无外源氮素条件下接种促生菌对箭筈豌豆生长及根系特性影响

利用前期筛选的优良促生菌株研制微生物接种剂,在无外源氮素条件下测定其对箭筈豌豆(Vicia sativa)生长及根系特性的影响。结果表明:无外源氮素条件下,接种研制的优良促生菌接种剂对箭筈豌豆地上及根系生长有显著促进作用,箭筈豌豆株高、生物量、部分根系形态学指标(根长、根表面积、根体积及根平均直径)以及根系活力等均显著提高。不同处理中,复合接种剂效果优于单一接种剂。复合接种剂中,处理D(根瘤菌+联合固氮菌+溶磷菌:G3+Y16+J3-1)效果最佳,其对箭筈豌豆株高、地上生物量、地下生物量、根长、根表面积、根体积、根平均直径及根系活力分别较对照增加45.75%,177.16%,211.69%,73.7%,238.9%, 199.2%,12.4%和44.2%。虽然单一根瘤菌剂(G3)表现出与D处理相近的促生效果, 但D处理对根系活力提高显著,所以推荐根瘤菌+联合固氮菌+溶磷菌株的复合接种剂作为后期研制箭筈豌豆生物菌肥的最佳菌株组合。     

苜蓿根际有益菌接种剂对苜蓿生长特性影响的研究

为探讨微生物肥源替代或部分替代化肥的应用潜力,利用前期从苜蓿(Medicago sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)根际分离的3株溶磷菌(Bacillus sp.,Pseudomonas sp.和Azotobacter sp.)和1株根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)研制苜蓿根际新型专用接种剂,并进行田间随机区组试验,测定其对苜蓿生长特性的影响.结果表明:单一菌种接种剂+半量磷肥对苜蓿的促生效果不及复合菌种接种剂+半量磷肥,与对照(全量磷肥)相比,复合菌种接种剂+半量磷肥处理对苜蓿的各项生长指标均有明显的促生效应,其中以复合接种剂+半量磷肥处理的效果最佳:苜蓿株高、叶绿素含量、叶茎比、干鲜比及产量分别较对照增加9.00％,51.98％,13.79％,19.57％,11.98％(第1茬)和8.26％,48.08％,16.87％,20.07％,20.95％(第2茬)；单一菌种接种剂+半量磷肥处理的效果不及全量磷肥处理,但处理根瘤接种剂+半量磷肥效果较好.因此,推荐根瘤接种剂和Jm170+Jm92+ Lx191溶磷菌+根瘤菌复合接种剂为适用于苜蓿的最佳单一及复合菌株接种剂,研制的各接种剂质量达到农业部微生物肥料行业标准(NY227-94)的要求.     

黄芪根际促生菌(PGPR)筛选与特性研究

为获得黄芪根际PGPR菌株并明确其促生特性,可为其在生产中的应用提供依据,本研究以黄芪的根瘤、根系及根际土壤为材料,利用选择性培养基分离筛选根瘤菌与溶磷菌,测定根瘤菌固氮酶活性、溶磷菌株的溶磷能力及分泌3-吲哚乙酸(IAA)的能力,从中筛选出综合性能优良的菌株,并运用生理生化鉴定和16S rDNA分子生物学鉴定相结合的方法鉴定优良菌株的种属。结果发现,溶磷菌数量的分布具有根系表面(RP)>根表土壤(RS)>远根土(NRS)>根内(HP)的规律,有明显的根际效应;经分离纯化获得76 株PGPR菌,其中根瘤菌1株、溶解无机磷菌株42 株和溶解有机磷菌株33 株,其中可分泌IAA能力的溶磷菌株有7株;筛选出综合性能优良,有进一步开发应用潜力的溶磷菌株7株,根瘤菌1株,经鉴定溶磷菌中3株为Pseudomonas sp.,3株为Bacillus sp.和1株为Klebsiella oxytoca,根瘤菌为Rhizobium sp.,这为研制生物菌肥提供优良菌种,同时丰富优良根际促生菌资源库。     

黑土区紫花苜蓿根瘤菌特性研究与促生能力分析

本文通过采集东北黑土地区2龄紫花苜蓿(Medicago)根瘤菌菌株,经过根瘤菌的耐盐、耐碱、耐酸、溶磷能力、生长素分泌能力、代时、固氮酶活性等生物学特性测试;并进行回接试验,测定供试菌株促生植株的根瘤数、根瘤重、生物量及全氮量,旨在阐明黑土区苜蓿根瘤菌特性与促生植株地上生物量及其全氮的关系。结果表明:菌株促生植株的全氮量与根瘤菌泌酸能力、代时、促生植株根瘤数显著相关(P≤0.05);菌株促生植株地上生物量与菌株溶磷能力、泌酸能力、促生植株根瘤重呈极显著相关(P≤0.01)。通过通径分和回归分析建立了苜蓿根瘤菌株促生植株地上生物量及其全氮量的最优多元线性回归方程,该方程可为优异菌株筛选及其促生能力判断提供科学依据。     

根瘤菌与固氮菌联合对毛叶苕子的促生效果

利用前期筛选的具有优良固氮活性的巨大芽孢杆菌菌株N3和豌豆根瘤菌菌株Vic5,研究单一及复合接种对毛叶苕子的促生效果及对土壤性质的影响。结果表明：相比不接菌处理CK,单一接种N3能显著提高毛叶苕子根瘤固氮酶活性,单一接种Vic5能显著提高毛叶苕子地上部生物量、结瘤数和根瘤固氮酶活性,Vic5处理下毛叶苕子地上部生物量、结瘤数、根瘤固氮酶活性及根系形态学指标包括根系总长、根表面积、根体积及根尖数较N3处理分别增加了72.55%、121.20%、47.22%、21.46%、50.48%、53.85%和47.42%。相比CK,接种N3处理土壤全磷、速效磷和速效钾含量显著提高,Vic5处理土壤铵态氮和硝态氮含量显著提高,复合接菌处理下土壤有机质和全氮含量显著提高。接种N3能显著提高土壤固氮酶活性,接种Vic5能显著提高土壤基础呼吸、微生物量碳、氮含量和土壤固氮酶活性,复合接种处理下土壤基础呼吸强度最大、微生物量碳、氮含量最高,土壤固氮酶活性最高,用乙炔还原法测得固氮酶活性为C₂H₄ 53.77 nmol·g^-1·h^-1。综上所述,相比单一接种,复合接种自生固氮菌N3和豌豆根瘤菌Vic5表现出对毛叶苕子更优的促生作用和对土壤具有更好的改良作用,可为后期毛叶苕子专性生物菌肥的开发利用奠定基础。     

植物促生菌剂对甘草生长影响的研究

利用前期从甘草等植物根际分离筛选的5株优良根际促生菌株RS1、RS5、RP1、Jm170和Jm92制成促生菌接种剂,在培养基条件下测定接种剂对甘草幼苗株高、地上生物量、地下生物量、根表面积、根体积、根平均直径和根长影响,通过主成分分析方法,筛选优良菌株。结果表明,5种促生菌剂对甘草生长均有不同程度的促进作用,促生效果综合排序:Jm92Jm170RS1RS5RP1。与对照相比,促生菌接种剂Jm92对甘草幼苗株高、地上生物量、地下生物量、根表面积及根体积增加达极显著水平(P0.01),分别增加32.8%、51.5%、202.3%、168.1%和180.3%,其次为Jm170,其以上指标分别增加27.1%、27.4%、164.0%、177.0%和121.2%。Jm92、Jm170、RS1在研制甘草根际专用肥中具有较大潜力。     

不同氮磷条件下施加促生菌对多花黑麦草生长的影响

为进一步筛选适于田间条件的根际促生菌(PGPR),从豆科和禾本科植物根际分离出活性较强的3株固氮菌(C1、C2、C3)和3株溶磷菌(P1、P2、P3),经16S rRNA基因序列分析后,接种于多花黑麦草品种邦德,并探讨在单一固氮菌替代50%氮肥、单一溶磷菌替代全磷以及固氮菌和溶磷菌的不同组合替代50%氮肥+无磷三种条件下多花黑麦草生物量、氮磷含量的变化。结果表明:分离的溶磷菌为肠杆菌属和假单胞菌,固氮菌为伯克霍尔德氏菌和芽孢杆菌,都是较好的益生菌种,固氮酶活性在131.20~135.48IU/L之间,溶磷量在239.84~287.44μg/mL之间。施入单一菌剂的多花黑麦草生物产量、氮磷含量以C2和P2表现最佳;施组合菌肥的多花黑麦草生物量、全N及全P含量比无菌肥组对照显著提高(P<0.05),比施单一菌肥效果好,综合分析表明P3+C1和P1+C1促生效应最佳,应用潜力最大。     

大豆GmCYS20基因在百脉根共生结瘤过程中的功能研究

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)参与豆科植物与根瘤菌共生结瘤过程。克隆了大豆的1个半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因GmCYS20,基因编码区全长为291 bp。氨基酸多序列比对分析发现,大豆GmCYS20蛋白与野生大豆cystatin蛋白相似性高达99%。构建GmCYS20基因的植物表达载体,通过发根农杆菌介导的百脉根发状根转化法获得转GmCYS20基因复合体植株,利用GUS染色和RT-PCR方法鉴定阳性发状根。复合体植株接种根瘤菌4周后,转GmCYS20基因植株结瘤数目明显高于空载体对照,结瘤指示基因的转录水平也呈上升趋势。进一步对接种10 d复合体植株中根瘤菌的侵染表型进行统计发现,过量表达GmCYS20基因并不影响根瘤菌的侵染过程,而是在根瘤起始与发育阶段发挥正调控作用。结果表明:GmCYS20基因通过促进根瘤的起始与发育,从而参与调控共生结瘤过程。研究结果可为揭示豆科植物与根瘤菌的共生互作机制提供新的分子生物学证据。     

黑果枸杞根际促生菌筛选与特性研究

为获得黑果枸杞根际促生菌(PGPR)菌株并明确其促生特性,以黑果枸杞根系及根际土壤为材料,利用选择性培养基分离筛选固氮菌与溶磷菌,测定其固氮酶活性和溶磷能力,并对性能优良的菌株利用生理生化鉴定和16SrDNA分子生物学鉴定相结合的方法鉴定。结果表明:根际促生菌数量的分布具有根系表面(RP)根表土壤(RS)根内(HP)的规律,有明显的根际效应;经分离纯化获得71株PGPR菌,其中,固氮菌21株,且7株菌株的固氮酶活性大于200nmol C2H4/(h·mL);溶解无机磷菌株30株和溶解有机磷菌株20株,13株溶磷量高于300μg/mL的溶磷菌株;综合分析,有6株具有进一步开发应用潜力,且均为Bacillus。研究结果为研制生物菌肥提供了优良菌种,也丰富了优良根际促生菌资源库。     

根际促生菌筛选及其接种剂对箭薚豌豆生长影响的研究

通过测定分离自箭薚豌豆和玉米根际4株细菌的固氮酶活性、溶磷量及分泌生长素能力,将其制成植物根际接种剂,并结合半固体培养试验测定接种剂对箭薚豌豆生长的影响。结果表明,菌株J3-1、J1-15和Y16具备溶磷和分泌生长素能力,J1-15的溶磷能力最强,为548．9 mg／L,Y16分泌生长素能力最好,达17．8μg／mL,且菌株Y16具较强固氮能力,J3固氮酶活性为366．51 C2 H4 nmol／（mL·h）。与对照组相比,单一菌株制备的接种剂处理（Y16）可使箭薚豌豆地上生物量、地下生物量分别显著增加104．5％和254．1％（P＜0．05）,复合接种剂处理F（J3-1＋J1-15＋Y16＋J3）使箭薚豌豆地上和地下生物量分别增加76．1％和192．3％。综合各指标,复合接种剂处理效果明显优于单一接种剂,处理F（J3-1＋J1-15＋Y16＋J3）可使箭薚豌豆株高、根长、根表面积、根体积、根系活力,分别较对照增加29．4％,70．0％,174．0％,194．6％,38．3％。这主要是由于菌种间的互作效应造成的。     

菌根真菌和根瘤菌接种对紫花苜蓿和无芒雀麦混播牧草生物量的影响

丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）和根瘤菌是自然界存在的两类重要的共生微生物,分别能与宿主植物形成丛枝菌根和根瘤的共生体系,对宿主植物的生长具有重要影响。本研究通过建立丛枝菌根真菌-禾本科牧草和丛枝菌根真菌-豆科牧草-根瘤菌的共生体,研究AMF和根瘤菌接种对混播中紫花苜蓿（Medicago sativa）和无芒雀麦（Bromus inermis Leyss）生长的影响。结果表明：与CK相比,单独接种根瘤菌处理下单播和混播的紫花苜蓿地上单株生物量分别提高了65.42%和53.41%,地下单株生物量提高了96.66%和114.42%。单独接种AMF处理下单播和混播的紫花苜蓿地上单株生物量分别提高了35.33%和23.20%,地下单株生物量提高了40.00%和46.45%。而AMF和根瘤菌双接种处理下单播和混播的紫花苜蓿地上单株生物量分别提高了105.66%和185.64%,地下单株生物量分别提高了167%和121%。综上所述,AMF和根瘤菌双接种对紫花苜蓿生物量的促进作用具有协同效应。     

根瘤菌对紫花苜蓿生物修复镉污染功能的影响

为研究根瘤菌对紫花苜蓿修复镉污染土壤的作用，本试验在低氮素（1 mmol·L^-1）和高氮素（4 mmol·L^-1）水平下对接种和不接种根瘤菌的紫花苜蓿（Medicago sativa L.）进行镉（CdCl₂）胁迫处理，测定处理后的株高、生物量、地上部和地下部镉含量、氮含量、叶片叶绿素和丙二醛含量。结果表明：在Cd胁迫下，提高氮素水平可显著增加植物株高和生物量、叶片叶绿素含量和Cd含量（P<0.05）；接种根瘤菌可提高紫花苜蓿氮素含量，增加植物的株高、生物量、叶片叶绿素含量和Cd含量，降低丙二醛含量（P<0.05）。综上所述，根瘤通过增加氮素含量缓解重金属Cd的毒害，并促进紫花苜蓿对Cd的吸收，表明根瘤菌在Cd污染土壤的修复中具有较大潜力和广阔的应用前景。     

高寒草甸植物根际溶磷菌的筛选鉴定及其溶磷与促生效果

为获得高寒草甸根际土中优良溶磷菌资源,本研究从青海省高寒草甸根际土中筛选了4株溶磷菌,结合16S rRNA基因分析法确定其分类地位,并通过钼锑抗比色法和盆栽试验进行了溶磷与促生效果的研究。结果显示：4株溶磷菌均为假单胞菌属(Pseudomonas sp.),均可形成明显的溶磷圈。在无机磷液体培养基中培养7d后,4株菌株的磷增量在156.17~511.33μg·mL^-1之间;溶磷过程中4株菌均分泌多种有机酸,总有机酸量在522.36~986.69mg·L^-1之间;盆栽试验表明4株菌均能显著增加披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)株高和地上部干重;菌株MXSC5,MXSC6和MQC13可使植株全氮、全磷含量增加,且4株菌株对土壤速效氮、速效磷含量也有正向影响。本研究结果将有助于进一步探究溶磷菌对植物的促生作用及微生物菌肥的开发利用。     

不同pH下接种AM真菌和根瘤菌对紫花苜蓿生长的影响

本研究设定4个pH梯度(4.43,5.06,6.43和7.16),设置了接种AMF根内球囊霉(Glomus intraradices)、苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium medicae)、同时接种AMF和根瘤菌以及不接菌处理分析温室不同pH处理下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和根瘤菌(rhizobia)对紫花苜蓿(Medicago sativa)生长的影响。结果表明,酸胁迫抑制了紫花苜蓿的生长,使其株高降低了1.27%~10.13%,地上生物量降低了33.33%~55.56%;AM真菌可以缓解酸胁迫,促进紫花苜蓿的生长,与不接种AM真菌相比,株高提高了244.26%~294.17%,地上生物量提高了727.78%~1 737.50%,地下生物量提高了1 120%~2 220%,根长提高了39.85%~102.63%,根冠比提高了5.71%~90.32%;根瘤菌单独接种未显著影响紫花苜蓿生长(P0.05),但与AM真菌混合接种后,可显著促进紫花苜蓿生长(P0.05)。     

‘晋农1号’达乌里胡枝子根瘤内生解磷菌的鉴定及特性研究

根瘤内生解磷菌具有促进豆科植物结瘤固氮,提高植物抗逆性等作用。本研究以‘晋农1号’达乌里胡枝子(Lespedeza daurica ‘Jinnong NO.1’)为试验材料,采用“划线法”分离其根瘤内生菌,筛选具有解磷能力的菌株,测定其解磷能力,并对其抗逆和促生特性进行研究。结果表明：达乌里胡枝子根瘤中共分离出88株内生菌,其中11株具有解磷能力;TG41,TG43,TG47和TG68解有机磷量为0.73~1.29μg·mL^-1,TG47和TG68解无机磷量为72.97和1.29μg·mL^-1,为有效解磷菌;经鉴定,TG41和TG43为Bacillus zanthoxyli,TG47为Phyllobacterium zundukense,TG68为Pantoea agglomerans;TG41,TG43和TG68在盐浓度0.01%~9.00%和pH4~pH12条件下均可生长;4株菌不耐高温,TG47和TG68能在4℃生长;TG41,TG43和TG68能分泌铁载体和有机酸。综上,达乌里胡枝子根瘤中存在丰富的内生菌,部分具有解磷功能、抗逆和促生潜力,可用于研发适合黄土高原地区胡枝子建植的根瘤微生物复合菌剂。     

无机磷溶解菌对扁穗雀麦生长及品质的影响

对扁穗雀麦(Bromus cartharticus)根际溶磷菌进行分离,得到6株溶磷菌株。采用盆栽试验,比较接种6种不同溶磷菌株对扁穗雀麦的株高、分蘖数、根长、地上与地下部分生物产量等的影响,同时也进行了营养品质(粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、全磷和全钙)的测定。结果发现:溶磷菌肥能促进扁穗雀麦根系生物量的增加,Br24,Br7和Br17的效果最明显;溶磷菌对株高和产量的促进作用在植物生长早期要优于后期,Br24与Br7效果最好。施加溶磷菌肥能够显著提高了植物总磷含量,降低了总钙与中性洗涤纤维含量(除Br8与Br17),促生效果较好的菌株粗蛋白含量略有下降(P0.05),而促生效果不显著的菌株粗蛋白含量显著增加。综合分析,生产应用潜力最大的2个菌株为Br24与Br7。     

根瘤菌、施氮量及频率对苜蓿生长和纤维含量的影响

为探究根瘤菌、施氮量与施肥频率三因素对‘草原3号’杂花苜蓿（Medicago varia Martin.‘Caoyuan No.3’）生长及纤维含量的影响,本研究采用完全随机区组设计,设置有无接种根瘤菌、5种施氮量（600 kg·hm^-2,750 kg·hm^-2,900 kg·hm^-2,1 050 kg·hm^-2,1 200 kg·hm^-2）与3种施肥频率（4次、6次、8次）三因素试验,测定生长速率、地上生物量、纤维素含量等指标。结果表明：接种根瘤菌会促进第三茬苜蓿的生长,而使酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量下降。本试验条件下,接种根瘤菌,施氮量为900 kg·hm^-2,施肥频率为6次时,地上生物量最大。     

溶磷菌溶磷和分泌IAA特性及对苜蓿生长的影响

植物根际溶磷菌不仅可以提高植物对土壤磷素的利用率,同时可以促进根瘤菌的结瘤和固氮作用。利用液体培养法对5株溶磷菌的溶磷特性和分泌IAA能力进行研究,并通过盆栽试验研究接种溶磷菌对苜蓿(MedicagosativaL.)生长的影响。结果表明:各供试菌株溶磷能力差异较大,溶磷能力最强的是LM18(300.3 mg/mL);菌株都有分泌IAA特性,最大分泌量为17.95μg/mL(LM12)。接种溶磷菌后苜蓿株高、茎粗、干重、干鲜比和叶茎比都比对照明显增加。因此,溶磷能力和分泌IAA能力较强的菌株(LM12和LM18)可作为研制微生物肥料的优良菌株。     

豌豆与根瘤共生对水分胁迫的生理响应

为了研究在水分胁迫条件下接种根瘤菌对豌豆植株的抗旱性影响,本试验以抗旱性品种‘定豌8号’和非抗旱性品种‘陇豌6号’两个豌豆品种为试验材料,在充分供水(田间持水量的75%)、轻度胁迫(田间持水量的55%)、重度胁迫(田间持水量的35%)3个不同水分胁迫条件下,研究了接种与不接种根瘤菌豌豆植株地上部和根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖、丙二醛(MDA)等抗旱指标对水分胁迫的响应。结果表明:根瘤共生的豌豆植株在遭受水分胁迫后,SOD、CAT、POD活性及Pro和可溶性糖含量均高于不接菌处理,而MDA含量低于不接菌处理。接种15735菌的‘定豌8号’的3种酶活性及Pro、可溶性糖含量均高于接种Da99菌株,同时高于接种15735菌株的陇豌6号。经隶属函数综合分析表明:在3个不同的水分胁迫条件下,接种15735菌的‘定豌8号’的隶属函数平均值最大,抗旱性最强。而Da99菌株与‘陇豌6号’共生后在充分和轻度水分胁迫条件下表现出较强的抗旱性,但在重度胁迫下,Da99菌株与定豌8号表现出更强抗旱性。因此,在水分胁迫下接种两种根瘤菌均可提高豌豆的抗旱性,且15735菌对两种豌豆的抗旱性效应强于Da99菌,同时15735菌与‘定豌8号’更匹配,表现出更强的抗旱性。