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。     

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。     

温莪术根际促生菌株的促生效应及土壤定殖

测定了38株温莪术根际菌的产铁载体、解磷、产IAA的能力和抑制致病菌的能力。这些菌株中25株菌分泌IAA的量可达到1 mg·L-1以上;23株菌铁载体产量达到10+;10株菌解磷能力在2 mg·L-1以上;有3株菌对4种植物致病菌都有抑制效果。经综合评价筛选出3株菌进行盆栽试验。WP0702产较高的铁载体,抑菌能力较强;WK0101铁载体、解磷、产IAA的能力均较高,但无抑菌能力;这2株菌株均明显促进温莪术的产量。试验数据证明具有抑制致病菌的能力、解磷和分泌适当浓度IAA的菌株都有作为生物有机肥的可能。用lux AB基因标记菌株WP0702,证明该菌株在不同土壤中可以持续存活。WP0702和WK0101具有作为温莪术生物肥料、克服连作障碍的潜力。     

根际促生菌在烟草生产中的应用研究进展

根际微生物对植物的生长发育起到重要作用。本文从促生菌株的促生机制及其在烤烟大田生产中的应用研究入手,阐明促生菌株是如何发挥促生效果促进植物生长的,为绿色烟叶的发展提供理论依据,在烟草的绿色生态可持续发展中具有重要意义。     

植物根际促生菌作用机理的研究进展

介绍了植物根际促生菌的种类,总结了近年来植物根际促生菌在作用机理方面的研究成果,指出了该研究领域存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。     

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.     

棘孢木霉菌株PZ6对香蕉促生效应及 枯萎病室内防效的影响

[目的]研究棘孢木霉菌株PZ6对香蕉植株促生效应、抗氧化酶活性及枯萎病菌室内防效的影响,为香蕉枯萎病的防控及PZ6菌株的合理开发利用提供理论依据.[方法]以清水为对照(CK),分别设PZ6孢子液与枯萎病菌菌液(FOC4)5个不同组合处理:(1)PZ6;(2)PZ6+FOC4;(3)PZ6(3 d)+FOC4;(4)FOC4(3 d)+PZ6;(5)FOC4,采用盆栽伤根淋灌法,于6~7叶期对香蕉苗根际进行接种处理;不同时期调查不同处理香蕉苗植株性状,测定香蕉苗根系活力及叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性;通过解剖球茎考察病情指数,评价PZ6对枯萎病的室内防效.[结果]与其他处理相比,单施PZ6菌液处理可极显著提高香蕉苗新增株高和根系活力(P<0.01,下同),两者分别为6.33 cm和487.43μgTTF/g·h;与FOC4处理相比,配施PZ6菌液的FOC4菌液处理也可极显著提高香蕉苗根系活力.接种FOC4菌液50 d后,不同处理香蕉苗球茎枯萎病发病指数和防治效果均以PZ6(3 d)+FOC4处理表现最佳,其病情指数为37.50,防治效果为48.28%,其次为PZ6+FOC4处理,而FOC4(3 d)+PZ6处理表现较差.处理45 d后,除PZ6处理与CK间的叶片POD活性无显著差异(P<0.05)外,不同处理的香蕉苗叶片SOD、POD和CAT活性均与CK间呈极显著差异;除CK外,不同处理间不同酶活性呈一定的变化规律.叶片SOD活性与根系活力表现相似,均以PZ6处理最高(423.71 U/gFW·h),其次为PZ6(3 d)+FOC4、PZ6+FOC4、FOC4(3 d)+PZ6和FOC4处理;叶片POD活性表现相反,以FOC4处理最高(355.07 U/g·min),比对照极显著增加82.33 U/g·min,以处理PZ6最低(273.84 U/g·min).[结论]棘孢木霉PZ6菌株可在一定程度上提高香蕉苗对枯萎病菌的防御能力,提前施用PZ6菌株可有效阻止病原菌FOC4侵入香蕉苗,延缓植株发病.     

3株放线菌对甜瓜幼苗的促生与抗性诱导作用

【目的】研究3株生防放线菌Act1、Act11和Act12对甜瓜枯萎菌(TF)和西瓜枯萎菌的拮抗性,及其对甜瓜幼苗的促生作用和叶片多酚氧化酶(PPO)活性的诱导作用,为防治西甜瓜枯萎病提供高效生防放线菌。【方法】通过琼脂块法和无菌发酵滤液试验,研究了3株放线菌对TF和西瓜枯萎菌的拮抗性及其无菌发酵滤液对甜瓜种子胚轴、胚根生长的影响;通过盆栽试验,研究了3株放线菌对甜瓜幼苗叶绿素相对含量、甜瓜根系质量和根系活力的影响以及对甜瓜叶片PPO活性的诱导作用。【结果】①供试放线菌对TF和西瓜枯萎菌的拮抗圈直径均超过17mm,其无菌发酵滤液对TF和西瓜枯萎菌的抑菌率为2.65%~65.27%,且能促进甜瓜胚轴、胚根生长,提高甜瓜种子活力。②放线菌Act1、Act11和Act12以1.5 g/kg的接种量与TF混接,甜瓜幼苗叶绿素相对含量较单接TF分别增加了17.57%,13.54%和11.59%,差异显著(P0.05);放线菌Act11以1.5 g/kg接种量与TF混接,甜瓜幼苗根系质量较单接TF处理增加了53.33%;放线菌Act1和Act12以2.0 g/kg接种量与TF混接,甜瓜幼苗根系活力较单接TF分别增加了416.67%和166.67%,差异达极显著水平(P0.01)。③放线菌Act11、Act12以1.5 g/kg接种量与TF混接,甜瓜幼苗叶片PPO活性较单接TF分别增加了45.06%,50.20%。【结论】3株生防放线菌对TF和西瓜枯萎菌均具有较强的拮抗性,在一定接种量下,对甜瓜幼苗具有促生和提高诱导抗性的作用,此作用在放线菌与TF混接时表现更为明显。     

香蕉枯萎病菌4号生理小种对香蕉根际土壤微生物及酶活性的影响

为探明香蕉枯萎病的发病机理,以巴西香蕉为材料,采用盆栽试验,研究香蕉枯萎病4号生理小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4,Foc4)对香蕉根际土壤微生物和土壤酶活性的影响.结果表明:接种 Foc4对香蕉根际土壤微生物总量和细菌数量(B)影响不大,但显著提高了真菌数量(F)及其在整个微生物中的比例,显著降低了放线菌数量(A)及其在整个微生物中的比例;B/F 及 A/F 显著降低;根际土壤中过氧化氢酶和转化酶活性显著升高;Foc4侵染改变了香蕉根际土壤中微生物的数量,导致其种群结构失衡,这可能是导致香蕉枯萎病发生的重要因素之一; Foc4侵染后香蕉根际土壤酶活性发生显著变化,这可能是香蕉通过改善其根际微环境来应对病菌侵染的重要自我保护机制     

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。     

香蕉吸芽苗内生真菌及其根际土壤真菌的鉴定

从香蕉吸芽苗的根、叶等组织内分离到11个属的真菌:曲霉属(Aspergillus)、炭疽菌属(Colletotrichum)、镰孢属(Fu-sarium)、胶帚霉属(Gliocladium)、木霉属(Trichoderma)、球二孢属(Botryodiplodia)、丝核菌属(Rhizoctonia)、单格孢属(Ulo-cladium)、散子囊菌属(Eurotium)、直双孢属(D idymaria)和丝葚霉属(Papuladpora)。炭疽菌属为优势菌,占内生真菌分离物总数的50%。从香蕉吸芽苗根际土壤中分离到10个属的真菌:曲霉属、镰孢属、木霉属、丝核菌属、毛霉属(Mucor)、青霉属(Penicillium)、拟青霉属(Paecilomyces)、帚霉属(Scopulariopsis)、球壳孢属(Sphaeropsis)和盾壳霉属(Coniothyrium)。拟青霉属、青霉属和毛霉属为优势菌,分别占根际土壤真菌分离物总数的39.7%、23.8%和17.5%。     

香根草提取物对植物病原真菌的抑制作用

测定了香根草提取物对水稻纹枯病菌（Rhizoctonia solani）、香蕉炭疽病菌（Colletotrichum musae）、番茄早疫病菌（Alternaria solani）、黄瓜枯萎病菌（Fusarium oxgsporium）和葡萄炭疽病菌（Colletotrichum gloesporioides）这5种植物病原真菌的抑制作用。室内抑菌试验采用菌丝生长速率法测定了石油醚和乙酸乙酯萃取物对植物病原菌的抑制作用。结果表明,两部分萃取物对上述5种病原真菌均具有较好的抑制作用,其中对水稻纹枯病菌的抑制效果最好,EC50值分别为1.844和3.470 mg·mL-1。室外盆栽试验结果显示石油醚萃取物在浓度为0.025 g·mL-1时对水稻纹枯病菌保护防治效果达到66.70%,治疗防治效果为14.16%。该研究为植物病害防治和新型植物源杀菌剂的开发提供理论基础。     

香蕉枯萎病的发生及防控研究现状

香蕉是世界第2大水果作物,也是世界贸易量最大的水果。由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f. sp.cubense,Foc)引起的香蕉枯萎病是香蕉生产上最重要的病害之一,极大地限制了世界香蕉产业的健康和可持续发展。近年来国内外学者在其病害发生、病原生物学、侵染过程、病害流行、基因组测序、香蕉与Foc互作以及病害防控等方面开展了大量研究,但鲜见较为系统和全面的评述。本文就香蕉枯萎病的发生历史和危害现状、病原小种和遗传多样性以及防控方法等进行较为全面的梳理和总结,以期为该病害的研究和防控提供一定的参考。     

水稻根际土壤溶磷菌的分离、鉴定及对水稻的促生作用

【目的】为明确水稻根际溶磷菌株溶磷能力及其对水稻植株及根际土壤磷含量的影响。【方法】利用溶磷圈法从水稻根际土壤中分离获得具有较强溶解Ca3(PO4)2能力的2株细菌NDW1和NDW3,根据16S r DNA对菌株进行鉴定。以NBRIP为基础培养基,通过正交试验对2株菌株利用氮源、碳源及初始p H进行优化,鉴定菌株的吲哚乙酸(IAA)分泌量,研究溶磷菌对水稻的促生作用,以及对土壤速效磷和水稻幼苗全磷含量的影响。【结果】菌株NDW1和菌株NDW3分别被鉴定为Enterobacter sp.和Serratia sp.,2株菌株溶磷的最佳条件组合均为葡萄糖、蛋白胨及初始p H 6。2株菌株24 h内最高溶磷量分别为294.95和312.93μg·m L-1,且都可分泌IAA。土培和沙培条件下,溶磷菌NDW3对水稻株高、根长、最大叶长及地上干质量都有明显的促进作用,并且NDW3在2种种植条件下均显著增加了根际土壤速效磷及水稻植株全磷含量。【结论】从水稻根际土壤分离获得2株溶磷能力较好的细菌菌株Enterobacter sp.NDW1和Serratia sp.NDW3,菌株NDW3对水稻的促生作用强于菌株NDW1。     

放线菌制剂对番茄PPO活性及生物量的影响

【目的】研究2种放线菌制剂对供试番茄生物量、保护性酶活性的影响,探索生防菌剂的防病促生机理。【方法】以Act1(加州链霉菌Streptomyces californicus)、Act2(假刺孢链霉菌Streptomyces pseudovenezuelae)、Act11(肉质链霉菌Streptomyces carnosus)、Act12(密旋链霉菌Streptomyces pactum)及Act8(1株未定种的链霉菌Streptomyces sp.)5种放线菌为材料,制成菌剂BCA1(由放线菌Act1、Act11和Act12按1∶1∶1的质量比混合而成)和菌剂BCA2(由Act1、Act2和Act8按1∶1∶1的质量比混合而成)2种放线菌制剂。以不接菌为对照,分别将BCA1和BCA2进行稀释后对番茄进行蘸根处理,采用常规称质量及PPO酶活性测定法分别对番茄生物量及叶片PPO酶活性进行测定。【结果】2种放线菌制剂均使苗期番茄叶片PPO活性降低,根系PPO活性升高,随着植株生长期的延长,菌剂对PPO活性的影响逐渐减小。②接种2种放线菌制剂对番茄生长均有明显的促进作用,BCA1使番茄的总生物量、茎质量、根系质量及须根质量分别增加了44.27%,47.38%,14.58%及52.85%;BCA2使番茄的总生物量、茎质量、根系质量及须根质量分别增加了46.87%,47.89%,42.63%及93.65%。【结论】接种放线菌制剂对番茄有明显的促生作用,可促进根系生长,增加生物量,并提高根系PPO活性,进而增强番茄根系的免疫力和抗病性。     

香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种在‘巴西蕉’植株及根际土壤中的时空分布

目的 香蕉Musa spp.是我国重要的经济作物之一,由尖孢镰刀菌古巴专化型Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) 引起的香蕉枯萎病蔓延快、根治难,严重阻碍了我国香蕉产业发展。由于Foc菌量和空间分布与其侵染和致病作用直接相关,探索Foc在‘巴西蕉’Musa acuminate L. AAA group, cv. Brazilian植株和土壤中的时空分布具有重要意义。方法 采用伤根接种法对‘巴西蕉’苗分别接种香蕉枯萎病菌1号生理小种(Foc1)和4号生理小种(Foc4),通过实时荧光定量PCR技术检测接种后不同时间、不同香蕉组织及根际土壤中的菌量,分析了香蕉枯萎病菌在植株和土壤中的时空分布。结果 温室中接种Foc后2~21 d内,‘巴西蕉’根部和球茎中Foc1和Foc4菌量随时间延长而逐渐增加,但Foc4菌量始终大于Foc1;在‘巴西蕉’球茎中,Foc1和Foc4分别在接种后21和14 d菌量达到最大。田间接种Foc后30 d,离‘巴西蕉’植株地面半径(r)5 cm、地下深度25~30 cm土壤中的Foc1和Foc4菌量最大;而r为15和30 cm时,地下深度10~15 cm土壤中的Foc菌量大于0~5和25~30 cm的菌量;在相同r和地下深度的‘巴西蕉’根际土壤中,一般Foc4菌量大于Foc1。结论 Foc1和Foc4菌量在‘巴西蕉’植株和根际土壤中具有明显不同的时空分布,同一空间中Foc4菌量大于Foc1菌量,研究结果可为香蕉枯萎病的发生流行、预测预报和防控提供一定的理论指导。