【摘要】：磷是作物必需的大量養(yǎng)分元素,土壤中磷大部分為難溶態(tài),難以被植物吸收利用。為此,本研究采用磷酸鈣液體培養(yǎng)基富集培養(yǎng)方法,從土壤中分離具有高效溶解難溶性磷的菌株L1和L2;采用玉米盆栽和田間試驗,研究了各菌株對土壤磷有效性、植株磷含量和植株生物量的提高效果;采用綠色熒光蛋白基因標記法,研究了菌株L1在玉米根表定殖的時間和位置。主要結果如下:(1)經(jīng)篩選得到8株解磷菌,在1%的磷酸鈣液體培養(yǎng)基,30 oC培養(yǎng)72 h時,培養(yǎng)液中水溶性磷含量為73.72~392.56 mg·L-1,其中菌株L1、L2、L7的溶磷效果相對較高,其水溶性磷含量分別為392.56 mg·L-1、296.77 mg·L-1、353.59 mg·L-1,為此,進一步分析了這兩個菌株的菌落形態(tài)、生理生化和16S rDNA測序特征,初步鑒定菌株L1為巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium),菌株L2為阿氏芽孢桿菌(Bacillus aryabhattai),菌株L7為巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)。(2)2015年6月的玉米盆栽結果,在接種菌株后25天,菌株L1和L2處理土壤的有效磷含量比CK土壤分別提高了30%和21%。2015年9月的盆栽數(shù)據(jù)顯示,在第15天及第25天,各菌株顯著提高了土壤磷有效性,尤其是第25天,L1處理組土壤有效磷含量較CK提高了46%,較L2提高了32%。(3)兩種菌劑均能夠顯著提高玉米植株的磷累積量。第一次玉米盆栽試驗,與CK相比,L1處理組的磷累積量顯著提高了22.41%。在第二次盆栽實驗中,L1和L2處理組的磷累積量分別提高了34.04%,27.71%。盆栽條件下L1處理組較L2處理組更有效地促進了植物對磷的吸收。玉米田間實驗兩組處理的累積量則分別是55.95%,57.63%。(4)菌株L1比L2顯著提高植株莖葉干重、根干重和玉米果實產量。L1和L2處理組相較于CK,盆栽玉米的莖葉干重增加了18.78%、18.62%,根干重增加14.84%,、4.69%。在玉米田間實驗中,菌處理的植株莖葉干重增加了75.28%,、60.75%,根干重增加了100.70%、99.82%,產量增加了9.56%、8.09%。以上結果說明,菌株L1的溶磷效果高于L2,L1處理土壤磷的有效性、植株磷吸收和植株生物量均高于L2處理。為此采用綠色熒光蛋白(GFP)標記方法,通過分子克隆方法,構建了熒光強度高,穩(wěn)定好的GFP標記菌株L1,熒光亮度較強,每24h轉接一代連續(xù)7代后,GFP質粒穩(wěn)定性依舊高達87%,說明構建菌株可用于研究菌株L1在玉米根系的定殖機制。在玉米發(fā)芽后2天,再接種GFP標記菌株L1,24小時后,觀察玉米根表表面和內部均有GFP菌株L1,由此確證了L1菌株已成功定殖在玉米根毛內部細胞。綜上,這些結果顯示了菌株L1在改善土壤磷有效性和提高玉米磷養(yǎng)分的潛力,具有巨大的生物肥料潛質并且有望在農業(yè)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮促進作用。同時在實驗室條件下,確證了L1成功定殖在玉米根毛表面和內部細胞,為下一步菌株L1在原位土壤和植物根際定殖機制研究打下基礎。
[Abstract]:Phosphorus is a necessary nutrient element in crops. Most of the phosphorus in soil is difficult to be absorbed by plants. Therefore, the strain L1 and L2 with insoluble phosphorus were isolated from soil by using calcium phosphate liquid culture medium. Pot and field experiments were carried out to study the effect of each strain on soil phosphorus availability, phosphorus content and biomass, and the time and position of strain L1 colonization in maize root surface were studied by green fluorescent protein gene marker method. The main results are as follows: (1) 8 strains of phosphorus releasing bacteria were selected and cultured on 1% calcium phosphate liquid medium for 72 h for 30 oC. The water-soluble phosphorus content in the culture medium was 73.72 ~ 392.56 mg / L ~ (-1), in which strain L _ (1) and L _ (2) were obtained. The water-soluble phosphorus content of L7 was 392.56 mg L-1296.77 mg L-1353.59 mg L-1, respectively. The colony morphology, physiological and biochemical characteristics and 16s rDNA sequencing characteristics of the two strains were further analyzed. The results of corn pot culture of Bacillus megaculis (Bacillus megaterium), strain L2, (Bacillus aryabhattai), strain L7 and Bacillus megaterium (Bacillus megaterium). (2 in June 2015 were preliminarily identified, and 25 days after inoculation. The available phosphorus content of soil treated with strain L1 and L2 was 30% higher than that of CK soil, respectively, and the pot culture data of September 21.2015 showed that, on the 15th and 25th days, the soil phosphorus availability was significantly increased by the strains, especially on the 25th day. Compared with CK and L2, the soil available phosphorus content of L1 treatment increased by 46% and 32% respectively. (3) the accumulation of phosphorus in maize plants was significantly increased by two kinds of fungicides. In the first maize pot experiment, phosphorus accumulation in L1 treatment group was significantly higher than that in CK treatment group (22.41%). In the second pot experiment, the accumulation of phosphorus in L1 and L2 groups was increased by 34.04 and 27.71, respectively. Under pot condition, L1 treatment group was more effective than L2 treatment group in promoting plant phosphorus absorption. (4) strain L1 significantly increased stem and leaf dry weight, root dry weight and corn fruit yield compared with L2 treatment. L1 and L2 treatments were significantly higher than CK,. The stem and leaf dry weight of potted corn increased 18.78% and the root dry weight increased 14.84% and 4.69% respectively. In maize field experiment, the dry weight of stem and leaf increased by 75.2880.75, the dry weight of root increased by 100.70and 99.82, and the yield increased by 9.56and 8.09. The results showed that the phosphorus solubilization effect of strain L1 was higher than that of L2N 1 treatment, and the phosphorus uptake and biomass of plant were higher than that of L2 treatment. Using green fluorescent protein (GFP) labeling method and molecular cloning method, a stable GFP labeled strain L1 with high fluorescence intensity was constructed. The stability of GFP plasmid was still up to 87 indicating that the constructed strain could be used to study the colonization mechanism of strain L1 in maize root system. After 2 days of germination and 24 hours after inoculation of GFP labeled strain L1, GFP strain L1 was observed on the surface and inside of maize root surface. It was confirmed that L1 strain had been successfully colonized in the inner cells of maize root hair. In conclusion, these results indicate that strain L1 has great potential in improving soil phosphorus availability and maize phosphorus nutrient, and is expected to play a promoting role in the sustainable development of agriculture. At the same time, it was confirmed that L1 was successfully colonized on the surface and inner cells of maize root hair under laboratory conditions, which laid a foundation for the further study of colonization mechanism of L1 in situ soil and plant rhizosphere.
【學位授予單位】：華南農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S154.3;S513

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本文編號：2320975