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Screening, identification and phosphate-solubilizing characteristics of Rahnella sp. phosphate-solubilizing bacteria in calcareous soil.

石灰性土壤拉恩式溶磷细菌的筛选鉴定及溶磷特性


从山西石灰性土壤作物根际分离筛选出多株溶磷细菌,经过多次分离纯化得到一株溶磷能力较强的菌株W25,通过菌落形态、生理生化特性和16S rRNA序列分析,确定溶磷菌W25为拉恩式菌属.对W25溶解磷特性进一步研究表明:其对磷酸三钙、磷酸铝和磷酸铁最高溶磷能力分别为385.5、110.4、216.6 mg·L-1;在磷酸铝和磷酸铁培养液中,W25溶磷量与培养液pH的相关系数分别为0.56和0.81,呈极显著负相关;在不同碳氮源条件下,W25以葡萄糖为碳源和NH4NO3为氮源时对磷酸三钙的溶磷量最高,对碳源的利用顺序依次为葡萄糖>乳糖>蔗糖>甘露醇>淀粉,对氮源的利用顺序依次为NH4NO3>NH4Cl>(NH4)2SO4>NaNO3>KNO3.不同氮源对W25产生有机酸的种类影响较大,以铵态氮为氮源产生甲酸和乙酸,以硝态氮为氮源产生草酸和琥珀酸,以硝酸铵为氮源还产生柠檬酸.
 

Several strains of phosphate-solubilizing bacteria were isolated and screened from the crop rhizosphere of calcareous soil in Shanxi Province of China. After repeated isolation and purification, the strain W25 with strong phosphate-solubilizing activity was obtained, and identified as Rahnella sp., based on the morphological, physiological and biochemical properties and the analysis of 16S rRNA gene sequence. Further studies on the W25 showed that the maximum phosphate solubilizing capability of the W25 on tricalium phosphate, aluminum phosphate and ferric phosphate reached 385.5, 110.4 and 216.6 mg·L-1, respectively. In the liquid culture with aluminum phosphate and ferric phosphate, the solubilized phosphorous by the W25 was significantly negatively correlated with the liquid pH, with the correlation coefficient being 0.56 and 0.81, respectively. Among the carbon and nitrogen sources, glucose and ammonium nitrate were the optimum for the solubilization of tricalium phosphate by W25. The utilization of carbon source was in the order of glucose > lactose > sucrose > mannitose > starch, and that of nitrogen source was in the order of ammonium nitrate > ammonium chloride > ammonium sulfate > potassium nitrate > sodium nitrate. Different nitrogen sources had greater effects on the production of organic acids by W25. Formic acid and acetic acid would be produced when the nitrogen source was NH4+, oxalic acid and succinic acid would be produced when the nitrogen source was NO3-, and citric acid would be extra produced when the ammonium nitrate was used as the nitrogen source.


全 文 :石灰性土壤拉恩式溶磷细菌的筛选鉴定及溶磷特性*
乔志伟摇 洪坚平**摇 谢英荷摇 李林轩
(山西农业大学资源环境学院, 山西太谷 030801)
摘摇 要摇 从山西石灰性土壤作物根际分离筛选出多株溶磷细菌,经过多次分离纯化得到一株
溶磷能力较强的菌株 W25,通过菌落形态、生理生化特性和 16S rRNA 序列分析,确定溶磷菌
W25 为拉恩式菌属.对 W25 溶解磷特性进一步研究表明:其对磷酸三钙、磷酸铝和磷酸铁最
高溶磷能力分别为 385. 5、110. 4、216. 6 mg·L-1;在磷酸铝和磷酸铁培养液中,W25 溶磷量与
培养液 pH的相关系数分别为 0. 56 和 0. 81,呈极显著负相关;在不同碳氮源条件下,W25 以
葡萄糖为碳源和 NH4NO3为氮源时对磷酸三钙的溶磷量最高,对碳源的利用顺序依次为葡萄
糖>乳糖>蔗糖>甘露醇>淀粉,对氮源的利用顺序依次为 NH4NO3>NH4Cl>(NH4) 2SO4>NaNO3
>KNO3 .不同氮源对 W25 产生有机酸的种类影响较大,以铵态氮为氮源产生甲酸和乙酸,以
硝态氮为氮源产生草酸和琥珀酸,以硝酸铵为氮源还产生柠檬酸.
关键词摇 石灰性土壤摇 拉恩式菌摇 溶磷特性
文章编号摇 1001-9332(2013)08-2294-07摇 中图分类号摇 S154. 39摇 文献标识码摇 A
Screening, identification and phosphate鄄solubilizing characteristics of Rahnella sp. phos鄄
phate鄄solubilizing bacteria in calcareous soil. QIAO Zhi鄄wei, HONG Jian鄄ping, XIE Ying鄄he,
LI Lin鄄xuan ( College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taigu
030801, Shanxi, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(8): 2294-2300.
Abstract: Several strains of phosphate鄄solubilizing bacteria were isolated and screened from the
crop rhizosphere of calcareous soil in Shanxi Province of China. After repeated isolation and purifi鄄
cation, the strain W25 with strong phosphate鄄solubilizing activity was obtained, and identified as
Rahnella sp. , based on the morphological, physiological and biochemical properties and the analy鄄
sis of 16S rRNA gene sequence. Further studies on the W25 showed that the maximum phosphate鄄
solubilizing capability of the W25 on tricalium phosphate, aluminum phosphate and ferric phosphate
reached 385. 5, 110. 4 and 216. 6 mg·L-1, respectively. In the liquid culture with aluminum
phosphate and ferric phosphate, the solubilized phosphorous by the W25 was significantly negatively
correlated with the liquid pH, with the correlation coefficient being 0. 56 and 0. 81, respectively.
Among the carbon and nitrogen sources, glucose and ammonium nitrate were the optimum for the
solubilization of tricalium phosphate by W25. The utilization of carbon source was in the order of
glucose > lactose > sucrose > mannitose > starch, and that of nitrogen source was in the order of
ammonium nitrate > ammonium chloride > ammonium sulfate > potassium nitrate > sodium nitrate.
Different nitrogen sources had greater effects on the production of organic acids by W25. Formic
acid and acetic acid would be produced when the nitrogen source was NH4 +, oxalic acid and suc鄄
cinic acid would be produced when the nitrogen source was NO3 -, and citric acid would be extra
produced when the ammonium nitrate was used as the nitrogen source.
Key words: calcareous soil; Rahnella sp. ; phosphate鄄solubilizing characteristics.
*国家公益性行业项目(201103004鄄5)和山西省研究生创新项目
(20123045)资助.
**通讯作者. E鄄mail: hongjpsx@ 163. com
2013鄄03鄄13 收稿,2013鄄05鄄31 接受.
摇 摇 磷是促进作物生长和提高农业产量不可缺少的
元素之一[1],又是植物体内有机化合物的重要组成
成分, 对其生长发育都起着不可忽视的作用.然而,
石灰性土壤中的磷素大部分与 Ca2+、Fe3+、Al3+等金
属离子螯合形成难溶态磷. 土壤中分布着大量具有
溶磷能力的微生物,包括细菌、真菌和放线菌
等[2-3],这些溶磷微生物能够分泌低分子量有机酸
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 8 月摇 第 24 卷摇 第 8 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2013,24(8): 2294-2300
等物质,将土壤难溶态磷或不溶态磷转化为有效磷,
提高土壤中磷素的利用效率,减少化学肥料的施用
量,降低农业投入成本,提高作物产量,是解决土壤
磷素缺乏的重要途径之一[4-5] .
目前,公认的溶磷细菌有巨大芽孢杆菌(Bacil鄄
lus megaterium)、假单胞菌(Pseudomonas),蜡状芽孢
杆菌(Bacillus cereus)、农杆菌(Agrobacterium)、肠杆
菌(Enterobacter)、黄褐假单胞菌(Cinnamon aerugi鄄
nosa)等[6-8],对溶磷菌的研究主要在于其溶磷特性
及在不同作物上的促生作用和抗作物病害[9-12],对
土壤中拉恩式菌(Rahnella sp. )的研究较少,主要在
于其生防作用,关于其溶磷特性的研究未见报道.本
文从山西石灰性土壤中筛选出多株溶磷细菌,并通
过分离纯化得到一株溶磷能力较强的拉恩式菌
W25,研究了该溶磷菌对各种难溶态磷的溶磷作用,
不同氮源和碳源条件下该菌株对磷酸三钙的溶磷能
力以及不同氮源条件下产生有机酸的情况,旨在为
了解石灰性土壤拉恩式菌的溶磷机理、提高石灰性
土壤磷的利用率以及丰富溶磷菌菌种资源提供科学
依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
1郾 1郾 1 供试土壤摇 山西石灰性褐土.
1郾 1郾 2 培养基摇 1)分离培养基(改良后的 PVK 培养
基):葡萄糖 10 g,磷酸三钙 5 g,硫酸铵 0. 5 g,酵母
浸膏 0. 5 g,氯化钠 0. 2 g,氯化钾 0. 2 g,硫酸镁 0. 1
g,硫酸亚铁 0. 002 g,硫酸锰 0. 002 g,0. 4%溴酚蓝
(pH 6. 7)6 mL,琼脂 20 g,蒸馏水 1000 mL. 2)筛选
培养基(NBRIP 培养基):葡萄糖 10 g,磷酸三钙 5
g,氯化镁 5 g,硫酸镁 0. 25 g,硫酸铵 0. 1 g,氯化钾
0. 2 g,蒸馏水 1000 mL,pH 7. 3)种子培养基(NA细
菌培养基):牛肉膏 3 g,蛋白胨 10 g,氯化钠 5 g,蒸
馏水 1000 mL.
1郾 2摇 溶磷菌的分离筛选
1郾 2郾 1 初筛摇 称取 10 g新鲜土样溶于 90 mL无菌水
中,用 10 倍稀释法分别配制 10-5、10-6、10-7的土壤
悬液,分别涂布至分离培养基上, 28 益培养 3 ~ 5
d,观察出现溶磷圈的菌落, 根据是否产生溶磷圈来
初步确定筛选的溶磷细菌,用平板划线分离纯化后
保存于细菌培养基斜面上.
1郾 2郾 2 复筛摇 1)菌株的活化:将细菌培养基上培养
48 h 的菌接入无菌水中,充分振荡摇匀,制成菌悬
液,菌数大于 108 CFU·mL-1 . 2)摇瓶复筛:在 250
mL三角瓶中加入 100 mL 已灭菌的 NBRIP 液体培
养基,将上述菌悬液按照 1%的接种量接入,30 益
150 r·min-1振荡培养. 培养 7 d 后,将培养液 4 益
6000 r·min-1离心 10 min,取上清液测定发酵液有
效磷和 pH,并设置不接菌处理(CK),每个处理重复
3 次. 溶磷量为接菌液培养液有效磷含量与不接菌
液培养液有效磷含量的差值.
1郾 3摇 溶磷菌的鉴定
1郾 3郾 1 理化性状及形态学观察摇 参照《伯杰氏细菌
鉴定手册》 [13]进行形态观察和生理生化试验.
1郾 3郾 2 16S rDNA 序列测定 摇 采用引物 7f (5忆鄄CA鄄
GAGTTTGATCCTGGCT鄄3忆), 1540r ( 5忆鄄AGGAGGT鄄
GATCCAGCCGCA鄄3忆)建立扩增反应体系并测序,将
获得的 DNA 序列输入 GenBank,用 Blast 程序与数
据库中的所有序列进行比较分析,利用 MEGA 4. 1
的 Neighbor鄄Joining 软件进行系统发育树的构建.
1郾 4摇 菌株溶磷能力的测定
1郾 4郾 1 溶磷菌对磷酸铁和磷酸铝溶磷能力的测定摇
在 250 mL三角瓶中加入 100 mL 已灭菌的 NBRIP
液体培养基和两种难溶态磷酸盐(磷酸铁和磷酸
铝),加入量为 5 g·L-1,接种菌悬浮液 1 mL,于 30
益150 r·min-1下振荡培养.分别于 1、2、3、4、5、6、7
d取发酵液在 4 益 6000 r·min-1离心 10 min,取上
清液测定发酵液中有效磷含量和 pH,并设置不接菌
处理,每个处理重复 3 次.
1郾 4郾 2 不同碳源氮源对菌株溶磷量的影响 摇 在
NBRIP培养基中,分别以蔗糖、甘露醇、乳糖、淀粉
等量代替葡萄糖为碳源.其他成分不变,接菌培养测
定培养液有效磷含量,确定最佳碳源;确定最佳碳源
后,以硝酸钾、氯化铵、硝酸铵、硝酸钠为氮源等量替
换硫酸铵,接菌培养,测定培养液有效磷含量.
1郾 4郾 3 不同氮源下菌株发酵液有机酸的测定摇 取不
同氮源条件发酵液 1 mL,在 4 益 12000 r·min-1下
离心 10 min,取上清液过 0. 22 滋m 针孔滤膜,滤液
进行 HPLC测定,确定有机酸的种类和浓度.其色谱
条件为:色谱柱反相 C18 柱(4. 6 mm伊250 mm);流
动相:甲醇和 1 mmol·L-1KH2PO4(V / V)2 颐 98;波
长 214 nm;流速 0. 7 mL·min-1;进样量 20 滋L;柱温
25 益 . 出峰顺序依次为草酸、甲酸、乙酸、柠檬酸和
琥珀酸.
1郾 4郾 4 测定方法摇 发酵液 pH 用 pH 计直接测定,发
酵液有效磷用钼锑抗比色法测定,溶磷能力为接菌
培养液有效磷含量与不接菌培养液有效磷含量的
差值.
59228 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 乔志伟等: 石灰性土壤拉恩式溶磷细菌的筛选鉴定及溶磷特性摇 摇 摇 摇 摇 摇
1郾 5摇 数据处理
数据采用 Excel 2003 和 SAS V8 软件进行处理,
多重比较采用 LSD法.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 溶磷菌的筛选
筛选溶磷菌的土样采自山西省 11 个地市的 44
个县区,总共 440 个,采样地为大田玉米、大棚蔬菜
等作物的 0 ~ 20 cm土壤,土样采集后保存于 4 益冰
箱备用.经过对采集的土样进行溶磷菌的分离和初
筛,得到具有溶磷圈的菌株 136 株.经过多次的分离
纯化,一部分菌株的溶磷能力降低甚至失去溶磷能
力,最后得到溶磷能力较强的菌株 9 株. 由表 1 可
知,9 株溶磷菌对磷酸三钙都具有一定的溶解能力,
溶磷量在 296. 5 ~ 385. 5 mg·L-1,均显著高于对照
的 31. 4 mg·L-1,其中 W25 菌株培养液有效磷含量
最高,溶磷能力最强,显著高于其他菌株.
2郾 2摇 溶磷菌的鉴定
以各菌株的总 DNA 为模板,利用细菌 16S
rRNA 引物进行 PCR 扩增,得到扩增产物,将 9 株菌
测序结果采用 BLAST 软件与 Genbank 中的序列比
较.
摇 摇 由表 2 可知,W25、Y26、W27 属于拉恩式菌,其
他菌株都属于阴沟肠杆菌(Enterobacter sp. ),阴沟
肠杆菌属于溶磷菌中比较常见的一种,关于土壤拉
恩式菌的研究则较少. 结合表 1 可知,菌株 W25 对
磷酸三钙的溶磷量与同种的 W27 和 Y26 相比,差异
达显著水平,本试验以拉恩式菌W25为研究对象,
表 1摇 溶磷菌对磷酸三钙的溶磷能力
Table 1摇 Phosphate solubilizing capacity of phosphorus sol鄄
ubiling bacteria (PSB) on tricalcium
菌株
Strain
培养液有效磷含量
Phosphorus content
of medium
(mg·L-1)
溶磷量
Soluble phosphorus
content
(mg·L-1)
W4 296. 5依8. 1f 265. 1依7. 1f
W25 385. 5依3. 8a 354. 1依2. 7a
W7 324. 5依9. 2e 293. 1依8. 2e
W27 341. 6依4. 9d 310. 2依3. 8d
W28 296. 5依7. 9f 265. 1依6. 7f
Y25 353. 5依5. 4c 322. 1依4. 3c
Y26 353. 0依4. 1c 321. 5依3. 1c
Y49 356. 4依8. 2c 324. 9依7. 1c
Y105 367. 4依9. 6b 335郾 9依8. 6b
CK 31. 4依1. 1g
同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0. 05) Different small
letters in the same column meant significant difference among treatments
at 0. 05 level.下同 The same blow.
表 2摇 溶磷菌鉴定结果
Table 2摇 Result of PSB identified
菌株
Strain
摇 种
Genus
同源性
Homology (% )
W4 Enterobacter sp. 98. 8
W25 Rahnella sp. 100
W26 Enterobacter sp. 98. 8
W27 Rahnella sp. 100
W28 Enterobacter sp. 100
Y25 Enterobacter sp. 99. 8
Y26 Rahnella sp. 100
Y49 Enterobacter sp. 100
Y105 Enterobacter sp. 99. 9
表 3摇 溶磷菌W25 的生理生化特性
Table 3摇 Physiological characteristics of W25
特征
Characteristics
结果
Result
特征
Characteristics
结果
Result
碳源利用 Sugar utilization 接触酶 Catalase +
葡萄糖 Glucose + 氧化酶 Oxidase -
甘露醇 Mannitose + V鄄P +
蔗糖 Sucrose + M鄄R -
乳糖 Lactose + 精氨酸水解 Arginine
hydrolysis
-
淀粉 Starch - 明胶液化 Gelatin liq鄄
uefaction
-
木糖 Xylose + 脲酶反应 Urease re鄄
action
+
果糖 Fructose + 柠檬酸盐 Citrate +
葡萄糖氧化产酸 Glucose
oxidation acid production
+ 硝酸盐 Nitrate +
对其生理生化特性和溶磷特性做进一步的研究.
2郾 3摇 溶磷菌 W25 的鉴定
2郾 3郾 1 革兰氏染色与生理生化鉴定 摇 溶磷菌 W25
为短杆状,在磷酸三钙固体平板上菌落较小,属于革
兰氏阴性菌,其他生理生化特性见表 3.
2郾 3郾 2 同源性分析与系统发育树 摇 菌株 W25 的序
列长度为 1443 bp,16S rDNA测序结果表明,W25 菌
株与 Rahnella sp. ( GU366211. 1 )及 Rahnella sp.
(JN887793. 1)的序列同源性均大于 99% ,结合其形
态和生理生化反应,鉴定其为 Rahnella sp. ,其系统
发育树见图 1.
2郾 4摇 溶磷菌W25对磷酸铝和磷酸铁的动态溶磷特性
将溶磷菌 W25 接种在含有磷酸铁和磷酸铝的
灭菌液体培养基中,每 24 h测定培养液有效磷含量
和 pH,在 168 h内培养液中有效磷含量和 pH 的动
态变化如图 2 所示.
摇 摇 菌株 W25 对不同难溶态磷酸盐的溶磷能力差
异较大. 由图 2 可知,W25 对磷酸铝的溶磷作用在
144 h达到最大,为 110. 7 mg·L-1,培养液 pH 在
6922 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
144 h达到最小值,为 2. 60;菌株W25 对磷酸铁的溶
磷能力在 168 h 达到最大值,为 223. 8 mg·L-1,培
养液 pH在 144 h达到最小值,为 1. 09.两种培养液
有效磷含量与培养液 pH 均呈显著负相关 ( P <
0郾 01),R2分别为 0. 56 和 0. 81.
2郾 5摇 不同碳氮源对溶磷菌 W25 溶磷能力的影响
溶磷菌株对难溶态磷酸盐的溶磷作用,除了与
菌株本身的遗传特性和难溶态磷的种类有关外,还
与培养基碳源和氮源的种类有很大的关系.
2郾 5郾 1 不同碳源下溶磷菌 W25 对磷酸三钙的溶磷
能力摇 碳源分别为葡萄糖、甘露醇、蔗糖、乳糖、淀
粉,培养基其他成分不变,接种菌株 W25,培养 7 d
后测定不同碳源条件下各培养液有效磷含量. 结果
表明,不同氮源菌株对磷酸三钙的溶磷能力差异较
图 1摇 溶磷菌 W25 的系统发育树
Fig. 1摇 Phylogenetic tree of PSB W25.
图 2摇 AlPO4(A)和 FePO4(B)培养液有效磷含量和 pH变化
Fig. 2 摇 Variation of available phosphorous content ( AP) and
pH in AlPO4(A) and FePO4(B) culture.
大,以葡萄糖为碳源时培养液有效磷含量最高,为
385. 5 mg·L-1,其溶磷能力显著高于其他碳源(P<
0. 05);以乳糖和蔗糖为碳源,溶磷能力次之,培养
液有效磷含量分别为 287. 4 和 279. 7 mg·L-1;以淀
粉为碳源溶磷能力最低,只有 75. 3 mg·L-1 .表明该
菌株对碳源的利用以单糖为主,双糖次之,对多糖利
用率较低.
2郾 5郾 2 不同氮源条件下溶磷菌 W25 对磷酸三钙的
溶磷能力摇 菌株 W25 以葡萄糖为碳源对磷酸三钙
的溶磷能力最大,在测定不同氮源条件下菌株对磷
酸三钙的溶磷能力时以葡萄糖为碳源,分别以硫酸
铵、硝酸钾、硝酸铵、氯化铵、硝酸钠为氮源,培养基
其他成分不变,接种 W25 测定不同氮源条件下培养
液有效磷含量.
由图 4 可知,不同氮源显著影响 W25 的溶磷能
图 3摇 不同碳源条件下溶磷菌 W25 培养液有效磷含量
Fig. 3 摇 Available phosphorous content under different carbon
sources of PSB W25.
A:葡萄糖 Glucose; B:甘露醇 Mannitose; C:蔗糖 Sucrose; D:乳糖
Lactose; E:淀粉 Starch.
图 4摇 不同氮源条件下溶磷菌 W25 培养液有效磷含量
Fig. 4 摇 Available phosphorous content under different nitrogen
sources of PSB W25.
A:硫酸铵 Ammonium sulfate; B:硝酸钾 Potassium nitrate; C:硝酸铵
Ammonium nitrate; D:氯化铵 Ammonium chloride; E:硝酸钠 Sodium
nitrate.
79228 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 乔志伟等: 石灰性土壤拉恩式溶磷细菌的筛选鉴定及溶磷特性摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 不同氮源条件下溶磷菌W25 产生有机酸的种类和含量
Table 4摇 Organic acid types and contents of PSB W25 under different nitrogen sources
氮源
N source
有机酸含量 Organic acid content (mg·L-1)
草酸
Oxalic acid
甲酸
Formic acid
乙酸
Acetic acid
琥珀酸
Succinate acid
柠檬酸
Citric acid
硫酸铵 Ammonium sulfate - 412. 2依12. 9a 164. 0依5. 3c - -
硝酸钾 Potassium nitrate 414. 1依10. 1b - - 158. 3依9. 1a -
硝酸铵 Ammonium nitrate 472. 9依10. 3a 372. 8依9. 9b 195. 8依5. 4b 166. 8依2. 4a 143. 1依2. 6a
氯化铵 Ammonium cholride - 150. 3依8. 5c 241. 9依4. 0a - -
硝酸钠 Sodium nitrate 349. 0依7. 4c - - 83. 96依2. 5b -
- 未检出 No detected.
力,以硝酸铵为氮源时溶磷能力最大,培养液有效磷
含量为 427. 1 mg·L-1;以氯化铵和硫酸铵为氮源时
溶磷能力次之,培养液有效磷含量分别为 381. 8 和
385. 5 mg·L-1;以硝酸钾和硝酸钠为氮源时培养液
有效磷含量最低,分别为 302. 1 和 274. 4 mg·L-1 .
表明该菌株对氮源的利用以铵态氮为主.
2郾 6摇 不同氮源对溶磷菌 W25 培养液有机酸的种类
和浓度的影响
以葡萄糖为碳源,测定不同氮源条件下菌株
W25 培养液中有机酸的种类和浓度. 由表 4 可知,
以硝酸铵为氮源产生草酸、甲酸、乙酸、琥珀酸和柠
檬酸 5 种有机酸,以氯化铵为氮源产生甲酸和乙酸
2 种有机酸,以硝酸钾为氮源产生草酸和琥珀酸,以
硝酸钠为氮源产生草酸和琥珀酸.可见,以硝态氮为
氮源都产生草酸和琥珀酸,以铵态氮为氮源都产生
甲酸和乙酸. W25 在不同氮源条件下的溶磷能力与
培养液产生的有机酸种类和浓度有很大关系,以硝
酸铵为氮源产生 5 种有机酸,且含量都较高,其培养
液中有效磷含量也最高.
3摇 讨摇 摇 论
溶磷菌 W25 在培养时间内,AlPO4和 FePO4培
养液有效磷含量与培养液 pH 呈极显著负相关,这
与席琳乔等[14]的研究结果相一致,但是也有研究表
明培养液有效磷含量与培养液 pH 并无直接关系,
如杨慧等[15]研究表明,溶磷草生欧文氏菌(Erwinia
herbicola var. ananas)的溶磷量与培养液 pH下降并
不具有相关性. pH 降低的原因主要有:微生物代谢
活动产生有机酸;NH4 +作用释放质子、H2 S;通过对
钙离子的吸收使磷酸根离子进入土壤溶液等[16] .
培养基碳源和氮源的种类对微生物的溶磷能力
影响较大,碳源和氮源通过影响产生有机酸的种类
和浓度进而影响溶磷能力[17] .不同菌株对碳源和氮
源的利用率不同,刘文干等[18]研究发现,洋葱伯克
霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia)在以还原糖为碳
源的情况下溶磷能力高于非还原糖;贺梦醒等[19]研
究表明,芽孢杆菌(Bacillus)以淀粉为碳源解磷能力
较高.本试验中,W25 以葡萄糖为碳源解磷能力最
高,以淀粉为碳源解磷能力最低,对乳糖和蔗糖的利
用率也较高.一些研究对不同氮源对溶磷菌溶磷能
力的影响进行比较,认为铵态氮是最好的氮源,溶磷
菌不能利用硝态氮[20-21] . 本试验结果也证实,菌株
W25 以氯化铵和硫酸铵为氮源时溶磷能力显著高
于以硝酸钾和硝酸钠为氮源时的溶磷能力.
土壤中解磷微生物种类多,由于土壤类型、作物
以及其他环境因素的不同,不同溶磷菌溶解难溶态
磷的机理也不同.研究表明,溶磷菌溶磷机理具有多
样性[22-23],分泌低分子量有机酸类物质是微生物溶
磷的机理之一[24-26],这些酸能与铁、铝、钙等离子螯
合,从而使难溶磷或不溶性磷转化为有效磷. 目前,
溶磷菌产生的酸主要有草酸、柠檬酸、乙酸、乳酸、丙
酸和琥珀酸[27] .本试验条件下,W25 除产生草酸、乙
酸、丙酸、乳酸、琥珀酸和柠檬酸外,在以葡萄糖为碳
源的条件下,以硫酸铵、硝酸铵、氯化铵、硝酸钠为氮
源都产生甲酸.不同氮源条件下产生有机酸的种类
和浓度差异较大,原因有待于进一步研究.
溶磷菌对难溶态磷溶解作用的强弱作为评价其
性能的重要指标.陆瑞霞等[7]从地八角根际筛选的
解磷菌对磷酸三钙的溶磷能力为 123. 4 ~ 135郾 2
mg·L-1;戴沈艳等[28]分离的溶磷菌对磷酸三钙的
溶磷能力为 159. 1 mg·L-1,对磷酸铁和磷酸铝的溶
磷能力为 1. 2 和 2. 1 mg·L-1;刘文干等[18]筛选的
洋葱伯克霍尔德氏菌对磷酸三钙的溶磷能力为
125. 79 mg·L-1,对磷酸铝和磷酸铁的溶磷能力为
227. 3 和 60. 0 mg·L-1 .本试验菌株 W25 在磷酸三
钙培养液中有效磷含量为 385. 5 mg·L-1,同时对磷
酸铝和磷酸铁也具有较高的溶解作用,培养液有效
磷含量分别为 110. 7 和 223. 9 mg·L-1,具有一定的
溶磷优势,有望开发为石灰性土壤溶磷菌菌种的优
8922 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
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作者简介摇 乔志伟,男,1985 年生,博士.主要从事土壤肥力
与植物营养研究. E鄄mail: qiaozhiweiwode@ 163. com
责任编辑摇 肖摇 红
0032 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷