油菜根际微生物多样性分析及根际促生细菌的筛选研究

作     者：李青山 

作者单位：陕西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王梦姣

授予年度：2024年

学科分类：07[理学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 0713[理学-生态学] 

主      题：油菜 根际微生物 多样性 促生菌 促生特性 

摘      要：油菜是我国重要经济作物,在民生、工业等行业应用十分广泛,其栽种面积近1亿亩,具有重要经济价值。根际土壤是植物生长发育的重要枢纽站,在此生存的根际促生菌能帮助植物更好的吸收利用土壤中的营养物质和抵御病害。为了解油菜根际土壤微生物群落结构及多样性,本实验从汉中油菜种植基地收集不同生长时期的油菜根际土壤,分析微生物多样性。同时,本研究还从根际土壤样品中分离筛选出了具有解磷、解钾、固氮以及产生长素能力的促生菌,并对其病原菌拮抗性、重金属耐受性及抗生素抗性等进行了研究。为后续探究油菜与根际土壤互作关系,油菜根际土壤促生菌资源开发提供实验依据。 本实验研究如下: (1)运用高通量扩增子的实验方法,对汉中油菜种植基地的不同生长时期的油菜根际土壤微生物群落结构多样性进行分析研究。结果表明,油菜根际细菌分布在28个门、78个纲、182个目、267个科、391个属,变形菌门(34.02%)为所有样地的优势菌门;样地油菜根际真菌分布在8个门、22个纲、44个目、69个科、110个属,被孢霉门和子囊菌门为所有样品共同优势菌门,相对丰度分别为40.87%和16.38%。细菌多样性为油菜果期大于花期,真菌多样性为油菜果期大于花期。 (2)用无机磷(PKO)培养基、硅酸盐细菌培养基、阿须贝氏(Ashby)培养基以及含L-色氨酸的液体培养基分别筛选解磷菌、解钾菌、固氮菌和检测菌种产生长素能力,结果共获得油菜花期58株具有促生效应的菌株,油菜果期的48株具有促生效应的菌株。再通过NCBI数据库比对后发现,它们分布在3个门(变形菌门、芽孢杆菌门和假单胞菌门)、8个属(芽孢杆菌属、假单胞菌属、假芽孢杆菌属、贪噬菌属、寡养单胞菌属、不动杆菌属、肠杆菌属和克雷伯杆菌属)。对所分离到的促生菌株进一步筛选,结果共获得油菜花期48株具有解磷和产生长素能力的菌株,解磷量在0.86～9.56 mg/L,产生长素量在7.30～29.39 mg/L,16株具有解钾能力,以及8株具有固氮能力;油菜果期46株具有解磷和产生长素能力的菌株,解磷量在0.17～2.25 mg/L,产生长素量在7.30～101.51 mg/L,8株具有解钾能力,15株具有固氮能力。 (3)探究促生菌的生理特性。通过添加含不同抗生素(链霉素、利福平、四环素和罗红霉素)的LB板来筛选具有抗生素耐受性的菌株。实验结果表明,大部分促生菌对四环素、利福平和罗红霉素具有一定的耐受性,只有少部分菌株对链霉素有耐受性。其中有6株促生菌在10 mg/L的链霉素浓度下呈弱势生长;有20株促生菌能在10 mg/L的四环素浓度下生长;有26株促生菌能在10 mg/L的利福平浓度下生长;有33株促生菌能在10 mg/L的罗红霉素浓度下生长。通过添加含不同重金属离子(铜离子、锌离子和铅离子)的SLP培养基来筛选具有重金属耐受性的菌株。实验结果表明,有30株促生菌能在含10 mg/L的铜离子SLP培养基上生长,浓度提升到20 mg/L时,只有四株呈弱势生长;全部62株促生菌均能在含100 mg/L的锌离子SLP培养基上生长,直至浓度提升至1 g/L时,只剩6株促生菌株能够生长且长势明显减弱;全部62株促生菌均能在含200 mg/L的铅离子SLP培养基上生长,直至浓度提升至4 g/L时,只剩29株促生菌能够生长且长势偏弱。通过促生菌与病原菌的拮抗反应实验发现,有5株促生菌与核盘菌“ACCC 37705具有拮抗反应,没有促生菌与核盘菌“ACCC 36904具有拮抗反应。