全 文 ：第 52 卷 第 5 期
2 0 1 6 年 5 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52，No. 5
May，2 0 1 6
doi:10．11707 / j．1001-7488．201605015
收稿日期: 2014 － 10 － 13; 修回日期: 2015 － 10 － 12。
基金项目: 国家林业公益性行业科研专项项目 (201304404) ; 国家自然科学基金项目(31270684，31470645) ; 国家博士后科学基金项目
(20110491434)。
* 叶建仁为通讯作者。
吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-SH007 对杨树根际
微生物数量及功能多样性的影响*
任嘉红1，2 李 浩1 刘 辉1 叶建仁1 吴小芹1
(1． 南京林业大学林学院 南京 210037; 2． 长治学院生物科学与技术系 长治 046011)
摘 要: 【目的】为揭示生防菌吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-SH007 进入自然环境后对周围的微生态因子是否存在威
胁，对其进入自然环境后的微生态效应和生物安全性做出正确评估。【方法】采用固体平板法研究 JK-SH007 菌株
对美洲黑杨盆栽苗土壤微生物种群数量的影响，对 4 种主要土壤酶(酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶)的
活力进行测定，并通过 Biolog ECO 微孔板法分析 JK-SH007 菌株对美洲黑杨土壤功能多样性的影响。【结果】从整
体趋势来看，在美洲黑杨根际引入 JK-SH007 菌株后，随着时间延长，根际土壤中的细菌、放线菌、真菌数量逐渐高
于对照，且差异显著，在接种后 150 天接种处理达到峰值(3. 36 × 109 cfu·g － 1干土; 7. 50 × 107 cfu·g － 1干土; 1. 14 ×
107 cfu·g － 1干土)，随后显著降低，但仍优于未接种处理; JK-SH007 处理后土壤酶活性均有所增强，土壤酸性磷酸
酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶活性均大于对照，其中，接种对碱性磷酸酶、转化酶活性的促进最为明显; 根际土壤
中微生物的 AWCD 值(除了在接种后 30，90 天时)，接种处理和未接种处理的 AWCD 值相当，几乎持平; 而接种后
10，20，60，120，150，180 天时接种处理土样微生物的 AWCD 值均高于 CK; 土壤微生物多样性 ( Shannon 指数、
Simpson 指数和 McIntosh 指数)在接种前期没有明显的规律性，与对照几乎持平，120，150，180 天时，接种 JK-SH007
处理的 Simpson 指数、Shannon 指数、McIntosh 指数均高于对照，但差异不显著。【结论】在根际引入 JK-SH007 对美
洲黑杨根际土壤微生物的整体活性和功能多样性的提高有一定的促进作用，在一定程度上丰富了土壤微生物种
群，有利于保持和促进土壤肥力和健康状况，但这些影响随着时间的延长而减弱; 同时也说明 JK-SH007 菌株的施
入不会对环境中土著微生物构成威胁或威胁较小，符合 Bcc 菌的安全应用范围，进一步证明该菌株的生物安全性，
为将来该菌株的野外应用及生防菌剂的开发奠定基础。
关键词: 美洲黑杨; 吡咯伯克霍尔德氏菌; 微生物种群; 安全性
中图分类号: S718. 8; S763. 1 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2016)05 － 0126 － 08
Influence of Burkholderia pyrrocinia JK-SH007 on the Microbial Population and
Functional Diversity of Microbial Communities in the Rhizosphere Soil of Poplar
Ren Jiahong1，2 Li Hao1 Liu Hui1 Ye Jianren1 Wu Xiaoqin1
(1 ． College of Forestry，Nanjing Forestry University Nanjing 210037;
2 ． Department of Biological Science and Technology，Changzhi College Changzhi 046011)
Abstract: 【Objective】Burkholderia pyrrocinia JK-SH007 is a strain of biocontrol bacteria which was isolated from the
stem of poplar． In order to evaluate the safety of B． pyrrocinia JK-SH007， this study aimed to evaluate the micro
ecological effects and the biological safety of the natural environment after its entry into the natural environment．
【Method】A solid plate method was used to investigate the potential effects of JK-SH007 on the activity change of the four
main soil enzymes，and the Biolog ECO microplate method was applied to assay the microbial community and its function
diversity in rhizosphere soil of aigeiros poplar (Populus deltoides) ． 【Result】The results showed that from the over trend，
the numbers of bacteria，actinomyces and fungi in poplar rhizosphere soil gradually increased and were significantly higher
than control with the extension of time after being inoculated with strain JK-SH007． The number of these microorganisms
reached the peak (3． 36 × 109 cfu·g － 1 dry soil; 7． 50 × 107 cfu·g － 1 dry soil; 1． 14 × 107 cfu·g － 1 dry soil) in 150 day
post-inoculation，and then decreased significantly，but by then were still higher than these of control plants． The soil
第 5 期 任嘉红等: 吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-SH007 对杨树根际微生物数量及功能多样性的影响
enzymes activities ( acid phosphatase，alkaline phosphatase，dehydrogease and invertase) with inoculation of strain JK-
SH007 were all higher than that of control，especially for alkaline phosphatase and invertase． The Biolog ECO plates
analysis showed that AWCD values on day 10，day 20，day 60，day 150 and day 180 after inoculation were higher than
control treatment． At the early stage of the inoculation，soil microbial diversity ( Shannon index，Simpson index and
McIntosh index) had no obvious regularity． At the 120th day，150th day and 180th day post-inoculation，the three
parameters of the functional diversity of the soil microbial communities were all slightly higher than those of control． But，
the differences were not significant． 【Conclusion】Strain JK-SH007 may play roles in improving total microbial activity of
poplar rhizosphere soil，increasing soil fertility and enriching soil communities． All of these are conductive to maintaining
and promoting the soil fertility and health． But these benefits would be decline over time． At the same time，all of results
showed strain JK-SH007 had no or less menace to the indigenous microorganisms in the environment，suggesting that it is
safe to put strain JK-SH007 into use as a potential bio-control factor in the future．
Key words: Populus deltoides; Burkholderia pyrrocinia; microbial population; safety assessment
杨树溃疡病是一类危害严重的枝干病害，近年
来大面积发生，严重威胁我国杨树产业的发展 (黄
烈健等，2003; 张星耀等，2003; 王勇等，2008)。
生物防治是国内外植物病害防治的重要手段和发展
方向。利用有益微生物进行植物病虫害的生物防治
是一项经济、有效、可持续的生防技术途径，已成为
植物病虫害综合治理的重要手段 (叶建仁等，
2013)。洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia)
的许多菌株具有生物防治、促进植物生长、生物修复
等功能，近年来在植物病害防治中发挥了重要作用
(Parra-Cota et al．，2014; Singh et al．，2013)。随着
微生物分类技术的不断完善，目前研究认为该类微
生物是一个具有 17 个相近种的复合群体，称为洋葱
伯克霍 尔 德 氏 菌 群 ( B． cepacia complex， Bcc )
(Vanlaere et al．，2009; Agnoli et al．，2012)。自 20
世纪 80 年代初，人们陆续发现 Bcc 部分种在医院环
境中存在，是人类条件致病菌 (张立新等，2008)。
因此，人们认为以 Bcc 活菌开发的生物农药需重新
进行生物安全性评价(叶建仁等，2013)。
在前期研究中，笔者从杨树树体干部分离获得
1 株杨树溃疡病高效生防菌吡咯伯克霍尔德氏菌
(B． pyrrocinia) JK-SH007，隶属于 Bcc 群的基因型
Ⅸ，该菌株具有内生性，对杨树溃疡病具有一定抗
性，而且对杨树具有明显的促生长作用。前期已采
用 BCESM 和 cblA 毒力基因特异性 PCR，洋葱
( Allium cepa )、烟 草 ( Nicotiana sp． ) 及 苜 蓿
(Medicago sp． )模型等 Bcc 常用安全性检测技术对
其毒性进行了初步检测，表明该菌株是一株有潜力
的安全生防菌株(Ren et al．，2011)。但许多研究表
明，引入大量外源微生物对植物根际微生态系统会
产生一定的影响。Bcc 的部分菌株是人类条件致病
菌，考虑到将大量 Bcc 活细胞释放到环境中有可能
给生态环境中的其他生物群体(微生物、植物等)带
来潜在风险，为此，吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-SH007
对环境微生物群落结构与功能的冲击和对非靶标生
物的影响也应该成为其环境生态安全性评价的基本
内容(叶建仁等，2013)。基于此，本研究以引入杨
树溃疡病高效生防菌吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-
SH007 菌株的土壤为材料，分别采用传统的微生物
培养、Biolog ECO 微孔板法和生物化学分析等手段
研究引入该菌株对杨树根际土壤微生物种群数量、
结构与功能以及土壤酶活性的影响，以阐明该菌株
的引入所产生的微生态效应，评估其生物安全性。
1 材料与方法
1. 1 材料
1. 1. 1 供试菌株 吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-
SH007，由本实验室从杨树干部分离筛选获得，保藏
于中国 典 型 培养 物保 藏 中 心 CCTCC (保 藏 号
M 209028，保藏日期 2009 年 2 月 18 日)。
1. 1. 2 供试植物 美洲黑杨 ( Populus deltoides)
1 年生盆栽实生苗。
1. 1. 3 培养基 1)发酵培养基(NB): 牛肉膏 3 g，
蛋白胨 10 g，NaCl 5 g，水 1 000 mL，pH7. 2 ～ 7. 4。
2)细菌分离及活化培养基(NA): 牛肉膏 3 g，蛋白
胨 10 g，NaCl 5 g，琼脂 15 ～ 20 g，水 1 000 mL，
pH7. 2 ～ 7. 4。3)高氏 1 号培养基(放线菌): 可溶
性淀粉 20 g，KNO3 1 g，NaCl 0. 5 g，K2HPO4·3H2O
0. 5 g，MgSO4·7H2O 0. 5 g，FeSO4·7H2O 0. 01 g，琼脂
15 ～ 20 g，水 1 000 mL，pH7. 4 ～ 7. 6。4)察氏培养基
(真菌): NaNO3 2 g，K2HPO4 1 g，KCl 0. 5 g，MgSO4
0. 5 g，FeSO4 0. 01 g，蔗糖 30 g，琼脂 15 ～ 20 g，水
1 000 mL;用 前加 入 0. 3% 灭菌 乳酸，使 pH 降
为 4. 5。
721
林 业 科 学 52 卷
1. 2 方法
1. 2. 1 盆栽试验设计 将 JK-SH007 菌株活化 2 ～
3 次后，接种于 NB 培养基中，30 ℃，180 r·min － 1摇
培 24 h。发酵液(4 ℃，6 000 r·min － 1 )离心 5 min，
用无菌磷酸缓冲液 (0. 01 mol·L － 1，pH7. 2)润洗菌
体 2 ～ 3 次后，用缓冲液调节菌悬液 ( 1 × 108 cfu·
mL － 1)制成接种剂。选择长势一致的 1 年生盆栽美
洲黑杨实生苗作为接种材料，每盆 1 株。将菌液采
用灌根的方式缓慢接种于杨树根表面，接种量为每
株 20 mL，并以等量无菌缓冲液为对照。盆中基质
为土壤、沙和蛭石(体积比为 2∶ 1∶ 1)混合物。其中，
土壤采自南京林业大学后山，pH7. 59，有机质含量
2. 75 g·kg － 1。每处理 30 个重复，置于温室统一管
理，光照为 12 h·d － 1，适时浇水。分别于接种后 10，
20，30，60，90，120，150，180 天取盆栽苗的根际土
壤，每处理随机取样 3 个重复，混合后带回实验室根
据不同试验目的采取不同处理。
1. 2. 2 土壤中微生物数量测定 采用稀释梯度平
板法进行土壤样品中细菌、真菌和放线菌的数量测
定(赵斌等，2003)。其中，细菌采用 NB 培养基，真
菌采用察氏培养基，放线菌采用高氏 1 号培养基。
稀释分离时，真菌采用 10 － 2，10 － 3，10 － 4 3 个浓度梯
度; 细菌和放线菌采用 10 － 3，10 － 4，10 － 5 3 个浓度
梯度。置 28 ℃培养，分别于培养 2，3，5 天后进行细
菌、真菌、放线菌计数，并换算出每克干土中各微生
物的数量。
1. 2. 3 土壤酶活性测定 对采集土样分别进行酸性
磷酸酶、碱性磷酸酶、转化酶及脱氢酶活性的测定。
其中，土壤磷酸酶的测定采用苯磷酸二钠法，土壤转
化酶采用关松荫(1986)测定方法，土壤脱氢酶的测定
参考中国科学院南京土壤研究所(1985)的方法。
1. 2. 4 杨树根际土壤微生物群落功能多样性 微
生物群落功能多样性应用 Biolog ECO 微孔板测定。
其中，微生物整体活性指标采用微平板每孔颜色平
均变化率(AWCD)来描述; 并采用温育 96 h 的数据
进行微生物种群功能多样性分析，用 Shannon、
Simpson 和 MeIntosh 等多样性指数计算土壤微生物
碳源利用多样性，来反映出土壤微生物功能多样性
(Garland et al．，1991; Zak et al．，1994; 时鹏等，
2010; 余贤美等，2014)。
2 结果与分析
2. 1 JK-SH007 对杨树根际微生物种群数量的
影响
在温室培养条件下，接菌后美洲黑杨根际土壤
图 1 美洲黑杨根际土壤可培养微生物数量的变化
Fig． 1 Variations in the number of culturable microorganisms in
rhizosphere soil of P． deltoides
微生物数量动态变化如图 1 所示。从图 1a 可以看
出，JK-SH007 接种后第 10 天，美洲黑杨根际细菌数
量为 1. 59 × 109 cfu·g － 1干土，明显高于对照(9. 78 ×
108 cfu·g － 1 干土 )，其原因可能与人工引入大量
JK-SH007菌体细胞相关; 接种 10 天后，随着时间的
延长，接种处理杨树根际细菌数量开始明显低于
CK; 90 天时，接种处理的根际细菌数量开始高于
CK，120 天时，则明显高于 CK，且差异显著; 在接种
后第 150 天，接种处理和对照组的细菌总数均达到
峰值，分别是 3. 36 × 109 和 2. 27 × 109 cfu·g － 1，可能
是该时间段(120 ～ 150 天)温度适宜，植物生长进入
高峰期，根系分泌物增加，营养丰富，微生物代谢速
率增加、生长繁殖加快，因此微生物总数达到该时间
段内的最大值;接种后 180 天，接菌处理的可培养细
菌数量依然高于对照，但差异减小。以上结果说明
美洲黑杨接种生防细菌 JK-SH007 能显著提高根际
土壤中细菌数量，但随着时间的延长，这种作用显著
降低。前期研究表明 JK-SH007 菌株对杨树有明显
的促生长作用，其机制尚不清楚(Ren et al．，2011)。
821
第 5 期 任嘉红等: 吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-SH007 对杨树根际微生物数量及功能多样性的影响
土壤中细菌占微生物总量 90%以上，因此以上结果
表明在杨树根际接种生防细菌 JK-SH007 后，其极
有可能通过显著提高杨树根际土壤中微生物的总量
来改善土壤环境，进而对杨树的生长起到一定的促
进作用，但这种促进作用程度的多少还有待于进一
步探讨。
在整个测试期间，接菌后美洲黑杨根际放线菌
数量产生了明显变化(图 1b)。在接种第 10 天时接
种处理根际土壤放线菌数量为 7. 50 × 107 cfu·g － 1干
土，高于 CK(7. 30 × 107 cfu·g － 1干土); 随着时间的
延长，90 天前放线菌数量均低于对照; 从 90 天起接
种处理开始高于对照，到 150 天时显著高于对照，放
线菌数量达到 9. 42 × 108 cfu·g － 1;至 180 天时，接种
处理的根际放线菌数量显著降低，但仍明显高于
对照。
图 1c 表明，接菌处理的美洲黑杨根际真菌数量
在接种第 90 天前均低于 CK; 90 天后，则明显高于
CK，150 天时达到峰值(1. 14 × 107 cfu·g － 1干土)，与
对照(4. 17 × 106 cfu·g － 1干土)差异显著; 而 180 天
时，处理之间真菌数量均降低，且差异逐渐减小。
由以上结果可以看出，在美洲黑杨根表面接种
吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-SH007 对宿主根际土壤微
生物(细菌、真菌、放线菌)的数量增长有一定的促
进作用，长期的变化趋势基本相似; 但这种促进作
用随着接种时间的延长而逐渐减弱。另外，该作用
是否还进而影响到根际土壤微生物群落结构还有待
进一步的研究。
2. 2 JK-SH007 菌株对杨树根际土壤酶活性的
影响
2. 2. 1 磷酸酶活性变化 在杨树根际接种 JK-
SH007 菌株后，磷酸酶的活性动态变化如图 2a，b
所示。从图 2a 可以看出，接种 30 天时，土壤酸性磷
酸酶的活性明显高于未接种处理;随着时间的延长，
接种处理土壤酸性磷酸酶的活性迅速降低，至 120
天后，与对照几乎持平。而且对照组土壤的酸性磷
酸酶活性在整个监测期间变化微小，无差异性，说明
外界温度、湿度等因子的变化对杨树根际土壤酸性
磷酸酶的活性影响甚微。从图 2b 可以看出，接种处
理显著提高了土壤碱性磷酸酶的活性。在整个检测
期间，接种处理的碱性磷酸酶的活性均显著高于
CK。土壤磷酸酶活性的提高能够改善土壤中速效
磷的供应，该结果也可说明杨树根际引入 JK-SH007
菌株促进了杨树根际土壤中难溶性有机磷的分解。
2. 2. 2 脱氢酶活性变化 从图 2c 可以看出，
JK-SH007对杨树根际土壤脱氢酶的活性有一定的
图 2 JK-SH007 对土壤酶活性的影响
Fig． 2 Effect of introduced antagonistic strain JK-SH007 on the
activities of enzyme in the soil
影响。30 天时，接种处理土壤脱氢酶的活性高于对
照，且差异显著; 60 天时虽高于对照，但无差异; 90
天和 120 天时，均高于对照，差异显著; 150，180 天
时，仍高于对照，但差异不明显。以上结果说明，引
入生防菌 JK-SH007 对杨树根际土壤脱氢酶的活性
也具有一定的促进作用。
2. 2. 3 转化酶活性变化 从图 2d 可以看出
JK-SH007对根际土壤转化酶的活性有一定的影响。
在接种期前期(90 天前)，接种处理转化酶的活性高
于对照，但无差异;至 120 天时，接种处理酶活性达
921
林 业 科 学 52 卷
到峰值( 56. 87 mg·g － 1 )，高于未接种处理 ( 51. 68
mg·g － 1)，二者存在显著差异;随后酶活性逐渐下
降，但接种处理仍明显高于对照。以上结果说明，引
入生防菌 JK-SH007 对杨树根际土壤转化酶的活性
有一定的促进作用。转化酶活性的提高对植物的生
长发育起积极的促进作用，表明 JK-SH007 对杨树
生长的促进作用可能与土壤转化酶活性的提高有一
定的相关性。
图 3 杨树根际土壤微生物培养过程中 AWCD 动态变化
Fig． 3 Dynamic changes of AWCD during cultivation of soil microorganism in rhizosphere soil of Populus deltoides
a，b，c，d，e，f，g，h: 分别指接种后 10，20，30，60，90，120，150，180 天
The 10 th，20 th，30 th，60 th，90 th，120 th，150 th，180 th day after inoculation，respectively．
2. 3 BIOLOG 方法对杨树根际微生物种群的分析
2. 3. 1 JK-SH007 菌株对杨树根际微生物活性的影
响 AWCD 值随时间变化，是评价微生物整体活性
的一个有效指标，其终值与土壤微生物群落中能利
用单一碳源的微生物的数目和种类有关。土壤微生
物种类越多则能利用单一碳源的种类也越多，而能
利用碳源的微生物数量决定利用程度，即微生物数
量越多，碳源利用程度越高。从图 3 可见，杨树根际
031
第 5 期 任嘉红等: 吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-SH007 对杨树根际微生物数量及功能多样性的影响
接种 JK-SH007 后不同时间段，采用 Biolog 生态板测
定的不同土样 AWCD 值总体都呈“先上升后稳定”
趋势，基本在 96 h 趋于平衡。在整个测试期间，除
了在接种后 30，90 天时接种处理和未接种处理的
AWCD 值相当外，接种后 10，20，60，120，150，180
天时接种处理均高于 CK。以上结果表明，接种 JK-
SH007 能够提高杨树根际土壤微生物群落的活性及
微生物对碳源的利用率，增加微生物结构功能的多
样性。
2. 3. 2 JK-SH007 菌株对杨树根际微生物功能多样
性的影响 生物多样性指数描述了生物的类型数和
均匀度，在一定程度上可反映生物群落的物种丰富
程度及分配比例。其中，Shannon 指数主要反映了
群落中物种丰富度，Simpson 指数较多地反映了群
落中最常见的物种，而 McIntosh 指数则用来衡量群
落物种的均一性。温育 96 h 的 AWCD 值可达到约
50%的饱和度，且可获得最大差异性 ( Li et al．，
2007)。因此，本研究以 96 h 数据为基础，通过
Shannon、Simpson 和 McIntosh 多样性指数模型计算
底物利用的多样性指数，用来分析 JK-SH007 对杨
树根际微生物多样性的影响。
如表 1 所示，在接种初期(10 天)，Simpson 指
数、Shannon 指数和 McIntosh 指数之间均存在着一
定差异(P ＜ 0. 05)，接种处理高于对照，说明在杨树
根际引入 JK-SH007 初期，土壤微生物群落的物种
丰富度和均一性增加; 接种 20 天时，接种处理与对
照的 3 个指数无差异; 30 天时接种处理 Simpson 指
数、Shannon 指数高于对照，但差异 不 明显，而
McIntosh 指数值低于对照; 60 天时接种处理 3 个指
数均高于对照，但差异不明显; 90 天时，接种处理
Simpson 指数、Shannon 指数低于对照，且差异显著，
而 McIntosh 指数值低于对照，但无差异; 120，150，
180 天时，接种处理的 Simpson 指数、Shannon 指数、
McIntosh 指数均高于对照，有一定差异，但差异不显
著。以上结果与 AWCD 值的曲线变化趋势基本
一致。
表 1 杨树根际土壤微生物多样性指数①
Tab． 1 Diversity and evenness indices of soil microbial communities
接种时间
Inoculation time / d
处理
Treatment
Shannon 指数
Shannon index
Simpson 指数
Simpson index
McIntosh 指数
McIntosh index
10
JK-SH007 3. 283 0 ± 0. 017 8abcd 0. 960 1 ± 0. 000 7abc 10. 195 3 ± 0. 310 9ab
CK 3. 213 0 ± 0. 036 5de 0. 956 6 ± 0. 002 0c 9. 553 3 ± 0. 289 9b
20
JK-SH007 3. 310 7 ± 0. 009 9ab 0. 961 3 ± 0. 000 7ab 9. 858 1 ± 0. 443 7b
CK 3. 316 6 ± 0. 021 2ab 0. 961 6 ± 0. 001 2ab 9. 375 3 ± 0. 821 0b
30
JK-SH007 3. 356 6 ± 0. 018 5a 0. 963 3 ± 0. 000 5a 8. 228 7 ± 0. 354 5c
CK 3. 327 5 ± 0. 008 8ab 0. 961 7 ± 0. 001 0ab 9. 460 3 ± 0. 180 6b
60
JK-SH007 3. 307 0 ± 0. 064 1abc 0. 961 4 ± 0. 002 8ab 10. 221 3 ± 0. 500 2ab
CK 3. 287 3 ± 0. 009 6abcd 0. 960 1 ± 0. 001 2abc 9. 363 0 ± 0. 675 7b
90
JK-SH007 3. 009 7 ± 0. 057 6f 0. 943 5 ± 0. 001 9e 7. 646 7 ± 0. 845 9c
CK 3. 190 0 ± 0. 105 7e 0. 949 3 ± 0. 005 7d 8. 434 7 ± 0. 689 3c
120
JK-SH007 3. 329 7 ± 0. 017 1ab 0. 962 2 ± 0. 000 8ab 10. 943 3 ± 0. 416 3a
CK 3. 261 3 ± 0. 003 8bcde 0. 958 8 ± 0. 000 3bc 9. 706 7 ± 0. 599 4b
150
JK-SH007 3. 295 0 ± 0. 005 6ab 0. 960 0 ± 0. 000 9abc 9. 397 7 ± 0. 287 9b
CK 3. 228 7 ± 0. 043 6cde 0. 956 5 ± 0. 002 9c 7. 906 3 ± 0. 381 8c
180
JK-SH007 3. 305 9 ± 0. 010 8abc 0. 960 8 ± 0. 000 7abc 10. 205 9 ± 0. 245 1ab
CK 3. 233 6 ± 0. 056 5cde 0. 956 8 ± 0. 002 8c 8. 467 2 ± 0. 523 1c
①同列不同小写字母表示在 0. 05 水平差异显著 Data with different letters mean significantly difference at 0. 05 level in the same column．
总之，在杨树根际引入生防菌 JK-SH007 在一
定程度上可以增加宿主植物根际微生物的物种多样
性，对土壤微生物种群结构和功能多样性产生一定
的积极影响。但 JK-SH007 菌株对杨树根际土著微
生物种群的影响有限，对种群的结构改变作用较小。
这进一步说明 JK-SH007 菌株的施入不会对环境中
土著微生物构成威胁或威胁较小。以上结果充分表
明了该菌株的生物安全性，其环境风险是可控的，符
合国际上公认的 Bcc 群菌株应用的准入条件。
3 结论
本研究以引入杨树溃疡病生防菌吡咯伯克霍尔
德氏菌 JK-SH007 菌株的盆栽美洲黑杨苗的根际土
壤为材料，通过根际土土壤酶活性的测定，采用稀释
涂布平板分离法、Biolog ECO 微平板技术分析根际
微生物群落多样性及结构特征，从多个方面分析
JK-SH007 菌株进入自然环境后的微生态效应，对其
生物安全性做出科学评估。结果表明，JK-SH007 菌
131
林 业 科 学 52 卷
株的引入能使杨树根际土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸
酶、脱氢酶和转化酶活性有所增强，尤其是碱性磷酸
酶; 另外，该菌株的引入对杨树根际微生物数量和
种群具有一定的影响，使种群结构产生波动，但随着
时间的延长(180 天)，影响效应减弱。这些结果说
明将杨树溃疡病生防菌株 JK-SH007 释放到环境中
对土壤根际微生物群落结构是安全的。
4 讨论
土壤微生物数量和土壤酶活性是影响根际土壤
质量的主要因素，并对植物的生长起着至关重要的
作用(Yelena et al．，2006)。土壤中的三大类群微生
物(细菌、真菌和放线菌)数量和比例可以反映微生
物群落大小和结构特征，它们与土壤肥力、土壤健康
状况等密切相关(余贤美等，2014)。本研究中，引
入吡咯伯克霍尔德氏菌 JK-SH007 菌株对盆栽杨树
苗根际土壤的 3 大类群微生物的数量增长均具有一
定的促进作用，但随着时间的延长，这种促进作用逐
渐减弱。这也表明引入 JK-SH007 菌株对杨树的抗
病促生作用是定殖于杨树根际和树体内部的菌体共
同作用的结果，但其在杨树根际的作用可能要弱于
其在杨树树体内的菌体所发挥的作用，即该菌株对
杨树抗病促生作用的发挥极有可能主要是源于定殖
于杨树内部的菌体。
土壤磷酸酶、脱氧酶和转化酶等是土壤中的重
要酶。土壤酶活性的增强可促进植物根际土壤的代
谢作用，从而导致土壤养分形态发生变化，提高土壤
肥力和改善土壤性质，有利于提高植物根际土壤的
生产力水平。本研究发现，在美洲黑杨根际接种
JK-SH007 菌株后，与对照相比，接种使土壤酸性磷
酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶和转化酶酶活性有所增
强，尤其是碱性磷酸酶。土壤酶活性的增强可提高
杨树根际土壤的生产力水平，进而影响到杨树的生
长，这与前期的研究结果相一致，即在杨树根部接种
JK-SH007 对宿主有明显的促生长作用(Ren et al．，
2011)。另外，在前期研究中发现 JK-SH007 菌株在
培养早期能分泌大量有机酸，但后期该能力有所降
低(王小月，2015)。本文中所采用的盆栽苗基质中
性偏碱(pH7. 59)，测定碱性磷酸酶较合适; 但考虑
到该菌株的产有机酸能力有可能对根际土壤 pH 值
产生影响，所以同时开展了酸性磷酸酶活性测定。
本研究表明接种前期(30，60 天)酸性磷酸酶活性较
高，而碱性磷酸酶活性较低，表明 JK-SH007 菌株早
期的产酸性能极有可能对根际微环境产生了较大影
响，但随着接种时间的延长，JK-SH007 菌株的这种
产酸作用对根际的影响逐渐减小。该规律也表现在
接种中后期，酸性磷酸酶活性很低，而碱性磷酸酶活
性较高。因此笔者认为，在今后开展外源微生物引
入对土壤磷酸酶活性影响的研究中，应该结合菌株
的特性来开展，这样可以更完整地揭示问题的本质。
另外，微生物群落结构的变化直接影响到土壤
的质量和健康状况，土壤微生物多样性指数反映了
根际生物群落中物种的丰度及其各类型间的分布，
多样性指数越高，土壤中微生物多样性越丰富，土壤
微生态系统越复杂，功能越稳定 ( Rutgers et al．，
1998; 余贤美等，2014)。Biolog 方法用于环境微生
物结构和功能多样性的研究具有灵敏度高、分辨率
强、测定简便等优点，而且由于不需要分离培养纯种
微生物，可最大限度地保留微生物群落原有的代谢
特征。本研究表明: 接种 JK-SH007 后杨树根际土
壤微生物的 AWCD 值和土壤微生物多样性指数、功
能多样性指数均有所变大，Shannon 指数、Simpson
指数、McIntosh 多样性指数与对照相比有一定差异，
说明引入 JK-SH007 对杨树土壤微生物的整体活性
有一定程度的促进作用，丰富了土壤微生物种群，对
土壤微生物种群结构和功能多样性产生了积极影
响，使杨树土壤微生态系统功能更加稳定。综合分
析三大类群微生物(细菌、放线菌、真菌)的分离结
果，进一步说明在杨树根际引入 JK-SH007菌株在一
定程度上能促进土壤微生物数量和种群的增加，并
促进土壤酶活性的提高。但这种作用随着时间的延
长而减弱，表明 JK-SH007 对杨树根际土壤中的其
他微生物种群不构成潜在威胁，符合国际 Bcc 的准
入原则。这同时也说明将杨树溃疡病生防菌吡咯伯
克霍尔德氏菌 JK-SH007 菌株释放到环境中是安全
可行的，本研究结果为该菌株对生态环境的影响及
风险性评估提供了科学依据，为将来生防菌的开发
应用奠定了基础。
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