水稻根际耐镉细菌的筛选与鉴定

为获得稻田土壤镉污染修复的微生物,采用培养基加镉平板法,从水稻根际土壤分离耐镉细菌。本研究分离得到3株耐镉菌株,经16S rDNA测序、比对,鉴定为假单胞菌属细菌。对菌株细胞形态的电镜观察、菌株生长曲线的测定结果表明,在镉处理浓度为100 mg L 1条件下,菌株生长未受明显抑制,但菌株形态发生了适应性的变化;在镉处理浓度超过300 mg L 1时,菌株生长受到明显抑制;在镉处理浓度700 mg L 1条件下,菌株仍能生长,但生长延滞期延长,对数期后的生长量亦低;对菌体镉含量分析表明,在100 mg L 1镉处理下,3株菌株菌体中的镉含量分别为9.04 mg g 1、4.96 mg g 1和28.58 mg g 1,富集系数依次为90.4、49.6和285.8。可见,分离得到的3株菌株具有较强镉耐性和镉吸收能力,将为稻田土壤重金属镉污染的修复提供重要微生物资源。     

提高水稻耐盐能力的根际核心菌株筛选及应用

根际微生物能通过多种途径增强作物对盐胁迫的适应性。为获得能显著提高水稻耐盐性的根际促生菌并探究其应用效果,选择耐盐品种湖南籼和盐敏感品种南粳46两个水稻品种,分别比较了耐盐水稻和盐敏感水稻在自然盐土和灭菌盐土中的生理指标,然后基于16S rRNA基因扩增子测序,通过根系细菌群落差异分析和共现网络分析,鉴定了在耐盐水稻根际富集且与耐盐性相关的关键类群。随后,采用根际微生物宏培养方法从耐盐水稻根际筛选出关键细菌类群的可培养菌株。最后通过盆栽试验评估了菌株增强盐敏感水稻耐盐能力的作用效果。结果表明,自然盐土中耐盐水稻株高和根长均显著高于灭菌土壤中的植株,而脯氨酸含量则显著低于灭菌土壤中的植株,表明耐盐水稻品种根际的微生物群落在增强水稻耐盐能力中具有重要作用。扩增子测序分析发现耐盐水稻品种和盐敏感水稻品种根际微生物群落差异显著,差异分析明确黄杆菌科（Flavobacteriaceae）和假单胞菌科（Pseudomonadaceae）为耐盐水稻根际富集的关键细菌类群。通过设置盐胁迫下盐敏感水稻发芽试验和苗期水培试验,筛选出普氏假单胞菌P34和大安金黄杆菌C18两株功能菌。最后通过盆栽试验证明C18和P34作为直接接种剂或种子包衣剂均能在盐胁迫下显著促进盐敏感水稻生长。综上,C18和P34具有良好的增强水稻耐盐能力的潜力,可作为开发盐碱地专用的种子包衣及微生物肥料的候选菌剂。     

铜绿假单胞菌对镉胁迫水稻苗期生长与镉积累的影响

稻米重金属污染是人们广泛关注的严重问题,微生物钝化是阻遏环境重金属进入生物循环的有效途径之一。为了解铜绿假单胞菌对苗期水稻镉污染的缓解效应,本文以无镉处理为对照,通过添加20μmol×L~(-1)镉的水培试验,研究了铜绿假单胞菌、载体A(硅藻土,粒径1~3 mm)、载体B(硅藻土,粒径3~6 mm)、载体C(活性炭,比表面积1 000 m~2×g-1)以及铜绿假单胞菌与载体制备的菌剂A、菌剂B和菌剂C对水稻生长、镉含量及镉积累量的影响。结果表明,20μmol×L~(-1)镉处理显著抑制了水稻根长、株高的生长和干物质积累,添加菌液及菌剂A、B、C后,水稻生长状况得到显著改善,总生物量比镉处理(0.523 g×株~(-1))提高38.5%~67.3%,以菌剂B处理的水稻生物量最高。水稻根、茎鞘、叶以及地上部镉含量显著降低,其中添加菌剂A、菌剂B、菌剂C及活性炭处理的水稻地上部镉含量分别比镉处理(101.3 mg×g~(-1))下降45.9%、47.9%、59.9%和59.9%,迁移系数降低16.7%、25.0%、33.3%和33.3%,富集系数减少48.1%、48.8%、58.8%和60.9%。添加活性炭、菌剂A和菌剂C处理的水稻单株镉积累量降低18.2%、9.5%和24.3%,添加菌剂B以及依次含有56.4 mL、45.3 mL、28.4 mL菌悬液的菌液A、菌液B和菌液C处理,其镉积累量依次增加15.0%、30.4%、14.9%、16.9%,说明菌株通过提高作物生物量增加了镉积累。综上,铜绿假单胞菌可显著促进镉胁迫水稻的生长,降低水稻的镉含量,抑制镉的迁移,降低水稻镉的有效性;菌剂A、B、C表现出良好的镉钝化能力,表明铜绿假单胞菌可为环境镉污染的生物修复提供新菌株。     

不同化感潜力水稻品种对低钾的生理与分子响应

选择国际公认的化感水稻品种“P1312777”和非化感水稻品种“Lemont”为材料,在K元素为5mg·L^-1（低K）和40mg·L^-1（正常K）2个水平的营养液中培养,通过水稻形态学指标（根长、株高、根冠比和生物量）、生理生化指标（SOD、POD、CAT、根系活力及植株中N、P、K含量）,评价不同化感潜力水稻品种对低K胁迫的生理响应,并采用实时荧光定量PCR（Realtime Fluorescent Quantitative PCR,FQ-PCR）,分析了低K胁迫下水稻根和叶中与N、P、K吸收利用相关的12个关键酶的基因表达差异。结果表明,低K促进了化感水稻“P1312777”根的生长,根冠比加大,生物量增加,但对株高的影响不显著;而该条件下非化感水稻“Lemont”的上述指标均受到不同程度的抑制。低K对两种水稻的保护酶系（SOD、POD、CAT）和根系活力均有一定程度的抑制作用,植株中N、P、K含量降低,但非化感水稻“Lemont”受抑制的程度远大于化感水稻“P1312777”。FQ-PCR检测结果表明,低K胁迫下两种水稻根、叶中的12个关键酶的基因均呈现上调表达,而化感水稻“P1312777”的基因表达上调倍数均明显大于非化感水稻“Lemont”。低K胁迫下两种水稻品种的形态学差异、生理与分子响应均表明,化感水稻“P1312777”比非化感水稻“Lemont”具有更强的适应K匮乏的能力。     

稻草覆盖还田对水稻氮素吸收和氮肥利用率的影响

以杂交稻“天优998”为材料, 设置覆盖还田和不还田2种稻草还田处理, 4种氮肥处理, 进行了连续2年的田间试验, 研究稻草还田对水稻氮素吸收和氮肥利用率的影响。结果表明: 稻草还田显著促进了水稻对氮素的吸收, 其总吸氮量比稻草不还田处理增加13.7%~20.3%, 但对不同生育阶段吸氮量占总吸氮量的比例影响不大。与稻草不还田处理相比, 稻草还田处理的水稻在分蘖中期(MT)、穗分化始期(PI)和抽穗期(HD)叶片叶绿素含量显著提高[实地养分管理(N1)的MT时期除外]。稻草还田可提高氮肥吸收利用率(RE)、农学利用率(AE)和氮肥偏生产力(PFP)。两年平均, 稻草还田处理的RE比稻草不还田处理提高8.23个百分点, 相对提高23.4%, 达极显著水平。AE、RE、PFP与MT~PI期间的吸氮量呈正相关, 其中AE和PFP达极显著水平。RE与HD~MA期间的吸氮量呈极显著正相关。在MT施氮、促进MT~PI期间的氮素吸收对提高AE、RE和PFP有重要意义。创造条件增加抽穗后的氮素吸收, 对于提高RE、减少氮肥损失和面源污染至关重要。     

玉米根际高效固氮菌Sphingomonas sp. GD542的分离鉴定及接种效果初步研究

固氮微生物菌种选育是固氮微生物肥料生产应用的基础。本研究从玉米根际土壤分离到1株高效固氮菌株GD542,菌体短杆状,0.4μm×1.0～1.5μm,革兰氏阴性;固氮酶活性为5.046nmol(C2H4)·h-1·mg-1(蛋白);利用碳源较广泛,抗逆性较强,既可在4℃低温生长,也可以在37℃下生长,耐盐性高达10%。16SrDNA序列分析结果表明,该菌株与鞘氨醇单孢菌Sphingomonas azotifigens的16SrDNA序列有高达96%的同源性,结合形态特征和生理生化特征等,将其初步鉴定为鞘氨醇单孢菌Sphingomonas sp.。接种小白菜的温室盆栽试验表明,菌株GD542具有很好的固氮效能,与无氮对照相比,接种GD542处理植株干重增加206%,含氮量增加230%,达到统计学显著差异水平,开发应用前景较好。     

苏云金芽孢杆菌菌剂对棉花根际土壤细菌数量及多样性的影响

采用稀释平板培养法与PCR-DGGE技术, 以阿维菌素为阳性对照, 水为阴性对照, 研究了大田喷施推荐剂量(0.1 kg·hm^-2)和高剂量(10 kg·hm^-2)苏云金芽孢杆菌(Bt)菌剂对棉花根际土壤细菌种群数量及结构的影响。结果表明, 喷雾处理后1~3 d, 不同处理组土壤细菌数量间无显著性差异, 在3 d时细菌数量均值达到最大, 之后开始下降, 12 d后清水对照、推荐剂量Bt菌剂、高剂量Bt菌剂处理组土壤细菌数量均值维持在4.0×107 CFU·g^-1左右; 推荐剂量Bt菌剂处理样品土壤细菌数量在6 d时显著高于清水对照, 其余时间与清水对照间无显著性差异; 高剂量Bt菌剂处理与清水对照在整个试验期间均无显著性差异; 阿维菌素处理组土壤细菌数量在0~6 d内与清水对照无显著性差异, 而在12~45 d内显著低于其他3个处理组。DGGE图谱显示, Bt菌剂处理对棉花根际土壤17种细菌均无显著抑制作用。聚类分析结果表明, Bt菌剂对土壤细菌群落结构的扰动在12 d后得到恢复。与阴性对照组相比, Bt菌剂对土壤细菌多样性指数无显著影响, 而阳性对照阿维菌素对土壤细菌种群消长和多样性指数有较强的影响。对DGGE图谱中17条电泳条带的序列分析, 证明棉花根际土壤中存在起固氮作用的慢生根瘤菌属细菌和具有污染修复与净化活性的鞘脂菌属、鞘氨醇单胞菌属和红球菌属细菌。Bt菌剂与阿维菌素处理均对这些土壤有益菌群无明显不利影响。总体结果表明, Bt菌剂无论是在正常推荐剂量下还是在较高剂量(推荐剂量的100倍)下使用, 对棉花根际土壤微生态环境产生的冲击都较小, 是一种生态安全性较高的生物农药。     

硅锰结合施用对红壤水稻铁毒害的矫正

Based on the fact that Fe toxicity which is usually characterized by leaf oranging and low yield can be obviously subdued by application of Si or Mn due to counteraction.between Fe and Si or Mn.A pot experiment was conducted with four treatments of CK,Si,Mn and Si Mn to further study the effect of combined application of Si and Mn on rice growth on red earths.Water-soluble SI,Fe and Mn were measured.and electron probe was used to study Si,Mn,Fe and Ca in root cross sections.Combined application of Si and Mn could increas water-soluble Si and Mn but reduce water-soluble Fe,thus being favorable for correctiong Fe toxicity.Electron probe study showed obvous differences of Si,Fe,Mn,and Ca in rice roots between CK and the other three treatments.The combined applicatioin of Si and Mn could reduce leaf oranging and improve rice growth.The Si Mn treatment had a higher plant height,lower number of oranging leaves and a 25.0% higher rice yield than CK and showed a better effect on rice growth than the treatment of sole Si or Mn.     

水稻多逆境响应基因OsMsr8的克隆与表达

非生物胁迫是引起全世界作物减产的主要因素, 利用分子生物学技术提高作物耐逆性已成为作物改良的新途径。本课题组采用Affymetrix水稻表达芯片分析了超级稻亲本“培矮64S”全基因组表达模式, 发现了众多逆境相关基因。OsMsr8基因受低温、干旱等多逆境因子诱导, 在孕穗期干旱胁迫下表达水平显著上调。qRT-PCR分析试验数据与芯片结果基本吻合。利用生物信息学方法对所获得序列进行开放阅读框、序列同源性分析, 预测了编码蛋白质产物的理化性质。该基因ORF全长为834 bp, 编码277个氨基酸残基, 不含内含子, 无典型的基因保守结构域。在不同物种中有高相似性的蛋白, 功能未知。对启动子区域进行分析, 发现含有多种与逆境诱导相关的调控元件, 推测该基因与植物耐逆性有一定关系。     

三七收获后不同年限土壤微生物代谢多样性分析

采用Biolog技术,对云南省砚山县的盘龙、阿猛、干河3个乡镇进行了三七历年种植地的调查研究,以未种植过三七的土壤为对照,研究三七收获后1~6 a不同年限对土壤养分、土壤微生物对碳源利用以及土壤微生物多样性的影响。结果表明,反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)并未随年限增加呈现明显变化规律;微生物培养96 h活性旺盛。对Biolog板31种碳源吸光度值聚类分析表明,3个乡镇所取三七收获后1 a和6 a土壤微生物碳源利用均可聚为一类,其土壤微生物碳源利用特征相似,其余不同年限土壤微生物碳源利用聚类并未出现一定规律;与未种植过三七的土壤相比,三七收获后1 a、6 a土壤微生物均对碳水化合物类、聚合物类、羧酸类和酚类碳源的利用分别高出25.97%~55.59%和53.14%~65.68%;随着三七收获后年限的增加,土壤微生物对碳水化合物、氨基酸类、羧酸类碳源利用呈收获后2 a升高、4 a和5 a下降趋势。收获三七后1~6 a土壤与未种植过三七的土壤相比,氮、磷、钾及有机质含量差异均不显著。除干河乡外,阿猛乡和盘龙乡收获三七后1~6 a土壤微生物与未种植过三七的相比,Shannon-Wiener指数、丰富度指数、Simpson指数均值总体差异不明显。试验说明三七轮作至少需6 a以上时间,土壤微生物对不同碳源的优势利用可反映出三七连作障碍与土壤微生物群落结构差异有密切联系。     

盐胁迫油菜根际中含假单胞菌（Pseudomonas spp.1）的氨基环丙烷-1-羧酸 (ACC) 脱氨基酶特征研究

When exposed to biotic or abiotic stress conditions,plants produce ethylene from its immediate precursor 1-aminocyclopropane-1-carboxylate(ACC),leading to retarded root growth and senescence.Many plant growth-promoting rhizobacteria contain the enzyme ACC deaminase and this enzyme can cleave ACC to form α-ketobutyrate and ammonium,thereby lowering levels of ethylene.The aim of this study was to isolate and characterize ACC deaminase-producing bacteria from the rhizosphere of salt-stressed canola(Brassica napus L.).Out of 105 random bacterial isolates,15 were able to utilize ACC as the sole source of nitrogen.These 15 isolates were also positive for indole acetic acid(IAA) production.Phylogenetic analysis based on partial 16 S rDNA sequences showed that all isolates belonged to fluorescent Pseudomonas spp.In the canola rhizosphere investigated in this study,Pseudomonas fluorescens was the dominant ACC deaminase-producing species.Cluster analysis based on BOX-A1R-based repetitive extragenic palindromic-polymerase chain reaction(BOX-PCR) patterns suggested a high degree of genetic variability in ACC deaminase-producing P.fluorescens strains.The presence of indigenous ACC-degrading bacteria in the rhizosphere of canola grown in saline soils indicates that these bacteria may contribute to salinity tolerance.     

空心莲子草在稻田生态系统中的生长特性及对水稻生长发育的影响

为了解空心莲子草在正常耕作稻田中的入侵能力与水稻对该草的抵抗能力,本文通过在秧苗移栽后的稻田中移植少量空心莲子草繁殖体,人工模拟空心莲子草入侵稻田的方法,研究了该草在稻田中的入侵生长繁殖特性及其对水稻生长发育的影响。结果显示:在人工移入空心莲子草后的第一个水稻生长季内,空心莲子草长势较弱,其植株克隆数与直立茎秆数从水稻分蘖前期至成熟期均无显著变化,仅株高增长极显著,但茎秆纤细柔软,部分茎秆顶端弱化,叶片弱小卷曲,出芽量很低或几乎没有新芽生长。空心莲子草对水稻分蘖、有效分蘖与株高等参数均无显著影响。空心莲子草在田埂上与稻田边缘的生长主要表现为该草的覆盖度、直立茎秆数与株高的显著增加,难以向稻田中扩散生长。研究结果表明,空心莲子草在耕作稻田中不能形成严重入侵态势。建议保持稻田于耕作状态,可有效防止空心莲子草的入侵。