全 文 ：第 18 卷 第 1 期
Vol. 18 No. 1
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2010 年 1 月
Jan. 2010
溶磷菌溶磷和分泌 IAA特性及对苜蓿生长的影响
李玉娥1, 2 , 姚 拓1, 2, 3* , 荣良燕1, 2
( 1.甘肃农业大学草业学院, 甘肃 兰州 730070; 2.草业生态系统教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730070;
3. 中 ) 美草地畜牧业可持续发展研究中心, 甘肃 兰州 730070)
摘要: 植物根际溶磷菌不仅可以提高植物对土壤磷素的利用率, 同时可以促进根瘤菌的结瘤和固氮作用。利用液
体培养法对 5 株溶磷菌的溶磷特性和分泌 IAA 能力进行研究, 并通过盆栽试验研究接种溶磷菌对苜蓿( Medicago
sativa L . )生长的影响。结果表明:各供试菌株溶磷能力差异较大,溶磷能力最强的是 LM18( 300. 3 mg / mL ) ;菌株
都有分泌 IAA 特性,最大分泌量为 17. 95 Lg / mL ( LM12)。接种溶磷菌后苜蓿株高、茎粗、干重、干鲜比和叶茎比都
比对照明显增加。因此,溶磷能力和分泌 IAA 能力较强的菌株( LM12 和 LM18)可作为研制微生物肥料的优良
菌株。
关键词:溶磷菌; 分泌 IAA ;溶磷量; 苜蓿
中图分类号: S154. 381 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2010) 01-0084-05
Characteristics of IAA Secretion and Phosphate Dissolving of
Phosphate-solubilizing Bacteria and Its Effect on Alfalfa Growth
LI Yu- e
1, 2
, YAO T uo
1, 2, 3*
, RONG Liang-yan
1, 2
( 1. Pratacultural Colleg e, Gansu Agricultural U niver sity, Lanzh ou , Gan su Provin ce 730070, C hina; 2. Key Laboratory of
Grassland Ecosystem Minist ry of E ducation , Lanzh ou, Gan su Provin ce 730070, C hina; 3. Sin o-U. S . Center for
Grazingland Ecosy stem Sus tainabilit y, Gansu Agricultural University, Lanzh ou, Gansu Province 730070, China)
Abstract: Phosphate-so lubilizing bacteria are important for the nutrient supply and performance o f legume
plants because they can not only increase the available phosphorus in soils but also impr ove the nodulat ion
and nit ro gen fix at ion of rhizobia. In the pr esent paper , characterist ics of IAA secretion and phosphate dis-
solving of 5 st rains of phosphate-solubilizing bacteria and the effect of inoculat ion of phosphate-so lubilizing
bacteria on alfalfa g row th w ere studied using broth culture method and pot culture exper iment , respect ive-
ly. The results show that all the str ains test could so lubilize pho sphate w ith g reat capability differ ence a-
mong st rains. The str ain LM18 show ed the maximum capacity to so lubilize phosphate ( 300. 3 mg #
mL - 1 ) . Al l the st rains had the ability to produce IAA detected by colo rimetr ic method. T he maximum se-
cretion amount w as 17. 95 Lg # mL - 1 ( LM 12) w hile the m inimum was 3. 75 Lg #mL - 1 ( LH6) . Ever y str ain
show ed great benef it to alfalfa height, stem diameter, dry w eight , dry w eight to fresh w eight rat io, and
the leaf to stem rat io o f alfalfa in comparison w ith control. In summary, st rains LM 12 and LM18 show ed
st rong capability in phosphate dissolving and IAA secret ion and could be used as potent ial st rains fo r
biofert ilizer manufactur e.
Key words: Phosphate-so lubilizing bacteria; IAA secret ion; Phosphate dissolv ing capacity; Alfalfa
近些年有关植物根际溶磷菌研究报道较多, 且
大多数溶磷菌可分泌植物激素 [ 1, 2]。苜蓿( Medica-
go sat iva L. )是一种重要的豆科优质牧草, 栽种历
史悠久,具有产草量高、适应性强、草质优良、营养丰
富、适口性好和易于家畜消化等特点。且含有各种
维生素和矿物质, 如叶酸、维生素 K、维生素 E、维生
素 B12、磷、钙、铜、铁、锰和锌等[ 3]。目前,苜蓿生产
中接种根瘤菌剂已相对普遍,但对苜蓿接种溶磷菌
剂或其他复合菌剂的研究报道较少。针对化肥成本
高,非再生能源消耗量大,大量使用会导致土壤养分
收稿日期: 2009-01-18;修回日期: 2009- 12-07
基金项目:国家自然基金( 30960265)、甘肃省教育厅科研基地重点项目( 08zx-08)和甘肃省科技厅中青基金 ( 3YS061- A25-021)资助
作者简介:李玉娥( 1982- ) ,女,甘肃兰州人,硕士研究生,研究方向草地微生物资源, E- mail : l iyue0219@ yahoo. com. cn; * 通讯作者 Au-
thor for correspondence, E-mail: yaotuo@ gsau. edu . cn
第 1期 李平娥等:溶磷菌溶磷和分泌 IAA 特性及对苜蓿生长的影响
比例失调、土壤板结及环境污染等一系列问题,研究
和使用微生物菌剂应是重要的技术手段 [ 4]。本研究
旨在对分离自兰州地区苜蓿和红豆草 ( Onobr y chis
viciaef ol ia Scop)根际溶磷菌的溶磷、分泌植物生
长素( IA A)特性及其复合菌液对苜蓿生长影响进行
研究,以期为研制和推广溶磷菌剂、复合菌剂提供基
础资料和理论依据。
1 材料与方法
1. 1 材料来源
从苜蓿和红豆草(甘肃省农科院提供,苜蓿品种
为阿尔冈金,红豆草品种为甘肃红豆草)根际分离筛
选获得 5株溶磷菌株(编号为: LM 12、LM 18、LH6、
LH11、LH12)。
1. 2 培养基
PKO液体培养基, King 培养基 [ 5]。
1. 3 菌株溶磷能力测定
将供试菌株接种于盛有 PKO液体培养基的三
角瓶( 50 mL) , 28 e , 160 r/ min培养 10 d 后, 加入
已处理的活性炭1 g, 振荡 30 min( 150 r/ min) ,将培
养液装入离心管 4 e 下离心 15 min( 10000 r/ min) ,
取上清液用钼蓝比色法测定有效磷含量 [ 6]。
1. 4 溶磷菌分泌 IAA能力测定
1. 4. 1 定性测定 将供试菌株进行转皿培养
( King 培养基) , 然后接种于盛有 15 mL King 液体
培养基的试管中,置于 28- 30 e 摇床培养 7 d ( 125
rpm / min) , 每一菌株 3 个重复。药品选择及配置
方法参考文献[ 5]。取上述菌株悬浮液 50 LL 滴置
于白色陶瓷板上,加入50 LL PC比色液。对照只在
比色液中加等量50 ppm 的生长素( IAA) ,不加菌株
悬浮液。室温下 15 min内观察其颜色变化,颜色变
为粉红者表示能够分泌 IAA,颜色越深表示分泌浓
度越大,不变色表示不能分泌 IAA。
1. 4. 2 定量测定 采用 Salkow ski比色法[ 7] , 将在
液体培养基中培养 7 d 的菌悬液在 10000 rpm/ m in
下离心 10 min, 取上清液 1 mL 加比色液( 50 LL)在
黑暗中静置 30 min, 取出后立即用分光光度计在
530 nm波长下测定吸光度。
1. 5 溶磷菌对苜蓿生长的影响
1. 5. 1 菌悬液制作 将经上述测定溶磷量和分泌
IAA 浓度较高的菌株( LH12和 LM 18)按常规法制
成菌悬液( 108 个/ mL)备用。
1. 5. 2 播种及测定 取田间耕作层土壤 ( 0 - 20
cm) ,除去砾石及杂草枯枝后,混匀过 2 mm 筛, 高
温高压蒸汽间歇灭菌 2 h后装于栽培盆中, 每盆约
1. 5 kg。苜蓿种子用 0. 1%的 H gCl2 溶液表面消毒
1 min,用无菌水冲洗 4- 5次后浸泡于上述准备好
的菌悬液中 2- 3 h, 取出晾干后按常规方法播种于
栽培盆中,每盆播种 25粒, 每菌株 3个重复,以不接
种菌株为对照, 置于生长室。60 d 后测定株高、茎
粗、干重、干鲜比和叶茎比。盆栽实验均收获两茬。
1. 6 数据处理
采用SPSS 16. 0软件处理,多重比较采用 LSD法。
2 结果与分析
2. 1 菌株溶磷能力
供试的 5株菌株在 PKO液体培养基中培养 10
d后均表现出溶磷能力, 但溶磷能力差异显著,菌株
LM 18溶磷能力最强, 溶磷量可达 300. 3 mg/ mL,
其次为菌株 LM 12,溶磷量为 196. 8 mg / mL,而菌株
LH6溶磷能力最小,其溶磷量为 87. 4 mg/ mL(表 1)。
表 1 不同菌株溶磷量和分泌 IAA量
Table 1 Capacity of pho sphate disso lv ing and IAA
secretion o f different st rains
菌株
St rain
溶磷量( m g # mL- 1 )
Phosphate
solu bilizat ion capacity
分泌 IAA IAA secr et ion capacity
显色颜色
Spot tes t
IAA 量 IAA amoun t
(Lg # mL- 1)
LM12 196. 8bB + 17. 95cC
LM18 300. 3cC + + 17. 24cC
LH 6 87. 4aA + 3. 75aA
LH 11 193. 7bB + 11. 08bB
LH 12 171. 3bB + + 10. 22bB
CK 0 - 0
注: / + 0表示浅粉红; / + + 0表示粉红;不同小写字母表示差异
达 0. 05水平,不同大写字母表示差异达 0. 01水平,下同
Note: -+ . m eans light pink, -+ + . m eans pink; m eans with
dif feren t small or capital let ters in the same column are s ignifi can tly
dif feren t at the 0. 05 level or 0. 01 level, respect ively; same as below
2. 2 菌株分泌 IAA能力
定性测试中, 5 株菌株都能变色, 即均能分泌
IAA,其中 LM18和 LH12为粉红色说明分泌 IAA
能力比较强,而 LM 12、LH6和 LH11颜色较浅说明
分泌 IAA 能力较弱。结果表明, 溶磷菌株分泌 IAA
的量在 3. 75- 17. 95 Lg/ mL 之间, 大于 10 Lg/ mL
的菌株有 4个。其中, LM12 分泌植物生长素的量
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草 地 学 报 第 18卷
最高 ( 17. 95 Lg / mL ) , 其 次是 LM 18 ( 17. 24
Lg/ mL)、LH11 ( 11. 08 Lg/ mL) 和 LH12 ( 10. 22
Lg/ mL) ,而 LH6最低( 3. 75 Lg / mL) (表 1)。
2. 3 溶磷菌对苜蓿生长的影响
2. 3. 1 不同溶磷菌对苜蓿株高的影响 从图 1 可
知,无论第 1茬还是第 2茬,接种溶磷菌的处理, 苜
蓿株高显著高于对照( P < 0. 05)。第 1 茬各处理
( LM12、LM18和 LM 12+ LM 18)株高较对照分别
增加 43. 9%、19. 0%和 24. 1% ;第 2茬较对照分别
增加 45. 8%、22. 3%和 29. 7%。两种菌株组合的接
种处理对牧草株高效果不及单一菌株 ( LM12) 接
种, 3种接种处理中 LM 12的增高效果最明显, 两茬
均超过 40%。
图 1 不同溶磷菌对苜蓿株高的影响
F ig. 1 Effect of differ ent phospho rus- so lubilizing
bact eria on alfalfa height
2. 3. 2 不同溶磷菌对苜蓿茎粗的影响 从图 2 可
知,溶磷菌对苜蓿茎粗影响明显,无论是第 1茬还是
第 2茬接种溶磷菌的处理茎粗都大于 0. 2 cm ,而对
照 2茬的茎粗都未超过 0. 2 cm。第 1 茬中各处理
( LM12、LM18和 LM 12+ LM 18)较对照分别增粗
80%、84% 和 75. 2% ; 第 2 茬较对照分别增粗
94. 6%、77. 9%和 88. 5%。可知两茬的增粗效果都
很明显,但两茬增粗效果具有差异。
2. 3. 3 不同溶磷菌对苜蓿干重的影响 从图 3 可
知,接种菌株对苜蓿干重影响较大, 相比对照, 各处
理在两茬中干重都高于对照。第 1 茬各处理
( LM12、LM18和 LM 12+ LM 18)较对照分别增加
24. 5%、29. 6%和 46. 5%;第 2茬则分别增加 17. 7%、
29. 1%和 51. 2%。可见, 溶磷菌对苜蓿干重影响
明显。
2. 3. 4 不同溶磷菌对苜蓿叶茎比和干鲜比的影响
接种不同溶磷菌对苜蓿叶茎比和干鲜比影响明
显。与对照相比, 苜蓿叶茎比和干鲜比明显增加,第
1茬各处理( LM 12、LM 18和 LM12+ LM 18)苜蓿叶
茎比对照分别增加 69. 68%、71. 61%和 69. 68% ,干
鲜比较对照分别增加 12. 62%、51. 66%和 14. 26%;
第 2 茬各处理叶茎比较对照分别增加 61. 38%、
51. 03%和 60. 69% ,干鲜比对照分别增加 24. 14%、
32. 58%和 54. 17%。第 1 茬中叶茎比平均增长
70. 32% ,干鲜比平均增长26. 18%;第 2茬中叶茎比
平均增长 57. 70%, 干鲜比平均增长 36. 96% (表
2)。因此,接种不同溶磷菌对苜蓿叶茎比的影响大
于干鲜比。
3 讨论
溶磷菌能够促进植物生长是因为接种溶磷菌可
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第 1期 李平娥等:溶磷菌溶磷和分泌 IAA 特性及对苜蓿生长的影响
表 2 不同溶磷菌对苜蓿叶茎比和干鲜比的影响
Table 3 Effect of different pho sphorus- solubilizing
bacteria on alfalfa dr y w eight to fresh
w eight r atio and leaf to st em ratio
测定项目
Item
处理
T reatment
茬次 Cut t ime
第 1茬
1st cut
第 2茬
2nd cut
叶茎比
Leaf to stem ratio
LM12 2. 63bB 2. 34bB
LM18 2. 66bB 2. 19bB
LM12+ LM18 2. 63bB 2. 33bB
CK 1. 55aA 1. 45aA
干鲜比
Dry w eight to f resh
w eight rat io
LM12 22. 04abA 32. 04bB
LM18 29. 68cB 34. 22bB
LM12+ LM18 22. 36bA 39. 79cC
CK 19. 57aA 25. 81aA
提高植物吸磷量及难溶性磷的有效性。郜春花等利
用 B2和 B67解磷菌株研制的菌剂进行盆栽和大田
试验表明,施用解磷菌剂或菌剂和化肥配合施用后,
盆栽玉米株高、鲜重和干重较对照增加15. 2% -
89. 2%; 青菜鲜重、干重和生物量较对照增加
15. 8%- 41. 6% ;小麦株高、有效小穗数、穗粒数、粒
重以及生物量也较对照差异显著[ 8]。Aslantas等从
土耳其的粘滞碱性土壤中筛选出 Bur kholderia
OSU-7, P seudomonas BA-8 和 Bacil lus M-3 等菌
株, 其接种剂分别增加苹果 ( Malus d omesti ca
Bor kh. ) 产 量 116. 4%、88. 2% 和 73. 7% [ 9]。
µakmakÔi等通过温室盆栽试验证实接种溶磷菌
( Pseudomonas sp. )后, 菠菜鲜根、叶面积和高度分
别增加 2. 2% - 53. 4%、5. 3%- 49. 3% 和 1. 9% -
36. 8% [ 10]。本研究结果与其类似。
溶磷菌提高作物产量的机制主要有:溶磷作用
和促进作物对磷的吸收。Belimov 等 [ 11]报道, 溶磷
菌和固氮菌单一接种和混合接种都能提高大麦产
量,二者交互作用的机理是为作物提供了较平衡的
营养,从而改善了作物根系对 N、P 的吸收; 分泌植
物激素物质。Cheng 分离获得了多株具有耐高温菌
株,这些菌株具有溶磷、固氮和分泌植物激素特性,
同时还可以分泌多种酶, 用这些菌株研制的生物肥
料有很好的农业应用潜力[ 12] ; 抑制病原菌生长。
Dutta等 [ 13] 研究认为, 木豆( Caj anus caj an L. ) 通
过其根际溶磷菌与根瘤菌互作, 产生诱导防病系统
而防治镰刀菌枯萎病( Fusar ium ud um ) , 因此认为,
可以利用这种多菌株之间的互作来建立防病诱导系
统来进行这类病害的防治。本研究中苜蓿各测定指
标的提高,可能是接种菌株具有溶磷和分泌植物生
长素( IAA)的共同作用,但主因还需进一步研究证实。
大量研究报道认为溶磷菌的溶磷作用与产生有
机酸有关,有机酸产生量已成为筛选和评价溶磷微
生物效率高低的重要指标。Sperber 研究了 2株真
菌( A sp er gi llus nig er , P enicil l ium sp. )、2株细菌
( N ocar dia sp. , Bacterium S470) 和 1 株放线菌
( E . f reur idi i )产酸种类与溶磷量的关系表明, 这
些溶磷菌株主要产乳酸、羟基乙酸、柠檬酸、琥珀酸,
且都能溶解磷灰石[ 14]。Luo 等[ 15] 研究表明有机酸
的总分泌量与磷酸三钙、磷酸铁、磷酸铝的溶解量显
著相关,表明溶磷作用包括 H+ 和有机酸的螯合;磷
酸酶, µakmakÔi等 [ 10]研究表明, 溶磷菌等促生菌株
能促进小麦和菠菜生长是通过影响酶的活性而起作
用; H + 的释放, 有机酸和 H + 都能溶解磷,有机酸可
螯合与磷酸根结合的 Ca、Fe、Al而将磷酸根释放出
来。Illmer 等+ [ 16]研究A . niger 等溶磷微生物时发
现,溶磷菌对 A lPO4的溶解有 2种机理, 一是有机
酸,另一种是由 NH4+ 吸收形成的 H。而本研究中
各菌株可能的溶磷机理,根据现有研究[ 17] 主要是产
生有机酸机理,相关研究尚在进行。
溶磷微生物在土壤中存活及溶磷特性受到土壤
环境和牧草生长等诸多因素影响[ 18~ 20]。本试验中,
溶磷菌对苜蓿生长影响只进行了盆栽实验,虽表现
良好,但实验室条件与大田土壤环境条件差异很大,
对菌株促生效应发挥有较大影响。所以, 验证菌株
在大田土壤中的定殖、生长和生存能力应作为后续
研究工作的重点内容。
4 结论
4. 1 供试的 5株菌株溶磷能力差异较大,溶磷能力
最强的是 LM 18,为 300. 3 mg/ mL 。
4. 2 供试的 5株菌株均具有分泌 IAA 特性, 其浓
度在 3. 75- 17. 95 Lg/ mL 之间, LM18和 LH12分
泌 IAA 能力较强。
4. 3 接种不同的溶磷菌均可促进苜蓿生长,与对照
相比苜蓿株高、茎粗、干重、叶茎比和干鲜比均有较
大幅度增加。
4. 4 溶磷菌株 LM 12和 LM 18有望成为溶磷菌剂
及复合菌剂研制的优良菌株。
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(责任编辑 李 扬)
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(责任编辑 李 扬)
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