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Interactions of four PGPRs isolated from pasture rhizosphere

分离自牧草根际四株促生菌株(PGPR)互作效应研究



全 文 :书分离自牧草根际四株促生菌株(犘犌犘犚)互作效应研究
张英1,2,朱颖1,姚拓1,祁娟1,荣良燕1
(1.甘肃农业大学草业学院 草业生态系统教育部重点实验室 中—美草地畜牧业可持续发展研究中心,
甘肃 兰州730070;2.青海大学农牧学院草业科学系,青海 西宁810016)
摘要:利用钼蓝比色、显色和Salkowski比色等方法测定了筛选自苜蓿、白三叶和红三叶根际的4株优良PGPR菌
株间的拮抗反应、单独和混合培养菌株的溶磷和分泌植物生长素(IAA)能力、培养液pH值和有机酸总量变化及其
彼此之间的相关性。结果表明,各菌株间无拮抗反应,可以混合使用。无机磷培养液中,菌株 Hsg+lhs11组合处
理有效磷增量(536.2mg/L)最大,Hsg+ls13+lhs11组合次之(475.6mg/L)。Hsg+lhs11组合菌株处理有效磷
增量呈现“1+1>2”的加成效应,Hsg+ls13+lhs11处理有效磷增量较单菌株处理时显著提高(犘<0.01),但未表
现“1+1+1>3”的溶磷效果。有机磷培养液中,lhs11处理有效磷增量(11.11mg/L)最大,Hsg+ls13+lhs11组
合次之(9.20mg/L),Hsg+ls13+lhs11组合有效磷增量显著高于其他组合处理。各处理菌株培养液有效磷增量
与pH值、有效磷增量与总有机酸量、pH值和总有机酸量之间存在线性相关。单菌株及菌株组合均具有分泌IAA
的能力,分泌量在0.212~9.331μg/mL,Hsg+lhs11组合菌株培养液IAA含量显著高于单菌株Hsg和lhs11(犘<
0.01),并呈现“1+1>2”的加成效果。综合各处理的促生特性,组合 Hsg+lhs11和 Hsg+ls13+lhs11菌株间互
作效应较强,有望成为研制复合菌肥的最佳菌株组合。
关键词:溶磷菌;分泌IAA;溶磷能力;互作
中图分类号:S540.1;Q948.12+2  文献标识码:A  文章编号:10045759(2013)01002909
   植物根际促生菌(plantgrowthpromotingrhizobacteria,简称PGPR)是指自由生活在土壤或附生于植物根
际、茎叶,可促进植物生长及对矿质营养吸收和利用,产生促进植物生长的次生代谢物,抑制有害微生物的有益菌
类[1]。促生菌包括解磷、固氮和分泌植物激素的微生物;降解农药残留和有机污染物的根际微生物;预防和控制
流行性病原菌对植物侵染的微生物[2]。PGPR能否在植物根际成功定殖,并发挥其功效,往往受到气候、土壤性
质和土著微生物的影响[3]。微生物在田间植物根际并不是单独存在的,所以在有益微生物资源的开发利用和微
生物肥料的研究中,了解微生物之间的相互作用,将几种微生物有机地混合在一起培养,能适应较广谱的生态环
境,增加混合菌株功能的多样性,并有可能产生优于单类菌培养的效果,这对复合微生物肥料的开发利用有着重
要的意义。
近几年来,一些学者就细菌间的交互促生效果进行了些研究,如Esitken等[4]、Banchio等[5]、Karlidag等[6]、
Orhan等[7]将混合接菌剂接种到植物(蔬菜、水果等)根际后发现能调节植物的营养平衡,促进 N、P、K和其他
(Mg、Ca、Fe、Mn和Zn)营养元素吸收,促进植物生长,提高植物产量。再次验证了适合的菌株混合物能起到协
同作用,如一类微生物为另一类微生物的生长提供重要的养料和基质,或者为另一类微生物的继续生长创造了有
利条件,有的甚至依赖于其他微生物而存活[8],一些可以促进其他细菌生长繁殖[9]。
目前,对具有不同功能的根际PGPR共生协作效应的研究报道较少。本研究拟开展具有固氮、溶磷和分泌
植物激素等功能的不同PGPR菌株之间进行单独和交叉混合培养,测定溶磷和分泌IAA(吲哚乙酸,Indoleacetic
Acid)的能力,探讨菌株在溶磷和分泌IAA时的互作效应,探求不同功能菌株的最佳组合,以期为研制PGPR复
合菌肥提供基础资料和理论依据。
第22卷 第1期
Vol.22,No.1
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA   
29-37
2013年2月
收稿日期:20111101;改回日期:20111206
基金项目:国家自然科学基金项目(31260025,30960265),甘肃省农牧厅生物技术专项(GNSW201108),现代农业产业技术体系(CARS35)和
甘肃省教育厅科研基地重点项目(08zx08)资助。
作者简介:张英(1977),男,青海贵德人,副教授,在读博士。Email:zhangying2019@126.com
通讯作者。Email:yaotuo@gsau.edu.cn
1 材料与方法
1.1 菌株来源
供试菌株为前期(2008-2010年)在兰州、定西、酒泉及其周边地区苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)、白三叶(犜狉犻犳狅犾犻
狌犿狉犲狆犲狀狊)和红三叶(犜狉犻犳狅犾犻狌犿狆狉犪狋犲狀狊犲)植物根际分离、筛选获得的细菌(PGPR菌株)(表1),这些菌株具有较
强的固氮、溶磷、分泌IAA的能力,同时具有生长快、竞争力强等特点[1012]。
表1 供试菌株
犜犪犫犾犲1 犜犲狊狋犲犱狊狋狉犪犻狀狊
菌株代号StrainNo. 菌株来源Resourcesofstrains 功能Function
Hsg 兰州Lanzhou,苜蓿根际土壤Soiladheringto犕.狊犪狋犻狏犪roots 溶磷Psolubilization,固氮Nfixation
ls13 酒泉Jiuquan,白三叶根际土壤Soiladheringto犜.狉犲狆犲狀狊roots 溶磷Psolubilization
lhs11 兰州Lanzhou,红三叶根际土壤Soiladheringto犜.狆狉犪狋犲狀狊犲roots 溶磷Psolubilization
lhs14 定西 Dingxi,红三叶远根土壤Soilawayfrom犜.狆狉犪狋犲狀狊犲roots 溶磷Psolubilization,分泌IAASecretingIAA
 待鉴定 Notidentified.
1.2 培养基
LB培养基[13]:酵母粉5g,蛋白胨10g,NaCl5g,琼脂20g,蒸馏水1000mL,pH=7.0。
PKO无机磷培养基[14]:葡萄糖10g,(NH4)2SO40.5g,NaCl0.2g,KCl0.2g,MgSO4·7H2O0.03g,
MnSO40.03g,FeSO40.003g,酵母膏0.5g,琼脂20g,Ca3(PO4)23g,蒸馏水1000mL,pH=6.8~7.0。
蒙金娜有机磷培养基[15]:FeSO4·7H2O0.03g,(NH4)2SO40.5g,CaCO35g,NaCl0.3g,MnSO4·4H2O
0.03g,KCl0.3g,葡萄糖10g,卵磷脂0.2g,酵母膏0.4g,琼脂20g,蒸馏水1000mL,pH=7.0~7.5。
King培养基[16]:MgSO4·7H2O1.5g,K2HPO41.15g,蛋白胨20g,甘油15mL,蒸馏水1000mL,pH=
6.8。
Spot比色液[16]:0.5mol/LFeCl31mL,蒸馏水50mL,浓 H2SO430mL。
S2比色液[16]:FeCl34.5g,10.8mol/LH2SO41L。其测定范围为5~200μg/mL,一般超过100μg/mL需
要稀释。
1.3 菌株拮抗反应测试
菌株间的拮抗反应测试采用牛津杯法[17],将一种菌在液体培养基中培养24h的菌悬液,以2%(V/V)的量
接种到发酵培养基中,28℃、180r/min振荡培养48h;发酵液8000r/min离心10min,上清过0.22μm滤膜,
取滤液100μL滴加在含有2% 另一种细菌的LB平板中央的牛津杯中(直径7mm),待发酵滤液扩散后置28℃
条件下恒温培养。以无菌水作阴性对照。将供试4株细菌两两进行抑菌实验,每个处理3次重复,1d后观察抑
菌圈的有无,若有抑菌圈,说明两细菌间有拮抗作用,若无抑菌圈,且细菌生长良好,则说明这两个细菌可以共存,
各菌株间没有拮抗作用,不发生拮抗反应的菌株可以混合培养,否则只能单独施用。
1.4 互作实验设计
将无拮抗反应的4株供试菌株,在LB培养液中,于28℃,125r/min振荡培养48h后,待菌株充分生长后,
用无菌水调节各待测菌株菌悬液浓度为1×108cfu/mL(波长660nm,OD值≥0.5)。将制备好的菌悬液按表2
的方法处理,共16个处理。
1.5 各处理菌株溶磷能力测定
将50mL液体PKO无机磷培养液和蒙金娜有机磷培养液分别装入150mL三角瓶中,121℃灭菌25min,
冷却后按处理设计分别接种500μL菌悬液,每个处理设3次重复。接种完后,将三角瓶置于28℃、160r/min摇
床培养10d,之后加入已处理的活性炭1g,振荡30min(150r/min)。再将培养液在10000r/min、4℃离心15
min,取上清液,用钼锑抗比色法测定有效磷增量(扣除对照后的值,mg/L)[18],计算公式如下:
03 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.1
犘=犓×犞犞1
其中:犘—有效磷增量;犓—从标准曲线查得显色液
的磷含量(mg/L);犞—显色时溶液定容的体积
(mL);犞1—显色时吸取上清液的体积(mL)。
1.6 各处理菌株培养液pH值变化测定
用酸度计测定1.5中培养10d后的各处理菌
株培养液pH值的变化情况。
1.7 各处理菌株分泌有机酸总量测定
取1.5中离心后的上清液,以酚酞为指示剂,用
0.1mol/LNaOH滴定各上清液,测定有机酸的总
量,用mmol/L表示。
1.8 菌株分泌IAA能力测定
1.8.1 定性测定 将50mLKing培养液装于150
mL三角瓶,121℃灭菌25min,冷却后按处理设计
分别接种500μL菌悬液,每个处理设3次重复。接
种后,将上述三角瓶置于28℃,150r/min摇床培养
12d,吸取菌株培养液50μL滴置于白色陶瓷板上,
同时加50μLSpot比色液,对照只在比色液中加50
μL10ppm的植物生长激素(3吲哚乙酸);将白色
瓷板置室温下,在15min内观察其颜色变化,颜色
表2 菌悬液的处理
犜犪犫犾犲2 犅犪犮狋犲狉犻犪犾犲狏犻狋犪狋犻狅狀犾犻狇狌犻犱狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
序号No.处理代号TreatmentsNo. 菌种处理Treatmentsofstrains
1 A Hsg
2 B lhs14
3 C ls13
4 D lhs11
5 AB Hsg+lhs14
6 AC Hsg+ls13
7 AD Hsg+lhs11
8 BC lhs14+ls13
9 BD lhs14+lhs11
10 CD ls13+lhs11
11 ABC Hsg+lhs14+ls13
12 ABD Hsg+lhs14+lhs11
13 ACD Hsg+ls13+lhs11
14 BCD lhs14+ls13+lhs11
15 ABCD Hsg+lhs14+ls13+lhs11
16 CK 不接 菌 种 的 LB 液 体 培 养 基
Don’tpickstrainLBliquidmedium
变粉红者表示能分泌IAA,颜色越深表示分泌IAA能力越强;不变色为阴性,即不分泌IAA。
1.8.2 定量测定 采用Salkowski比色法[19],吸取1.8.1中培养12d菌株培养液10000r/min、4℃离心10
min,取上清液1mL加1mLS2比色液在黑暗下静置30min后,迅速用分光光度计比色(波长530nm)进行测
定(标准曲线采用纯的3吲哚乙酸制作)。
1.9 数据统计分析
数据处理采用SPSS16.0软件,多重比较采用LSD法。
2 结果与分析
2.1 菌株拮抗反应测试
微生物间的拮抗作用,一般是指一种微生物的生命活动或其代谢产物,抑制或干扰另一种微生物生命活动的
现象。拮抗试验是鉴定菌株间遗传差异的传统方法,是其不同遗传特性和亲和群的重要表现[20]。本研究供试菌
株间拮抗反应测试结果表明菌株间均无拮抗反应,可用于制作混合接种液。
2.2 各处理菌株的溶磷能力
2.2.1 溶解无机磷能力 以PKO无机磷培养基中磷酸三钙为唯一磷源,对各处理的有效磷增量进行了测定,
结果表明,单菌株处理有效磷增量为14.68~307.61mg/L,各处理有效磷增量差异显著(犘<0.05)(表3),其中
C处理的有效磷增量最大,为307.61mg/L;2菌株组合处理中,AD处理的有效磷增量最大,为536.26mg/L,另
外,AB、AD、BC、BD处理的有效磷增量均显著高于单菌株处理的有效磷增量,且大于2菌株单独接种时有效磷
增量之和(犘<0.05),呈现“1+1>2”的溶磷效果,而AC、CD处理的有效磷增量均显著高于单菌株处理的有效磷
增量,但均未表现“1+1>2”的溶磷效果;3菌株和4菌株组合处理中除ABD处理外,其余各处理的有效磷增量
均显著高于单菌株处理的有效磷增量,但均未表现“1+1+1>3”或“1+1+1+1>4”的溶磷效果。说明没有拮抗
作用的各菌株混合培养,大部分组合能显著提高有效磷的增量,但所起到的作用也不完全是加成效应。
2.2.2 溶解有机磷能力 有机磷是土壤中磷元素的重要来源之一,约占土壤中全部磷元素的30%~50%。因
13第22卷第1期 草业学报2013年
此微生物对有机磷的转化也是土壤中磷元素的重要来
源。本研究中各处理菌株都具有一定的溶解有机磷能
力(表4),有效磷增量总体不高,为2.50~11.11
mg/L,为无机磷有效磷增量的2%,其中:单菌株C处
理有效磷增量最小(2.50mg/L),与其他处理差异极
显著(犘<0.01),D 处理有效磷增量最大(11.11
mg/L),与其他处理差异显著(犘<0.05);组合处理
BD有效磷增量较D和B处理时低(犘<0.05),组合
ACD处理的有效磷增量(9.20mg/L)较高,但小于单
菌株D处理,其余各处理有效磷增量均处于2菌株单
独培养有效磷增量值之间,各组合处理的有效磷增量
均没有表现加成效应。说明菌株组合培养,对有机磷
的溶磷能力不一定会提高,这可能是菌株溶解有机磷
的能力和溶磷机理均与培养的条件等有关。
2.3 有效磷增量与pH的关系
pH值是衡量溶液酸碱性的尺度,也是反映微生
物溶磷的影响因素之一。各处理菌株培养10d后,培
养液pH 值都明显降低,且较对照差异显著(犘<
0.01)。在PKO培养液中有效磷增量大于400mg/L
的4个处理的pH值集中于3.16~4.61(表3),在蒙
金娜培养液中有效磷增量大于8mg/L的6个处理的
pH值集中于5.74~6.77(表4),说明各处理菌株在
培养的过程中均能分泌一些酸类物质使pH 值降低。
对PKO和蒙金娜培养液有效磷增量与pH值间的相
关性 分 析 结 果 表 明,PKO 培 养 液 的 犢有效磷增量 =
-125.77犡pH+908.75(犚2=0.5257),有效磷增量与
pH间呈线性相关(图1)(犘<0.01);蒙金娜培养液的
犢有效磷增量=-4.0305犡pH+32.851(犚2=0.2824),有
效磷增量与pH间也呈现线性相关(图2)(犘<0.05),
说明培养液pH值降低对各处理菌株溶磷作用存在一
定的相关性。
表3 各处理菌株在犘犓犗培养液中有效
磷增量、狆犎值及有机酸总量的变化
犜犪犫犾犲3 犃狏犪犻犾犪犫犾犲犻狀犮狉犲犪狊犲犱狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊,狆犎犪狀犱狋狅狋犪犾狅狉犵犪狀犻犮
犪犮犻犱狅狀犘犓犗犮狌犾狋狌狉犲犿犲犱犻狌犿犫狔犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
处理
Treatments
pH 有效磷增量
Availablephosphorus
increment(mg/L)
有机酸总量
Totalorganic
acid(mmol/L)
CK 7.21±0.43aA 0.00hE 1.13±0.27eE
B 5.84±0.43bB 14.68±0.24gD 8.53±1.01dC
C 5.02±0.84cC 307.61±2.16eD10.47±0.78cC
BC 4.94±0.31cC 379.32±2.74eC11.27±0.86cC
BCD 4.87±0.31cC 355.83±2.19eC12.67±0.51cC
D 4.75±0.18cC 207.44±1.63gD13.60±0.69cB
AC 4.72±0.16dC 303.82±4.12fD 13.33±0.53cB
AD 4.61±0.24dC 536.26±4.62aA12.93±1.04cB
CD 4.60±0.17dC 374.22±1.54eC13.47±1.22cB
ABD 4.57±0.13dC 177.81±1.83gD13.07±0.54cB
ABC 4.47±0.19dC 381.43±2.32eC16.67±1.31cB
AB 4.36±0.14dC 463.34±2.78cB 17.60±0.74bB
BD 4.30±0.25dC 376.85±2.26eC16.20±0.93cB
ACD 4.09±0.21eC 475.62±3.12bB16.87±0.84cB
A 3.95±0.04eC 283.17±2.34fD 20.33±0.63aA
ABCD 3.16±0.27fD 412.26±3.52dC18.33±0.37bB
 注:A:菌株 Hsg;B:菌株lhs14;C:菌株ls13;D菌株lhs11。同列不
同小写字母表示差异显著(犘<0.05);不同大写字母表示差异极显著
(犘<0.01)。下同。
 Note:Aindicatesrhizobium,Bindicatesthestrainsoflhs14,Cindi
catesthestrainsofls13,Dindicatesthestrainsoflhs11.Inasame
columnmeanswithdifferentsmallettersaresignificantlydifferentat
0.05level;meanswithdifferentcapitallettersaresignificantlydifferent
at0.01level.Thesameasfolow.
2.4 有效磷增量与有机酸总量的关系
许多微生物在生命代谢活动中常常会分泌有机酸,测定各处理菌株培养液的有机酸总量(表3),结果表明,
处理菌株在PKO培养液中生长10d后均能分泌有机酸,各处理与对照(1.13mmol/L)差异显著,有机酸总量为
8.53~20.33mmol/L,其中A处理有机酸总量最高,为20.33mmol/L,ABCD处理有机酸总量次之,为18.33
mmol/L。分析有机酸总量与培养液有效磷增量间的相关性表明,犢有效磷增量=19.485犡有机酸总量+64.127(犚2=
0.3373),培养液有效磷增量与有机酸总量间呈线性相关(图3)(犘<0.05),但相关性较弱。A处理的有机酸总
量最高,但有效磷增量(283.17mg/L)并非最高,而ABCD处理有机酸总量次之,有效磷增量(412.26mg/L)却
高于A处理129.1mg/L。其结果表明有效磷增量与有机酸总量间存在一定的相关性,但有效磷增量并不完全
由总有机酸量来决定,可能也与分泌的有机酸的种类有关,尤其是多微生物共同作用时,微生物的溶磷机理更加
复杂,是多种因素共同作用的结果。
23 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.1
图1 溶磷量与狆犎值的相关性(犘犓犗培养液)
犉犻犵.1 犚犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狊犫犲狋狑犲犲狀犘狊狅犾狌犫犻犾犻狕犪狋犻狅狀犪狀犱
狆犎狏犪犾狌犲(犘犓犗犮狌犾狋狌狉犲犿犲犱犻狌犿)
图2 溶磷量与狆犎值的相关性(蒙金娜培养液)
犉犻犵.2 犚犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狊犫犲狋狑犲犲狀犘狊狅犾狌犫犻犾犻狕犪狋犻狅狀犪狀犱
狆犎狏犪犾狌犲(犕狅狀犵狅犾犻犪犑犻狀犮狌犾狋狌狉犲犿犲犱犻狌犿)
2.5 有机酸总量与pH的关系
微生物生命活动过程中会分泌有机酸,但有机酸
的种类较复杂,菌株培养过程中分泌的有机酸是否对
培养液pH值的降低起决定作用,对各处理在PKO培
养液中的有机酸总量与pH 值(表3)进行相关性分
析,结果表明,YpH=-0.1817X有机酸总量+7.1748(犚2
=0.8894),pH值的变化与有机酸总量间相关性显著
(犘<0.01)(图4)。A处理有机酸总量最高(20.33
mmol/L),培养液的pH 值(3.95)较对照CK(7.21)
显著降低,但并非最低,而 ABCD处理有机酸总量次
之(18.33mmol/L),培养液的pH值(3.16)最低。结
果表明有机酸总量与pH 值的变化存在线性相关,这
可能与菌株分泌的有机酸的种类和数量有关,另外可
能与菌株协同作用的影响也有一定的关系。
2.6 各处理菌株分泌IAA能力
测定各处理菌株分泌IAA 的结果可知(表5),
Spot试剂比色测定,除D处理颜色基本没有变化外,
其他处理均有颜色变化,说明除D处理,其他各处理
都能分泌一定量IAA,进一步用S2试剂定量测定,其
结果与采用Spot试剂基本一致,各处理差异显著
(犘<0.05),各处理分泌IAA 量为0.212~9.331
μg/mL。单菌株B处理颜色变化较明显,分泌IAA量
表4 各处理菌株在蒙金娜培养液中有效
磷增量和狆犎值的变化
犜犪犫犾犲4 犃狏犪犻犾犪犫犾犲犻狀犮狉犲犪狊犲犱狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊犪狀犱狆犎狅狀犕狅狀犵狅犾犻犪
犑犻狀犮狌犾狋狌狉犲犿犲犱犻狌犿犫狔犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
处理
Treatments
pH 有效磷增量Available
phosphorusincrement(mg/L)
CK 7.00±0.07aA    0.00gE
CD 6.88±0.62bA 3.28±0.76fE
BCD 6.80±0.62bA 5.89±0.17eD
D 6.77±0.37bA 11.11±0.26aA
B 6.75±0.17bA 8.64±0.58cA
BD 6.74±0.44bA 5.18±0.38fD
BC 6.65±0.34bA 7.02±0.26dC
A 6.63±0.24bB 6.88±0.67dC
C 6.57±0.21bB 2.50±0.43gE
ABCD 6.42±0.67dC 7.86±0.22dB
ABD 6.35±0.37dC 8.29±0.92dB
ABC 6.24±0.28eD 7.44±0.54dB
AB 6.13±0.42fD 7.02±0.55dC
ACD 6.05±0.41fD 9.20±0.89bA
AC 5.89±0.22gE 9.13±0.63bA
AD 5.74±0.27hE 8.57±0.49cA
也最高(9.331μg/mL)。组合处理菌株分泌IAA量差异显著,其中:BD处理分泌IAA量较高(9.152μg/mL),
AD处理分泌IAA量(6.887μg/mL)较菌株A处理分泌IAA量(3.624μg/mL)和D处理分泌IAA量(0.212
μg/mL)显著提高(犘<0.01),且表现出“1+1>2”的加成效果,其他菌株组合处理,分泌IAA量在2菌株单独培
养时分泌IAA量之间。说明菌株混合培养,不一定都能提高某种菌株分泌IAA的活力,组合菌株分泌IAA能
力可能与多种因素有关。
33第22卷第1期 草业学报2013年
图3 溶磷量与有机酸总量的相关性(犘犓犗培养液)
犉犻犵.3 犚犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狊犫犲狋狑犲犲狀犘狊狅犾狌犫犻犾犻狕犪狋犻狅狀犪狀犱
狅狉犵犪狀犻犮犪犮犻犱狊(犘犓犗犮狌犾狋狌狉犲犿犲犱犻狌犿)
图4 狆犎值与有机酸总量的相关性(犘犓犗培养液)
犉犻犵.4 犚犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狊犫犲狋狑犲犲狀狆犎狏犪犾狌犲犪狀犱
狅狉犵犪狀犻犮犪犮犻犱狊(犘犓犗犮狌犾狋狌狉犲犿犲犱犻狌犿)
3 讨论
Glick[21]和Bashan等[22]认为用植物促生菌菌剂
接种植物是一种有效促进植物生长、提高作物产量的
方法,PGPR可通过各种代谢途径来促进植物生长,如
固氮、溶磷、产生植物激素、合成铁载体或提高对植物
病原菌的生物控制等。以往对PGPR的分离、筛选和
固氮、溶磷能力等功效的测定,优良菌株的种类鉴定,
研制单菌株接菌剂,并对植物生长特性和品质的影响
等方面开展了大量的研究,取得了一定的成果[23,24]。
近年来,有些学者研究了混合接种剂对植物的促生作
用,结果表明对植物的促生作用效果显著,如Esitken
等[4]采用 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊BA8 和 犅犪犮犻犾犾狌狊OSU142
菌株,单独和混合接种欧洲甜樱桃(犘狉狌狀狌狊犪狏犻狌犿),
结果表明,树干的横断面积增加,甜樱桃的重量增加,
嫩枝条长度增加,并使叶片中的N、P、K、Fe、Mn和Zn
的含量增加。Orhan等[7]采用犅犪犮犻犾犾狌狊M3和犅犪犮犻犾
犾狌狊OSU142混合接种剂接种木莓(犚狌犫狌狊狊狑犻狀犺狅犲犻),
产量增加74.9%,茎长增加15.0%,叶片中的N、P、
K、Ca、Mg、Fe、Mn和Zn含量增加,土壤中有效磷的
含量从1.55mg/kg增加到4.71mg/kg。Karlidag
等[6]采用 犅犪犮犻犾犾狌狊 M3、犅犪犮犻犾犾狌狊 OSU142 和 犕犻
犮狉狅犫犪犮狋犲狉犻狌犿FS01菌株,单独和混合接种苹果(犕犪犾狌狊
犱狅犿犲狊狋犻犮犪)5年后,产量增加26.0%~88.0%,水果
表5 各处理在犓犻狀犵培养基分泌犐犃犃浓度
犜犪犫犾犲5 犆狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犐犃犃狊犲犮狉犲狋犲犳狉狅犿
狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊犫犪犮狋犲狉犻犪狅狀犓犻狀犵犮狌犾狋狌狉犲
处理
Treatments
显色反应
Spottest
IAA的量
IAAconcentration(μg/mL)
B ++ 9.331aA
BD ++ 9.152aA
ABC ++ 8.019bA
C ++ 7.751cB
ABD ++ 7.245dB
ACD + 7.096dC
AD + 6.887dC
BC + 6.485eD
ABCD + 6.380eD
AC + 5.323fE
AB + 4.905fE
BCD + 4.011fE
A + 3.624fF
CD + 3.341fF
D - 0.212gG
CK - 0.000gG
 注:“+”表示浅粉红;“++”表示粉红。
 Note:“+”meanslightpink,“++”meanspink.
重量增加13.9%~25.5%,枝条长度增加16.4%~29.6%,枝条直径增加15.9%~18.4%。PGPR菌株单独和
混合接种都能促进植物的生长和产量的增加,但混合接种的效果更好。植物根际存在有益菌群的同时,也存在许
多病原菌[2528],使得植物产量降低,造成了经济损失,目前,生防菌剂的研究与应用逐步成为热点,本研究中所用
菌株对病原菌的生防性能有待进一步研究。
本研究对4株优良PGPR菌株进行不同组合处理,测定各处理的溶磷能力,有些菌株混合比单菌株表现更
43 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.1
好的功效,如本研究的组合AD(Hsg+lhs11)、ACD(Hsg+ls13+lhs11)等处理,也有菌株混合后功效降低,如组
合CD(ls13+lhs11)等处理。综合分析各菌株组合溶解无机磷和有机磷结果发现,具有优良特性的菌株组合处
理,并不是都能表现出良好的加成效应,也不是组合菌株越多越好,这是因为菌株间交互作用受多种因素综合的
作用:一方面可能是各菌株本身菌体差异较大[29],多菌株同时接种后,存在营养和空间的竞争;另一方面相对单
独培养,共同培养会导致生理代谢物质的差异,不能排除彼此产生的分泌物对其他菌株溶磷效果的抑制作用;第
三,磷是微生物生长繁殖的必需营养元素之一,在溶磷菌和固氮菌的培养过程中,将消耗一部分可溶性磷构建微
生物细胞[30]。同时采用Spot和S2试剂定性、定量测定各处理分泌IAA的能力,除组合AD(Hsg+lhs11)处理
外,大部分菌株组合处理分泌IAA量为2菌株单独培养时分泌IAA量之间。说明菌株混合培养,可能提高某种
菌株分泌IAA的活力,同时抑制另一菌株活力,另外菌株分泌IAA能力与培养环境及代谢途径等多种因素有
关,并且,这些菌株分离自不同生境植物根际,当它们混合培养后,可能有一个相互适应的过程,或者由于生境的
差异,使菌株组合不能表现出良好的促生作用,其相关的作用机理尚需进一步研究。
微生物溶磷机理非常复杂,有些微生物溶磷主要是质子起作用,有些主要是有机酸起作用,而有些菌株则2
种机制都存在,还有些菌株由于生长过程中产生其他的螯合物质,从而导致磷矿粉的溶解[31]。Narsian和
Patel[32]、Ilmer和Schinner[33]研究表明溶磷量和培养介质pH值之间缺乏相关性,但Paul和Sundara[34]、康贻
军等[35]、冯瑞章等[36]和王光华等[37]报道二者之间存在显著的线性相关关系。本研究发现,菌株培养液有效磷增
量与pH值、有效磷增量与有机酸总量、有机酸总量与pH值之间都存在线性相关关系,表明溶磷菌分泌有机酸
的溶磷作用,但溶磷菌把磷酸盐从难溶状态转化为可溶状态是一个复杂的过程,并且溶磷菌株之间溶磷机制存在
多样性,溶磷菌溶磷的机理、磷酸酶的作用、释放H+的作用、蛋白质的作用等有待进一步研究。
筛选出的AD(Hsg+lhs11)、ACD(Hsg+ls13+lhs11)组合处理较其他组合处理具有较好的互作协同作用,
表现出良好的互作效能,可作为复合微生物肥料生产的潜在优良菌株组合作一步研究,本研究采用的菌株正在进
行鉴定,研究这些菌株在植物根际的定殖能力和实际促生效果将成为进一步工作的重点。
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63 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.1
犐狀狋犲狉犪犮狋犻狅狀狊狅犳犳狅狌狉犘犌犘犚狊犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿狆犪狊狋狌狉犲狉犺犻狕狅狊狆犺犲狉犲
ZHANGYing1,2,ZHUYing1,YAOTuo1,QIJuan1,RONGLiangyan1
(1.ColegeofPratacultureScience,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrassland
EcosystemMinistryofEducation,SinoU.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,
Lanzhou730070,China;2.DepartmentofGrasslandScience,Agricultureand
AnimalHusbandryColege,QinhaiUniversity,Xining810016,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:FourPGPRs(plantgrowthpromotingrhizobacteria)wereisolatedandscreenedfromtherhizo
spheresof犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪,犜狉犻犳狅犾犻狌犿狉犲狆犲狀狊and犜狉犻犳狅犾犻狌犿狆狉犪狋犲狀狊犲.Antagonisticreactions,theabilityof
solubilizingphosphateandtheproductionofIAA (IndoleaceticAcid)bystrainsinbothsingleandcompound
culture,togetherwiththepHvaluesofculturesolutionsandtotalcontentsoforganicacidweretested.Thea
bilitytosolubilizephosphateandproduceIAAweredeterminedbymolybdenumbuleandSalkowskicolorime
try.Therelativityofisolatedbacterialstrainswasanalyzed.Theresultsshowedthattherewasnoantagonistic
reactionbetweendifferentsinglestrainssothatcompoundstrainscouldbeutilized.Inabiophosphorusculture
solution,theHsg+lhs11compoundstrainhadthehighestincrementofeffectivephosphorus(536.2mg/L),
whiletheHsg+ls13+lhs11compoundstrainwassecond(475.6mg/L).Effectivephosphorusincrements
gaveadditionaleffectsof“1+1>2”inHsg+lhs11compoundstrains.EffectivephosphorusincreasedinHsg+
ls13+lhs11compoundingstrainscomparedwithsinglestraintreatmenst(犘<0.01),buttherewasnoaddi
tionaleffectwith“1+1+1>3”Hsg+ls13+lhs11compoundstrains.Inorganicphosphorusculturesolution,
thelhs11strainhadthehighesteffectivephosphorusincrement(11.11mg/L),andHsg+ls13+lhs11com
poundstrainswassecond(9.20mg/L).TheeffectivephosphorusincrementwiththeHsg+ls13+lhs11com
poundstrainswashigherthaninothercompoundingtreatments.Therewerelinearcorrelationsbetweeneffec
tivephosphorusincrementandpHvalue,effectivephosphorusincrementandtotalcontentoforganicacid,pH
valueandtotalcontentoforganicacid.Singlestrainsandcompoundstrainsbothhadtheabilitytoproduce
IAA,between0.212-9.331mg/L.TheIAAcontentintheHsg+lhs11compoundtreatmentwashigherthan
thatofthesinglestrainHsgorlhs11treatments(犘<0.01),bothofwhichpresenteda“1+1>2”additional
effect.Considerthegrowthpromotingeffectsofdifferenttreatments,theHsg+lhs11compoundstrainsand
Hsg+ls13+lhs11compoundstrainshadbetterinteractioneffectssotheyhavethepotentialtodeveloptheop
timalcompoundstrainfertilizer.
犓犲狔狑狅狉犱狊:phosphatesolubilizingbacteria;producingIAA;phosphatesolubilizingability;interaction
73第22卷第1期 草业学报2013年