薄層菌L28的分離鑒定及其對(duì)馬鈴薯快繁苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用
發(fā)布時(shí)間：2021-11-20 07:09
【背景】薄層菌（Hymenobacter）是不利生長(zhǎng)環(huán)境（如營(yíng)養(yǎng)貧瘠的荒漠土壤）中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群,目前對(duì)該類菌的研究集中于分離鑒定,尚無對(duì)植物促生相關(guān)的研究報(bào)道�！灸康摹繌臏喩七_(dá)克荒漠土壤分離鑒定細(xì)菌,并分析菌株對(duì)馬鈴薯快繁苗生長(zhǎng)的影響�！痉椒ā炕谶x擇性培養(yǎng)基,以涂布劃線方法進(jìn)行細(xì)菌的分離培養(yǎng);擴(kuò)增16SrRNA基因并測(cè)序,分析序列相似性和系統(tǒng)發(fā)育,并參考形態(tài)和生理生化特征對(duì)菌株進(jìn)行初步分類鑒定;以選擇性培養(yǎng)基或比色法等方法對(duì)純培養(yǎng)物進(jìn)行促生性狀分析;采用MS固體培養(yǎng)基分析菌株對(duì)馬鈴薯快繁苗生長(zhǎng)的影響�！窘Y(jié)果】分離得到一株編號(hào)為L(zhǎng)28的細(xì)菌,其16S rRNA基因序列與Hymenobacter koreensis GYR3077T的相似性最高,為96.46%;菌株L28具有固氮、解磷酸鈣-磷、解植酸磷-磷、產(chǎn)吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid,IAA）（7.51 mg/L）、產(chǎn)鐵載體（D/d為2.47）和有1-氨基環(huán)丙烷羧酸（1-amino-cyclopropane-1-carboxylicacid,ACC）脫氨酶活性等多種植物促生特性;接種L28相比不接種顯著...
【文章來源】：微生物學(xué)通報(bào). 2020,47(12)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)
【部分圖文】：
菌株L28基于16S rRNA基因的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹
接種菌株L28能顯著促進(jìn)培養(yǎng)于組培瓶里的馬鈴薯快繁苗的生長(zhǎng)(圖2，表2):p L28 (接種菌株L28)處理相比CK (未接菌的對(duì)照)的株高、根長(zhǎng)、節(jié)點(diǎn)數(shù)、莖粗、根干重和莖干重分別增加79.47%、36.03%、28.57%、31.73%、234.94%、84.75%，差異達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。另外，p L28所繁育出的快繁苗在移苗后盆栽馬鈴薯苗相比CK的株高、節(jié)點(diǎn)數(shù)、根莖干重以及種薯的數(shù)量和重量均有提高(圖3和表3)，分別提高了4.97%、8.77%、6.62%、53.10%、40%、181.87%，其中種薯的數(shù)量和重量差異都達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。
激素是調(diào)控克隆植物發(fā)育的重要物質(zhì)[18]。生長(zhǎng)素(如IAA)可調(diào)控植物細(xì)胞的分裂，促進(jìn)植物根系發(fā)育；ACC脫氨酶可降解乙烯合成前體，抑制乙烯的產(chǎn)生而防止植物老化死亡，有助于植物抵抗逆境、促進(jìn)生長(zhǎng)[19]。真菌常是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)中最主要的植物病原微生物[20]。鐵載體除了像固氮和解磷功能可增加對(duì)植物鐵的供給外，還因其螯合鐵離子后不能被真菌吸收而具有了抑制植物病原真菌的能力[21]。礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，如氮素形態(tài)和水平對(duì)馬鈴薯快繁苗等的生長(zhǎng)發(fā)育有重要影響[22-23]。本研究從渾善達(dá)克荒漠分離得到的菌株L28在相應(yīng)選擇性培養(yǎng)基上生長(zhǎng)迅速、菌量多，具有較強(qiáng)的固氮潛力及解磷和產(chǎn)鐵載體等能力，可能是其適應(yīng)荒漠土壤營(yíng)養(yǎng)貧瘠的表型特征之一；但菌株L28不具有產(chǎn)NH3能力，不能分泌NH3直接提升環(huán)境氮素水平，而其他能力，特別是產(chǎn)植物激素IAA和具有ACC脫氨酶活性，也使其具有了促進(jìn)植物生長(zhǎng)的潛力。目前尚未見Hymenobacter菌促進(jìn)植物生長(zhǎng)的相關(guān)研究報(bào)道。在自然環(huán)境中，根際微生物在確保植物良好生長(zhǎng)發(fā)育中起關(guān)鍵作用[24]。但傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為以植物組織進(jìn)行離體培養(yǎng)快繁苗時(shí)有微生物的存在是有害的，要進(jìn)行無菌操作；而快繁苗從無菌環(huán)境移栽到土壤中時(shí)易受生物和非生物脅迫影響，環(huán)境適應(yīng)性差而使生長(zhǎng)發(fā)育不良，甚至死亡[25]。研究表明，在組織培養(yǎng)時(shí)接種合適的微生物會(huì)促進(jìn)快繁苗生長(zhǎng)，提高育苗質(zhì)量，使移栽成活率提高，也使得最終產(chǎn)量和品質(zhì)提升[6,24-26]，應(yīng)用潛力巨大[27]。以快繁苗繁育脫毒高質(zhì)的種薯是當(dāng)前馬鈴薯生產(chǎn)中常用的技術(shù)[28]，相關(guān)技術(shù)還有許多方面可以改進(jìn)和提高[29-30]。目前僅有Azosprillum brasilense被報(bào)道接種于組培階段的馬鈴薯快繁苗，促進(jìn)了快繁苗根系更長(zhǎng)、節(jié)點(diǎn)數(shù)增加[6]。類似地，本研究接種菌株L28于組培階段的馬鈴薯快繁苗同樣顯著提高了快繁苗的根長(zhǎng)、節(jié)點(diǎn)數(shù)，此外還使得其莖粗和地上地下生物量(干重)明顯增加(圖2，表2)；移栽后快速適應(yīng)環(huán)境(數(shù)據(jù)未列：3-5 d，為對(duì)照的一半)，種薯的數(shù)量和重量都大幅提高(圖3，表3)。馬鈴薯快繁苗莖段繁殖中每個(gè)莖段需含至少1個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加顯然會(huì)提高繁殖量，提升繁殖速率和效率，促進(jìn)節(jié)點(diǎn)數(shù)的效果也意味著移栽后可能產(chǎn)生更多匍匐莖，增加種薯形成幾率；而根長(zhǎng)和莖粗是提高移栽成活率及后續(xù)穩(wěn)定生長(zhǎng)的基礎(chǔ)[6]。本研究并未對(duì)接種后菌株L28在馬鈴薯苗上的定殖作分析，但菌株L28具有較強(qiáng)的多種植物促生特性可能會(huì)改變快繁苗培養(yǎng)環(huán)境。例如，可能通過合成IAA刺激馬鈴薯快繁苗生根，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收，以及ACC脫氨酶的作用降低乙烯對(duì)生長(zhǎng)的抑制等，而最終表現(xiàn)為對(duì)快繁苗生長(zhǎng)的促進(jìn)；然而移栽后的接種則還有可能與菌株L28的固氮和解磷功能及提升土壤中氮和磷的營(yíng)養(yǎng)供給有關(guān)。但是，菌株L28促進(jìn)馬鈴薯快繁苗生長(zhǎng)和種薯形成的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步的深入研究和探討。
本文編號(hào)：3506822
【文章來源】：微生物學(xué)通報(bào). 2020,47(12)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)
【部分圖文】：
菌株L28基于16S rRNA基因的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹
接種菌株L28能顯著促進(jìn)培養(yǎng)于組培瓶里的馬鈴薯快繁苗的生長(zhǎng)(圖2，表2):p L28 (接種菌株L28)處理相比CK (未接菌的對(duì)照)的株高、根長(zhǎng)、節(jié)點(diǎn)數(shù)、莖粗、根干重和莖干重分別增加79.47%、36.03%、28.57%、31.73%、234.94%、84.75%，差異達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。另外，p L28所繁育出的快繁苗在移苗后盆栽馬鈴薯苗相比CK的株高、節(jié)點(diǎn)數(shù)、根莖干重以及種薯的數(shù)量和重量均有提高(圖3和表3)，分別提高了4.97%、8.77%、6.62%、53.10%、40%、181.87%，其中種薯的數(shù)量和重量差異都達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。
激素是調(diào)控克隆植物發(fā)育的重要物質(zhì)[18]。生長(zhǎng)素(如IAA)可調(diào)控植物細(xì)胞的分裂，促進(jìn)植物根系發(fā)育；ACC脫氨酶可降解乙烯合成前體，抑制乙烯的產(chǎn)生而防止植物老化死亡，有助于植物抵抗逆境、促進(jìn)生長(zhǎng)[19]。真菌常是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)中最主要的植物病原微生物[20]。鐵載體除了像固氮和解磷功能可增加對(duì)植物鐵的供給外，還因其螯合鐵離子后不能被真菌吸收而具有了抑制植物病原真菌的能力[21]。礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，如氮素形態(tài)和水平對(duì)馬鈴薯快繁苗等的生長(zhǎng)發(fā)育有重要影響[22-23]。本研究從渾善達(dá)克荒漠分離得到的菌株L28在相應(yīng)選擇性培養(yǎng)基上生長(zhǎng)迅速、菌量多，具有較強(qiáng)的固氮潛力及解磷和產(chǎn)鐵載體等能力，可能是其適應(yīng)荒漠土壤營(yíng)養(yǎng)貧瘠的表型特征之一；但菌株L28不具有產(chǎn)NH3能力，不能分泌NH3直接提升環(huán)境氮素水平，而其他能力，特別是產(chǎn)植物激素IAA和具有ACC脫氨酶活性，也使其具有了促進(jìn)植物生長(zhǎng)的潛力。目前尚未見Hymenobacter菌促進(jìn)植物生長(zhǎng)的相關(guān)研究報(bào)道。在自然環(huán)境中，根際微生物在確保植物良好生長(zhǎng)發(fā)育中起關(guān)鍵作用[24]。但傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為以植物組織進(jìn)行離體培養(yǎng)快繁苗時(shí)有微生物的存在是有害的，要進(jìn)行無菌操作；而快繁苗從無菌環(huán)境移栽到土壤中時(shí)易受生物和非生物脅迫影響，環(huán)境適應(yīng)性差而使生長(zhǎng)發(fā)育不良，甚至死亡[25]。研究表明，在組織培養(yǎng)時(shí)接種合適的微生物會(huì)促進(jìn)快繁苗生長(zhǎng)，提高育苗質(zhì)量，使移栽成活率提高，也使得最終產(chǎn)量和品質(zhì)提升[6,24-26]，應(yīng)用潛力巨大[27]。以快繁苗繁育脫毒高質(zhì)的種薯是當(dāng)前馬鈴薯生產(chǎn)中常用的技術(shù)[28]，相關(guān)技術(shù)還有許多方面可以改進(jìn)和提高[29-30]。目前僅有Azosprillum brasilense被報(bào)道接種于組培階段的馬鈴薯快繁苗，促進(jìn)了快繁苗根系更長(zhǎng)、節(jié)點(diǎn)數(shù)增加[6]。類似地，本研究接種菌株L28于組培階段的馬鈴薯快繁苗同樣顯著提高了快繁苗的根長(zhǎng)、節(jié)點(diǎn)數(shù)，此外還使得其莖粗和地上地下生物量(干重)明顯增加(圖2，表2)；移栽后快速適應(yīng)環(huán)境(數(shù)據(jù)未列：3-5 d，為對(duì)照的一半)，種薯的數(shù)量和重量都大幅提高(圖3，表3)。馬鈴薯快繁苗莖段繁殖中每個(gè)莖段需含至少1個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加顯然會(huì)提高繁殖量，提升繁殖速率和效率，促進(jìn)節(jié)點(diǎn)數(shù)的效果也意味著移栽后可能產(chǎn)生更多匍匐莖，增加種薯形成幾率；而根長(zhǎng)和莖粗是提高移栽成活率及后續(xù)穩(wěn)定生長(zhǎng)的基礎(chǔ)[6]。本研究并未對(duì)接種后菌株L28在馬鈴薯苗上的定殖作分析，但菌株L28具有較強(qiáng)的多種植物促生特性可能會(huì)改變快繁苗培養(yǎng)環(huán)境。例如，可能通過合成IAA刺激馬鈴薯快繁苗生根，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收，以及ACC脫氨酶的作用降低乙烯對(duì)生長(zhǎng)的抑制等，而最終表現(xiàn)為對(duì)快繁苗生長(zhǎng)的促進(jìn)；然而移栽后的接種則還有可能與菌株L28的固氮和解磷功能及提升土壤中氮和磷的營(yíng)養(yǎng)供給有關(guān)。但是，菌株L28促進(jìn)馬鈴薯快繁苗生長(zhǎng)和種薯形成的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步的深入研究和探討。
本文編號(hào)：3506822
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