根际促生菌对植物生长的影响及其作用机制

长期以来,我国农业生产过度依赖化肥,忽视了植物-微生物-土壤系统巨大的生物学潜力。植物根际促生菌可以在根际释放养分,具有促进植物生长的功能,是微生物肥料的主要来源菌种,具有广阔的应用前景。在我国化肥减施政策的约束下,研究植物根际促生菌的促生特性及其作用,对于推动农业的高产和高效具有重要作用。因此,本文综述了国内外关于植物根际促生菌在促进植物生长方面的作用机制及土壤-促生菌-植物互作机制的研究进展,并对其在微生物肥料开发、应用及推动绿色农业发展中的应用进行展望。     

植物根际促生菌的研究进展

植物根际促生菌可以直接或间接地促进植物的生长和发育,其促生机制可以帮助植物获取营养物质、调节植物激素水平、增强植物抵抗生物和非生物胁迫的能力等。综述了近年来植物根际促生菌促生机制的研究进展及其在农业和环境修复中的应用,探讨了植物根际促生菌研究领域未来的发展方向。     

植物根际促生菌的研究进展

植物根际促生菌是从植物根部分离出的微生物,借助其代谢过程或代谢产物,以改善植物生长条件,尤其是营养环境。如固定空气中的游离氮,参与土壤中养分的转化,增加有效养分,分泌激素,刺激植物根系发育,抑制有害微生物活动等。农业生产中大面积应用化肥、农药提高作物产量的同时,也产生了极大的环境问题,并且使生产成本提高。随着现代生物科学技术的进步,人们对应用微生物来代替化肥和农药寄予了厚望,从而对植物与根际促生菌关系的研究给予了高度重视。     

辣椒根际促生菌筛选鉴定及其促生效应初探

为筛选辣椒根际促生菌(PGPR)及其促生效应,以齐齐哈尔龙江县辣椒根际土壤为材料,采用稀释平板法筛选PGPR,通过16S rRNA序列分析鉴定其菌种,研究其分泌IAA、GA、 铁载体、 溶磷的能力,并采用血平板对菌株的溶血性进行评价.通过浸种和盆栽试验,验证促生菌株对辣椒种子萌发和幼苗的促生作用.结果表明,从辣椒根际土...     

植物根际促生菌的促生机理与影响因素

植物的根际中有大量的微生物,其中一部分根际细菌能够对植物的生长产生促进作用,这一类细菌被称作根际促生菌(PGPR)。PGPR可通过产生植物激素,解磷固氮,抑制植物病原真菌,提高植物抗逆性等方式促进直接或间接地促进植物的生长。植物能产生各类分泌物,影响根际微生物组的结构,土壤碳氮含量,酸碱度等非生物因素对根际微生物组也具有影响。PGPR通常作为微生物肥料运用在农林业上,如解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等促生菌已经得到广泛使用。笔者对植物根际促生菌的促生作用机理,植物与非生物环境对根际微生物组的影响以及发展前景展开综述,为根际促生菌的进一步开发利用提供参考。     

植物根际促生菌作用机制的研究进展

常年施用化肥会对土壤、大气以及水体等产生有害影响,不符合我国农业发展的绿色环保理念。植物根际促生菌（Plant Growth Promoting Rhizobacteria,PGPR）广泛生存在植物根际,是具有生防并起促生作用的有益微生物菌群,对作物生长发挥重要作用,正逐步成为目前的研究热点。本文回顾了PGPR促进植物生长的机制,包括直接促进植物生长作用及间接控制病原菌作用。同时,综述了PGPR菌剂的应用状况。最后,对PGPR的研究重点进行了展望,以期为PGPR生物肥料的研发与应用提供理论支持。     

植物根际促生菌研究综述

根际促生菌是一类能够直接或间接促进植物生长的微生物,有利于植物吸收营养,也可以防止致病微生物的攻击、帮助建立共生根瘤菌或菌根。本文从根际促生菌的种类、作用机制及研究状况3个方面对植物根际促生菌进行了综述,以期为根际促生菌的研究提供参考。     

植物根际促生菌作用机理研究进展

介绍了植物根际促生菌(PGPR)的概念与种类,综述了PGPR通过固氮、溶磷、产生嗜铁素、调控植物激素发挥的直接作用机理,以及作为生防制剂的间接作用机理,并阐述了PGPR在农业生产中的应用。     

植物根际促生细菌与AMF菌的协同作用研究

[目的]通过已筛选到植物根际促生细菌和AMF菌的协同实验说明两种菌混合的促生作用.[方法]从番茄、黄瓜、茄子、辣椒四种蔬菜作物的根际土壤中分离得到的菌株LJ20-2和HG5进行16S rDNA鉴定,通过营养钵实验,将其和AMF菌混合作用在作物上测定其促生能力.[结果]PGPR和AMF共同作用在黄瓜和番茄上的作用较为显著,而在茄子上只有LJ20-2+AMF和单纯的加AMF菌的要比其他长势更好些,辣椒上是单加PGPR的长势最好.[结论]此根际促生细菌和AMF菌共同施用对黄瓜和番茄幼苗有显著促生作用,对其他作物的促生作用不太显著.     

陕北地区苹果根际促生菌的筛选及其促生效应

为进一步开发苹果根际促生菌资源,以陕北苹果树根际土壤为材料进行根际促生细菌的筛选。以溶磷、解钾和产铁载体作为标准,测定初筛菌株的多种促生能力,并通过16S rDNA序列同源分析,对筛选出的促生效果最好的菌株进行分类鉴定,并采用单菌单独接种和多菌混合接种的小麦盆栽试验,测定其促生效应。结果表明：从陕北不同产地苹果根际土壤中筛选获得131株细菌,具有溶磷能力的菌株共17株,占总分离菌株的10.68%,其中11株细菌能够溶解无机磷,6株细菌能够溶解有机磷;可产铁载体的有24株,占总分离菌株的18.32%,YS-28和YC-31具有解钾能力。基于16S rDNA序列比对和系统发育分析将其中的24株归属于芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、白色杆菌属(Leucobacter)、红球菌属(Rhodococcus)。从中筛选出属于芽孢杆菌属(LC-22、YC-31、LC-19)和假单胞菌属(LC-2)的高活性菌株的小麦盆栽试验结果表明,与对照组相比,经LC-22、YC-31和LC-19混合菌液处理,小麦幼苗鲜质量增加96.12%;经LC-22、LC-19和LC-2混...     

蔬菜废弃物蚯蚓堆肥对鸡毛菜生长的影响

为降低蔬菜废弃物带来的潜在农业面源污染风险,并探讨其资源化利用的可行性,本研究以4种蔬菜废弃物堆肥产物为主要对象,研究其与2种商品有机肥在施氮量水平一致的条件下,对鸡毛菜(Brassica chinensis,Linné)生长的影响。研究结果表明,加入10%秸秆的蔬菜废弃物蚯蚓堆肥种植的鸡毛菜,无论株高、叶面积,还是营养元素N、P、K、Ca和Mg的含量,都显著高于其他处理。该处理鸡毛菜株高和叶面积分别是商品有机肥处理的3.10~4.00倍和3.20~3.53倍。与蔬菜废弃物普通堆肥相比,蔬菜废弃物蚯蚓堆肥种植的鸡毛菜株高和叶面积可分别增加25%~35%和16%~42%,鸡毛菜中N、P含量也有所增加,但差异不显著,而K、Ca和Mg含量显著增加。无论是施用蔬菜废弃物普通堆肥还是蚯蚓堆肥,鸡毛菜的生长情况均显著优于施用商品有机肥。     

木炭施用对镉污染土壤小白菜生长及镉吸收的影响

以镉污染土壤和小白菜为供试对象,采用盆栽试验,研究了木炭在用量分别为5、10、25、50 g·kg~(-1)水平时对土壤理化性质、小白菜生长及吸收镉的影响。结果表明,木炭的施入可改善土壤理化性质,当施用量≥25 g·kg~(-1)时能显著提高土壤pH值;与对照相比,添加木炭的各处理土壤有机质含量、碱解氮含量和有效磷含量等指标均显著增加,土壤速效钾含量在木炭用量为25 g·kg~(-1)时达最大,达显著水平(P0.05)。木炭的施用还促进了小白菜生长,使其地上部生物量、叶绿素含量和根部生物量均呈增加趋势。同时,木炭的添加降低了土壤镉有效性,减少了小白菜对镉的吸收。与对照相比,在木炭用量为5~50 g·kg~(-1)范围内,土壤Ca Cl2提取态镉含量、小白菜地上部镉含量和小白菜根部镉含量的降幅分别为5.05%~20.57%、6.08%~35.98%和5.13%~31.50%,小白菜各部位对镉的富集随处理水平呈递减趋势。研究表明添加适当比例的木炭可以抑制蔬菜对镉的吸收,并改良土壤。     

铁锰氧化肠杆菌和丛毛单胞菌对小白菜吸收镉和砷的影响

为探究土壤中镉（cadmium）和砷（arsenic）共去除的可行方法,选取具有铁锰氧化能力的细菌肠杆菌A11和丛毛单胞菌A23,研究混合菌株介导生成生物铁锰氧化物对镉和砷的吸附效果。扫描电镜结果显示铁锰氧化物存在于细胞表面,并且铁锰氧化物使细菌聚集成团;盆栽试验结果显示A11和A23菌株能够钝化土壤中的镉和砷,降低生物可利用态镉和砷的比例,并增加其不可利用态比例,同时还抑制小白菜地上部分和根部对镉和砷的吸收与积累。以上结果表明A11和A23混合菌株生成的生物铁锰氧化物对镉和砷有良好的吸附效果。     

根围促生菌对黄瓜幼苗的促生效应与防病作用

从菜园土盆栽的黄瓜健壮幼苗根围分离出196 株细菌,用于黄瓜种子的细菌化处理,在光照培养箱中模拟自然状况,首先在平皿中培养初步筛选出30 株促进种子萌发、促进根和下胚轴伸长的菌株;之后用于无菌土盆栽测定,筛选出了能明显提高出苗率,提前出苗时间,增加株高、鲜重等具促生效果的5 株细菌:CN11,CN31,CN45,CN116 和CN129,即为根围促生菌(简称PGPR)。并将5 株PGPR 分别用于接种了引起黄瓜苗期立枯病和猝倒病的三种主要病原菌——立枯丝核菌AG4 (Rhizoctonia solaniAG4)、瓜果腐霉(Pythium aphaniderm atum )、终极腐霉(P. ultim um )后的盆栽测定,发现在促进黄瓜幼苗生长的同时也降低了发病率,与对照相比均达显著水平(P= 0.05),实验结果证明PGPR 促生作用与防病作用具有一致性。     

小白菜小孢子发育与花器官形态相关性

通过DAPI染色观察不同大小的小白菜花蕾内小孢子发育外部形态结构特征及细胞学特征变化,以确定花粉发育时期,找出小孢子发育时期和花外部形态结构相关性,为花药或小孢子培养提供细胞学证据。研究结果表明:小白菜小孢子发育经过二分体时期、四分体时期、单核靠边期、单核居中期、2-胞花粉和3-胞花粉时期,各时期特征明显;且各发育时期与花蕾及花药外部形态密切相关,其中单核靠边期时花蕾纵径为2.68～3.80 mm,横径为1.91～2.19 mm,花药纵径为1.76～2.39 mm,横径为0.64～0.82mm,花药颜色为浅黄绿色,此时期适合花药、小孢子培养;因此可根据小白菜花蕾形态、大小和小孢子发育时期的相关性,确定花药、小孢子培养最佳时期的选蕾标准。     

基于银川地区水质的小白菜营养液配方优选

应用四元二次通用旋转组合设计,采用DFT无土栽培,在二代节能日光温室内研究了营养液配方中的N(NO3--N)、P、K、Ca 4种元素对小白菜生长的影响,得到了产量与4种元素之间的回归方程。结果表明,4种元素对小白菜产量影响的大小顺序是NKPCa;小白菜N与Ca的交互效应在较低水平时呈一定的正相关关系,在较高水平时存在着一定的负相关关系;通过计算机模拟寻优,得到小白菜达到单株最高产量148.75 g时,最优的N、P、K、Ca 4因子浓度依次为9、0.5、4.5和3.0 mmol.L-1。经过验证,最优配方处理下的小白菜生长势、根系活力、产量、品质以及全氮磷钾含量均高于对照。     

纳米铜对小油菜（Brassica chinensis L.）种子发芽和幼苗生理生化特性的影响

通过纸床培养,探究了不同剂量（1、2、4、6、8、10 mg·L^-1）纳米铜（Copper nanoparticles,Cu NPs）对小油菜（Brassica chinensis L.）种子发芽、幼苗Cu含量、根细胞微观特征以及幼苗生理生化特性的影响。结果表明,不同浓度Cu NPs处理对种子发芽率无显著影响（P>0.05）,小油菜根和茎伸长量均随Cu NPs浓度增加先升高后降低,当Cu NPs添加量为2~10 mg·L^-1时小油菜根伸长抑制率为10.7%~59.9%,而当Cu NPs≥4 mg·L^-1时小油菜茎长显著低于对照组（P<0.05）,降低了4.8%~15.8%。幼苗体内Cu含量随着Cu NPs浓度的增加而升高。通过透射电子显微镜可以看出,添加10 mg·L^-1 Cu NPs使根细胞出现比较普遍的质壁分离现象。与对照组比较,Cu NPs处理后小油菜幼苗体内超氧化物歧化酶活性降低了4.5%~64.0%（1 mg·L^-1除外）,过氧化物酶降低幅度达到4.4%~59.3%,而不同浓度Cu NPs处理对小油菜幼苗体内过氧化氢酶活性影响不显著（P>0.05）,因此,小油菜生理生化特性对不同剂量Cu NPs响应不同。     

镉胁迫对青菜幼苗某些生理特性以及基因组多态性的影响

以青菜品种"苏州青"为试材,采用生理生化方法和随机扩增多态性DNA(RAPD)技术,研究了镉(Cd)胁迫对青菜幼苗相关生理特性以及基因组多态性的影响。结果表明:不同浓度(1、5、10、20、40 mg·L-1)的Cd处理20 d后,青菜幼苗的鲜重、根伸长受到显著抑制,叶片的叶绿素以及蛋白质含量下降,丙二醛含量和细胞膜透性增加。选用8条寡核苷酸引物(10 bp)对青菜幼苗基因组DNA进行RAPD扩增,对照组的RAPD图谱中可分辨出55条谱带,Cd胁迫后的RAPD图谱发生改变,呈现谱带的增加、缺失和荧光强度的改变,并且与Cd浓度剂量-效应相关。随着Cd浓度的增加,幼苗叶片基因组的模板稳定性逐步下降,并且RAPD多态性与青菜幼苗的生理指标具有显著的相关性。以上结果表明,利用RAPD技术获得的DNA多态性变化谱带可作为检测Cd对青菜毒性效应的生物标记物。     

影响小白菜铅吸收的土壤因素和预测模型研究

铅(Pb)的生物有效性、移动性和转移特征对环境和食品安全至关重要。本研究采集我国15个省份理化性质差异很大的土壤,利用温室试验,以小白菜为研究对象,通过外源添加Pb,研究Pb从土壤向植物的运移,探索影响Pb生物有效性的主要土壤因素,并建立预测模型。结果表明,土壤总Pb含量、有机碳(OC)含量、pH对植物吸收Pb有显著影响。植物Pb含量和土壤Pb含量呈正相关,而土壤pH和OC含量则与植物Pb含量呈负相关。相比于单因素回归分析,逐步多元线性回归在评价Pb生物有效性时,相关性更高,决定系数R~2由0.83提高到0.94。Pb在酸性土壤中生物富集系数(BCF)较碱性土壤中更大。利用合并CK、Pb1和Pb2处理(n=45)得到的Freundlich预测方程(lg Cplant Pb=1.14 lg Csoil Pb-0.19pH-0.63lg COC+1.92,R~2=0.94,RMSE=0.11)能更准确地评估Pb在土壤中的生物有效性,试验结果可用于预测Pb从土壤到植物的转移。     

叶面施锌对油菜镉锌生物可给性与形态的影响

为探究叶面施锌（Zn）对叶用油菜镉（Cd）和Zn生物可给性的影响与调控机理,通过盆栽试验,采用体外消化和连续提取方法,研究喷施不同浓度ZnSO₄和EDTA·Na₂Zn对两种油菜（Cd低积累品种华骏和普通品种寒绿）地上部Cd/Zn含量、生物可给性以及化学形态的影响,并通过相关性分析和线性拟合方法研究叶面施Zn影响下Cd/Zn生物可给性的变化与形态占比的关系。结果表明,叶面施Zn对油菜地上部Cd含量无显著影响,Zn含量显著升高。喷施ZnSO₄降低了油菜Cd和Zn的生物可给性比例,最大降幅分别为24.37%和6.07%;而喷施4 mmol·L^-1 EDTA·Na₂Zn则显著提高了油菜生物可给态Cd含量,同时提高了Zn的生物可给性比例,最大增幅分别为49.19%和8.40%。喷施ZnSO₄明显降低油菜乙醇提取态Zn的占比,最大降幅为10.88%;而喷施EDTA·Na₂Zn则明显提高油菜乙醇、H₂O提取态Cd以及乙醇提取态Zn的占比,最大增幅分别为25.59%、52.74%以及13.23%。油菜Cd/Zn的乙醇和H₂O提取态含量与其生物可给态含量、乙醇和H₂O提取态占比与其生物可给性比例分别呈极显著的正相关性,这表明油菜Cd/Zn的乙醇和H₂O提取态对其生物可给性贡献最大,叶面施Zn主要通过影响乙醇和H₂O提取态Cd/Zn进而调控其生物可给性。