中B7的耐盐活性最强。接着采用平皿法和盆栽法研究了盐胁迫下黄瓜种子发芽及盆栽试验中B7对黄瓜的耐盐促生作用。同时对B7的多种促生能力进行测定,最后通过菌株形态、生理生化特征测定及其16S rDNA序列鉴定出B7菌株为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。研究结果表明,该菌株能明显提高黄瓜耐盐促生能力,同时具有产吲哚乙酸(IAA)、产氨、固氮及解磷等多种促生能力,因而具有广泛的应用前景。     

油菜亲和性根际菌株的筛选及其促生效果

【目的】从油菜根际土壤中筛选油菜亲和性根际菌株,以期获得油菜专用优良特异性根际促生菌。【方法】采用常规稀释平板法从油菜根际筛选油菜根际细菌,提取油菜凝集素进行复筛,获得油菜亲和性根际细菌,测定复筛菌株的产铁载体、吲哚乙酸(IAA)能力,以及1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶和溶磷活性,采用盆栽试验评价菌株对油菜的促生效果。【结果】经过复筛获得油菜亲和性根际细菌32株,其中30株菌株具有产铁载体能力,16株菌株的产铁载体能力达到5+水平;29株菌株具有溶磷活性,7株菌株产量达到100.00μg/mL;16株菌株能产IAA,菌株P17的产量最高,达到30.48mg/L;7株菌株具有ACC脱氨酶活性。盆栽试验表明,有25株菌株具有不同程度的促生作用,N10和K6促生作用显著,22株菌株的促生作用达到施全肥水平。【结论】采用凝集素作为筛选工具可以快速获得大量与油菜具有特异亲和性的PGPR菌株,菌株N10和K6作为油菜特异性PGPR具有很大的应用潜力。     

奇台窖藏马铃薯病害病原鉴定

【目的】研究引起新疆奇台窖藏马铃薯发生病害的病原种类,为新疆马铃薯窖藏病害的科学防治提供依据。【方法】2019年3月采集新疆奇台农场3个大窖病薯(大西洋品种)块茎。采用组织分离法、结合显微形态观察和柯赫氏法则、结合16S rDNA、ITS等鉴定方法,分离得到马铃薯窖藏病害的病原菌。【结果】从病薯中总计分离出12株菌株,其中致病菌有致病性尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、虱状赤霉(Gibberella pulicaris)、白地霉(Geotrichum candidum)。【结论】 致病性尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)和虱状赤霉(Gibberella pulicaris)的致病性较强;由白地霉(Geotrichum candidum)引起的马铃薯病害在国内为首次报道。     

耐盐菌株的筛选及其促生作用研究

利用1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid,ACC)为唯一氮源,从辽宁省营口沿海产业基地的?根际盐碱土中,快速筛选出了82株具有ACC脱氨酶活性的菌落.其中7株的ACC脱氨酶活性较高,初步的耐盐检测发现洛菌株在6%盐浓度的TSB培养基中仍可生长,并且菌株对草籽生长有一定的促生作用.其中菌株GPI和GP2的促生作用最为显著,根系长度分别比对照提高29%和28%,且GP1和GP2的ACC脱氨酶比活力分别比作为对照的枯草芽孢杆菌的酶比活力提高了867%和719%.     

一株苯酚降解菌的筛选、鉴定及相关降解特性

【目的】筛选苯酚化合物相关降解微生物,确定其相关功能特性,为进一步揭示相关降解机制以及开发利用该菌株提供科学依据和基础。【方法】以苯酚为筛选压力对盐爪爪根际微生物进行分离筛选,采用16S rDNA序列测序确定相关降解菌的生物学地位,并对其抗逆特性和功能特性进行分析,开展其对苯酚和玉米赤霉烯酮降解的研究。【结果】获得了一株编号YZZ-9的菌株,经鉴定该菌为沼泽考克氏菌(Kocuria palustris),其能够在10%的NaCl,3.5 g/L的苯酚下生长良好,且能利用多种苯类化合物为单一碳源生长。当培养基中苯酚浓度低于1.0 g/L时,苯酚可在120 h内完全降解;当苯酚浓度达到1.5 g/L,培养基中的苯酚降解几乎完全被抑制。同时,菌株可明显降解玉米赤霉烯酮,当菌株培养144 h时,培养基中玉米赤霉烯酮降解率可达68.9%。【结论】菌株YZZ-9具有良好的苯酚和玉米赤霉烯酮降解能力。     

5株产ACC脱氨酶细菌的筛选与鉴定

【目的】从西北地区旱地小麦根际土壤中筛选产1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)的细菌,为探讨该类细菌在作物上的应用提供理论依据。【方法】通过富集培养,以ACC为惟一氮源进行筛选,从旱地小麦根际土壤中分离产ACC脱氨酶的菌株,并测定其ACC脱氨酶活性。对筛选所获菌株的菌落形态进行观察,并结合生理生化指标和利用16SrDNA构建的系统发育树对分离的菌株进行鉴定。对筛选菌株的潜在促生能力(包括产3-吲哚乙酸(IAA)、铁载体的能力和溶解无机磷的能力)进行了分析。【结果】共分离出5株产ACC脱氨酶菌株,将其分别命名为BL、CL1、CL2、DL和DS;BL、CL1、CL2、DL和DS产生ACC脱氨酶的活性均较高,分别为0.028,0.065,0.068,0.077和0.018U/mg;结合菌落形态、生理生化特征和构建的系统发育树,鉴定BL和DL为阿氏肠杆菌(Enterobacter asburiae),CL1为肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae),CL2为路德维希肠杆菌(Enterobacter ludwigii),DS为非脱羧勒克氏菌(Leclercia adecarboxylata)。5株细菌均能产生一定量的IAA和铁载体,且都具有溶解无机磷的能力。【结论】从旱地小麦根际土壤中分离鉴定出5株产ACC脱氨酶活性较高的细菌,且分离的细菌都具有较高的促生潜力。     

棉花GhPAO3基因的CRISPR/Cas9表达载体的构建

【目的】研究棉花GhPAO3基因的功能,通过CRISPR/Cas9技术构建棉花GhPAO3基因的基因编辑载体。【方法】筛选合适的两个PAM位点设计引物,在引物中添加接头,重叠延伸PCR,将两个靶标片段连接在一起。通过限制性核酸内切酶BsaⅠ对pRGEB32-7载体进行单酶切,使用一步法连接重叠延伸产物与线性化的pRGEB32-7载体。【结果】使用电击转化法将构建好的棉花GhPAO3基因的基因编辑载体转入农杆菌LBA4404感受态,通过卡那霉素筛选阳性单克隆菌株。【结论】条带大小与预期一致,棉花GhPAO3基因的基因编辑载体构建成功。     

具有ACC脱氨酶活性的红枣根际促生菌株的分离筛选及其促生效果研究

采用定向富集法从红枣根际土壤分离筛选具有ACC脱氨酶活性的细菌,同时检测其产生长素（IAA）、固氮和解磷等促生特性。结合形态特征和16S rDNA序列分析对菌株进行鉴定,并采用盆栽试验验证3株高效产ACC脱氨酶的根际促生菌株Pseudomonas fluorescens、Pseudomonas putida和Serratia plymuthica对红枣植株生长的影响。结果表明:1）从红枣根际共分离出10株产ACC脱氨酶的菌株,其ACC脱氨酶活性在14.23~433.05 μmol/(mg·h)。这些菌株都具有产IAA、固氮和解无机磷能力。2）经鉴定,10株菌株分别属于假单胞菌属（Pseudomonas）、芽孢杆菌属（Bacillus）和沙雷氏菌属（Serratia）。3）接种Pseudomonas putida菌剂和Serratia plymuthica菌剂均可显著促进红枣植株生长发育,提高植株株高、生物量、叶片氮及磷含量。2种菌株的接种效应明显优于Pseudomonas fluorescens菌剂,且复合菌株应用促生效果优于单一菌株。     

一株番茄青枯病拮抗细菌JK19的鉴定及其抑菌活性检测

【目的】研究拮抗细菌JK19的分类学地位,检测其抑菌活性,分析其可能的活性成分。为脂肽提取和生防制剂的研制提供了理论依据。【方法】采用形态学、生理生化特征及16S rDNA序列分析方法,鉴定菌株;采用平板对峙法检测菌株对8种植物病原菌的拮抗作用;采用PCR扩增方法检测基因组中的脂肽类抗生素合成及促生作用相关的基因。【结果】鉴定JK19为芽孢杆菌,JK19与贝莱斯芽孢杆菌、暹罗芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌同源关系比较近。菌株JK19对多种植物病原菌具有明显的抑制作用,抑制效果分别为香梨黑斑病 66.67%、核桃腐烂病100%、马铃薯早疫病73.33%、西瓜枯萎病 60.71%、水稻恶苗病67.86%、棉花枯萎病 76.92%、西瓜蔓枯病100%。PCR反应检测JK19基因组中有参与脂肽类抗生素合成相关的基因 ituA、ituD、bamC、fenB、fenD、srfAB;参与生长素IAA合成的基因ysnE;促生作用相关的基因yndJ。【结论】拮抗细菌JK19为芽孢杆菌属细菌,对番茄青枯病病原菌等多种植物病原菌均有明显的抑制作用,其基因组中含有脂肽类和促生作用相关基因。     

石竹叶斑病病原鉴定

【目的】 研究鉴定引起新疆石河子地区石竹叶斑病的病原,为石竹叶斑病的防治提供理论基础。【方法】 采集典型石竹叶斑病发病叶片利用常规组织法分离和纯化,选取8个代表性菌株,采用菌丝块贴接法和喷雾法测定致病性;应用病菌形态学和rDNA-ITS区、组蛋白3和β-微管蛋白序列进行比对和分析,建立多基因联合系统发育树,确定病原菌的分类地位。【结果】 经形态学鉴定其分生孢子与Alternaria nobilis相似;供试菌株rDNA-ITS区和β-微管蛋白序列与已报道的石竹链格孢(A. nobilis)同源性高达99.0%以上,rDNA-ITS区和β-微管蛋白序列联合构建的系统发育树显示,8个代表菌株均与A. dianthi处于同一分支上,与其它链格孢亲缘关系较远。【结论】 引起石河子地区石竹叶斑病的病原菌为石竹链格孢Alternaria nobilis。     

农田环境中固氮菌的促生潜能与分布特点

【目的】了解小麦、水稻、玉米、蔬菜等作物根际固氮菌的优势种群、固氮菌菌株的固氮、抗病、促生潜能以及菌株在系统发育地位和来源作物种类上的分布特点。【方法】采用无氮培养基培养固氮菌,乙炔还原法测定菌株固氮酶活性,平板对峙法测定菌株拮抗病原真菌性能,ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸）唯一氮源法定性测定菌株产ACC脱氨酶特性,比色法定量测定ACC脱氨酶活性,通过16S rDNA序列测定和相似性分析研究菌株的分类地位。【结果】94株供试菌株的固氮酶活性在0.99-180.59 nmol C2H4/h•mg蛋白,其中大于10 nmol C2H4/h•mg蛋白的菌株有42株,占全部供试菌株的44.7%;类芽孢杆菌属（Paenibacillus)和芽孢杆菌属（Bacillus）是主要类群,分别占供试菌株总数的33.0%和26.6%,且不具有寄主专一性。供试菌株中有6株分别对核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）、玉米赤霉菌（Gibberella zeae）和大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）3种植物病原真菌表现出拮抗作用,占菌株总数的6.4%,抑菌率为23.9%-65.9%。有20株固氮菌能够产生ACC脱氨酶,占全部供试菌株的21.3%,活性在0.33-21.98 µmol α-丁酮酸/h•mg蛋白,主要分布在芽孢杆菌属、类芽孢杆菌属和根瘤菌属（Rhizobium）。【结论】小麦、水稻、玉米、白菜、芹菜等作物根际以及农田环境中固氮菌的优势种群为类芽孢杆菌属和芽孢杆菌属,多数固氮菌菌株具有较高的固氮潜能,部分菌株具有ACC脱氨酶活性和促生潜能,少数菌株具有抗病潜能;固氮、抗病、促生潜力菌株主要分布在类芽孢杆菌属、芽孢杆菌属和根瘤菌属,随作物分布广泛,无专一性。     

感官异常番茄酱和杏酱中腐败细菌的分离及分子生物学鉴定

【目的】采用分子生物学方法对新疆感官异常的番茄酱和杏酱中细菌进行快速鉴定。【方法】采用梯度稀释法在需氧和厌氧条件下,对感官异常的番茄酱和杏酱中的腐败细菌进行培养,通过16S rDNA序列分析并结合菌株系统发育树对分离菌株进行鉴定。【结果】分离共获得9株细菌菌株,其中番茄酱中的5株菌分别为:甲基营养性芽孢灰枣杆菌、枯草芽孢灰枣杆菌、地衣芽孢灰枣杆菌、沃氏葡萄球菌、粪肠球菌;杏酱中的4株菌株分别为巴氏葡萄球菌、粪肠球菌、沃氏葡萄球菌、类芽孢灰枣杆菌,鉴定结果与生化方法一致。【结论】该方法准确快速,可为番茄酱、杏酱生产企业有效防控产品污染保障质量安全提供基础数据。     

加工番茄田列当致病菌的筛选与鉴定

【目的】 筛选对加工番茄列当具有强致病力的菌株,丰富加工番茄列当生物防治菌株资源。【方法】采集新疆加工番茄田间自然发病列当,组织分离获得菌株。采用滤纸平板法,测试菌株发酵液和粗毒素提取液对列当种子萌发抑制效果;针刺、涂抹和喷雾接种法,测试菌株对列当植株致病性;盆栽实验测试菌株孢子悬浮液对列当出土抑制效果;用形态学并辅以分子生物学方法鉴定菌株。【结果】22个菌株中14个菌株粗毒素提取液母液对列当种子萌芽抑制效果在90%以上,其中7个在PDA培养基上产孢量大菌株孢子悬浮液均对列当植株具有致病性,菌株2016-42 、2016-36和2017-6孢子悬浮液在3种接种方式下均可致病。盆栽实验中菌株2017-6孢子悬浮液对列当出土抑制效果最高,为94.65%,其他两个菌株对列当出土抑制效果较低。形态学观察辅以分子生物方法鉴定菌株2017-6为尖孢镰孢Fusarium oxysporum。【结论】筛选的菌株2017-6粗毒素提取液对加工番茄田列当种子萌芽具有抑制作用、其孢子悬浮液对列当植株具有强致病性,对列当出土具有较好抑制效果。     

盐胁迫下盐穗木miR393b与预测靶基因HcTIR1的表达及相关性

【目的】研究盐胁迫下盐穗木生长素通路中miR393b和预测的靶基因TIR1的表达模式和相关性。【方法】采用生物信息学方法预测盐穗木miR393b的靶基因;通过qRT-PCR方法检测盐胁迫下盐穗木miR393b及预测靶基因HcTIR1(transport inhibitor response1)的相对表达模式,并分析其相关性。【结果】miR393b成熟体在不同植物种中高度保守;盐穗木miR393b预测的靶基因为TIR1;盐胁迫处理,盐穗木同化枝中两基因响应高盐胁迫,并具有一定的负相关性。【结论】盐穗木miR393b和预测的靶基因响应高盐胁迫,二者具有一定的负相关。该结果为进一步探讨盐穗木miR393b与预测靶基因TIR1的生物学功能奠定基础。     

基于DNA条形码基因快速鉴定帕米尔高原南麓部分地区农田叶蝉

【目的】 研究更加便捷高效的鉴定技术,提高叶蝉鉴定的速率,为帕米尔高原南麓部分地区叶蝉的鉴定及防治提供基础数据。【方法】 利用DNA条形码技术,选择mtDNA COI、Cytb、ITS2基因,运用通用引物PCR扩增并直接测序,借助生物信息学分析软件对比分析目的基因序列的相似性,构建系统进化树,分析遗传进化关系,获取叶蝉DNA条形码。【结果】 获得了19条mtDNACO1、Cytb及ITS2基因序列,COI基因6条、Cytb基因7条、ITS2基因6条,可作为叶蝉的DNA条形码,包括其中1条COI新序列,5条Cytb和6条ITS2序列。【结论】 获得19条叶蝉的DNA条形码,实现了帕米尔高原南麓部分地区农田4种叶蝉的快速准确鉴定。     

棉秸秆纤维素降解菌系构建及固体发酵条件优化

【目的】构建棉秸秆降解菌系及其固体发酵条件优化。【方法】根据羧甲基纤维素酶活(CMC)和滤纸酶活(FPA)筛选纤维素降解能力强的菌株,与调节发酵品质的菌株配比,采用响应面法评价初始含水量、接种量、发酵天数及其交互作用对棉秸秆纤维素降解率的影响。【结果】得到24株纤维素降解菌,其中一株透明圈直径与菌落直径的比例最大值 6.20,FPA酶活力9.699 U/h,CMC酶活力10.435 U/h,通过鉴定为枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis),与产朊假丝酵母(Candida utilis)、植物乳杆菌(lactobacillus plantarum)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)构建复合菌系按1∶1∶2∶1进行发酵,对模型进行方差分析,方程回归显著(P<0.000 1),接种量15.0%,发酵时间35.0 d,水分80.0%时,纤维素降解率达35.91%,接种量对纤维素降解率影响最大。【结论】构建了棉秸秆纤维素降解菌系,确定了固体发酵最佳条件,为棉秸秆饲料化提供了实验及理论依据。     

耐盐促生菌Agrobacterium sp.DF-2增强黄瓜幼苗耐盐性的研究

本研究从盐碱区域植物根际土壤中筛选到1株具有较高ACC脱氨酶活性[405.17 nmol/(g·h)]的耐盐促生菌Agrobacterium sp.DF-2。除ACC脱氨酶活性外,菌株还具有降解不溶磷活性,产生植物生长激素IAA,产胞外多糖等特性。此外,菌株可耐受最高8%Na Cl浓度胁迫,证明其可应用到盐碱土壤中。通过盆栽试验研究了在75 mmol/L Na Cl盐胁迫下接种DF-2对黄瓜幼苗的生长的影响以及作用机理。结果表明,与盐胁迫处理相比,接种DF-2处理幼苗株高、根长、生物量积累以及叶绿素含量分别显著增加15.08%、34.35%、13.10%和22.58%。同时,DF-2也增强宿主植物对K+的吸收,提高抗氧化酶活性和脯氨酸含量;降低对Na+的吸收和丙二醛含量。菌株DF-2主要通过高效的ACC脱氨酶活性,调控K+/Na+值,增强细胞清除活性氧能力和渗透调节能力等途径增强黄瓜幼苗的耐盐性。因此,耐盐促生菌Agrobacterium sp.DF-2具有作为生物肥料用于盐渍土的潜力。     

外源硅对盐胁迫下棉花幼苗光合、荧光及抗氧化酶活性的影响

【目的】研究外源硅提高棉花幼苗抗盐性的效应。【方法】以棉花品种新陆早45号为试验材料,采用营养液培养法,研究外源硅对不同程度盐胁迫下棉花幼苗光合色素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数及抗氧化酶活性的影响。【结果】盐胁迫下棉花幼苗叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素总量(Chla+b)和类胡萝卜素含量均随着盐浓度的升高而降低,而施用外源硅后均呈上升趋势。棉花幼苗净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO₂浓度(Ci)均随盐浓度升高而逐渐下降,施用外源硅后可缓解光合参数下降趋势。盐胁迫下棉花幼苗光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)、PSⅡ调节性能量耗散的量子产额[Y(NPQ)]和PSⅡ非调节性能量耗散的量子产额[Y(NO)]逐渐减小,施用外源硅后可使qP等荧光参数值上升,但各处理间差异并不显著。外源硅改善了盐胁迫对棉花幼苗光合色素生物合成和光合气体交换能力的抑制效应,提高了抗盐性。盐分胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等三种抗氧化酶的活性均随盐浓度升高降低,而施硅则提高了SOD、POD和CAT抗氧化酶的活性。【结论】外源硅能提高盐胁迫下棉花幼苗光合、叶绿素荧光及抗氧化酶活性,阻止盐胁迫下有害物质的积累,提高了棉花幼苗的抗盐能力。