磷不僅是植物生長發(fā)育的重要物質(zhì)基礎(chǔ),也是土壤養(yǎng)分的重要指標(biāo)之一。其主要在土壤中以難溶性磷存在,每年施入的磷肥大部分以無效態(tài)在土壤中不斷累積。因此溶解并釋放這些無效磷,對于提高土壤中有效磷含量、減少化學(xué)磷肥的施用和磷礦資源的消耗具有重要意義。解磷細(xì)菌(phosphate solubilizing bacteria,PSB)作為土壤解磷微生物中的一種,能夠?qū)⑼寥乐械臒o效磷轉(zhuǎn)化為植物可以吸收利用有效磷,在土壤-植物之間的磷循環(huán)和有機(jī)-無機(jī)磷之間的磷素形態(tài)轉(zhuǎn)化中起著極為重要的作用。本研究選用實(shí)驗(yàn)室前期分離的一株解磷細(xì)菌YL6及其綠色熒光蛋白標(biāo)記菌株YL6-GFP,首先對YL6和YL6-GFP的培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化,并對兩種菌株的生理生化特性進(jìn)行比較;然后采用趨化性試驗(yàn),探究YL6對小白菜根及糖類和有機(jī)酸類物質(zhì)的趨化性反應(yīng);通過在小白菜根際土壤引入趨化劑,探究趨化劑對YL6在小白菜根際定殖數(shù)量的影響;采用盆栽試驗(yàn),研究YL6在小白菜的根圍土壤及組織內(nèi)的遷移順序及分布;最后通過盆栽試驗(yàn)與浸種萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)合,探討了YL6對小白菜的促生機(jī)制,以期為進(jìn)一步了解磷細(xì)菌YL6與小白菜之間的相互作用關(guān)系提供更多理論依據(jù)。得到以下研究結(jié)果:(1)原始菌株YL6與標(biāo)記菌株YL6-GFP的生理特性無顯著差異。在無機(jī)解磷培養(yǎng)基中,YL6與YL6-GFP的最佳生長條件:30℃,pH 5.0-6.0,葡萄糖為最適碳源,NH_4NO_3為最適氮源;二者分泌IAA、GA及EPS的能力沒有顯著差異,表明外源質(zhì)粒GFP的導(dǎo)入并未影響菌株YL6的生理生化活性。(2)有機(jī)酸能夠促進(jìn)YL6在小白菜根際的定殖。通過燒杯法測定YL6-GFP對不同生長時期小白菜根的反應(yīng)結(jié)果表明,YL6-GFP對小白菜根的趨化值(che)均大于1,證明其對小白菜根具有正向趨化性。同時趨化性試驗(yàn)表明YL6-GFP對植株根系分泌物中的多種糖和有機(jī)酸具有趨化作用,其中對糖類物質(zhì)的趨化性由強(qiáng)到弱依次是山梨醇﹑麥芽糖﹑果糖﹑葡萄糖和甘露醇;對有機(jī)酸類物質(zhì)的趨化性由強(qiáng)到弱依次是蘋果酸﹑檸檬酸、琥珀酸、乳酸和草酸。通過外源單施或混施3種有機(jī)酸(蘋果酸、檸檬酸和琥珀酸)設(shè)計盆栽試驗(yàn),結(jié)果表明有機(jī)酸皆可提高YL6-GFP在小白菜根表及根內(nèi)組織的定殖數(shù)量;單施處理中100mmol/L蘋果酸效果最為顯著,與對照(單施菌)相比,YL6-GFP在小白菜根表及根內(nèi)組織的定殖數(shù)量分別提高9.1倍和7.5倍;混施處理中,3種有機(jī)酸一起等比例混合使用效果最佳,YL6-GFP在小白菜根表及根內(nèi)組織的定殖數(shù)量(與單施菌處理相比)分別提高3.4倍和4.1倍。(3)YL6-GFP能夠在小白菜根圍土壤及植株組織內(nèi)定殖且發(fā)生遷移。從垂直水平上看,YL6-GFP在土壤中的定殖及遷移順序?yàn)楸韺?0-6cm)→中層(6-12cm)→底層(12-18cm);回收檢測YL6-GFP菌落數(shù)及熒光顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),YL6-GFP在小白菜體內(nèi)出現(xiàn)的先后順序根→莖(短縮莖)→葉柄(功能葉→幼葉)→葉脈→葉肉細(xì)胞(功能葉→幼葉);在小白菜根上,YL6-GFP主要分布在根毛、根表皮細(xì)胞以及維管束細(xì)胞(次生木質(zhì)部和次生韌皮部)中;其在小白菜短縮莖中主要分布于皮層細(xì)胞、次生木質(zhì)部導(dǎo)管及髓薄壁細(xì)胞中;在葉柄中其主要分布在皮層細(xì)胞和維管束中;同時在主葉脈皮層細(xì)胞、維管束及葉肉細(xì)胞中有YL6-GFP分布。因此本試驗(yàn)認(rèn)為解磷細(xì)菌YL6很可能是通過維管束和胞間隙由根向地上部分遷移。(4)YL6對小白菜的促生效應(yīng)是由其分解產(chǎn)生的速效磷、IAA及GA三者共同作用的結(jié)果。盆栽試驗(yàn)證明YL6-GFP顯著提高小白菜的農(nóng)藝性狀﹑生物量,葉綠素含量及植株磷積累量。與對照CK相比,小白菜的葉片數(shù)﹑株高﹑根長分別增加33.33%﹑22.30%﹑44.44%;植株的地上鮮重和干重分別提高了49.90%和47.59%;YL6-GFP處理的根冠比顯著小于對照,說明解磷細(xì)菌為小白菜提供了充足的磷素,對植株根系生長具有明顯促進(jìn)作用;植株葉綠素含量和磷積累量提高23.36%﹑59.53%。綜上所述,說明解磷細(xì)菌YL6對小白菜的生長促進(jìn)效果顯著。室內(nèi)浸種萌發(fā)試驗(yàn)表明YL6發(fā)酵液能夠促進(jìn)小白菜種子萌發(fā)率及幼苗活力,其中培養(yǎng)24h的YL6發(fā)酵液對種子萌發(fā)率和幼苗活力的促進(jìn)效果最好,與對照相比分別提高12.5%和43.6%;根據(jù)培養(yǎng)24h發(fā)酵液中有效磷、IAA和GA的濃度,配制P、IAA和GA溶液設(shè)計對照試驗(yàn),結(jié)果顯示三種物質(zhì)均能提高種子萌發(fā)率和幼苗活力,其中三種一起混合處理效果最佳,種子發(fā)芽率和幼苗活力較對照提高了16.3%和33.5%。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S634.3
【部分圖文】：

技術(shù)路線

第二章 YL6 與 YL6-GFP 的生物學(xué)特性比較分析線始菌株YL6與標(biāo)記菌株YL6-GFP在無機(jī)解磷條件下的出，在 0-4h 為兩種菌株的生長延滯期，該時期是細(xì)菌對 為對數(shù)生長期，12h 后細(xì)菌生長進(jìn)入穩(wěn)定期，16h 菌體量為 1.266 和 1.229。同時標(biāo)記菌株 YL6-GFP 與原始菌株 Y，YL6-GFP 達(dá)到對數(shù)期和穩(wěn)定期的生長速度稍慢于 YL復(fù)制及相關(guān)基因表達(dá)消耗細(xì)胞能量，導(dǎo)致細(xì)胞生長受到速率無顯著差異。

西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文圖 2-5 為在不同氮源條件下 YL6 和 YL6-GFP 的生長情況，由圖可見，解磷細(xì)菌以硝酸銨為氮源時，菌株生長較好，菌體量較高。OD600值分別為 1.35 和1.36，其次為氯化銨和硫酸銨。尿素不利于解磷細(xì)菌的生長可能是由于其不能產(chǎn)生分解脲的酶，進(jìn)而缺少能夠利用的氮源。故 NH4NO3為二者的最適氮源。
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本文編號：2868755