论文部分内容阅读
利用根际促生菌调节小麦应激乙烯的代谢是提高旱地小麦抗旱性的一个重要生物学措施。本文从旱地小麦根际土壤中筛选分离出产较高活性1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶的根际促生菌(Plant growth promoting rhizosphere,PGPR),并根据形态学特征、生理生化指标并结合基于16S rDNA序列的系统发育分析对其进行鉴定,然后将各菌株接种小麦后对不同水分条件下小麦生长、乙烯代谢和抗旱能力的影响进行了研究。取得的结果如下:1.经过富集细菌,并以ACC为唯一氮源进行筛选,从西北地区旱地小麦根际土壤中分离出6株具有较高ACC脱氨酶活性的根际促生菌,分别命名为AL、BL、CL1、CL2、DL和DS;其ACC脱氨酶的比活力分别为0.0364、0.0283、0.0651、0.0682、0.0774和0.0184U/mg蛋白;六株菌株均能产生吲哚乙酸(IAA)和铁载体,且都具有溶解无机磷的能力,对宿主植物有较高的促生潜力。2.根据细菌形态、生理生化指标测定结果并结合基于16S rDNA序列的系统发育分析,最终将菌株分别确定为Enterobacter mori、阿氏肠杆菌(Enterobacter asburiae)、肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)、路德维希肠杆菌(Enterobacterludwigii)、阿氏肠杆菌(Enterobacter asburiae)和非脱羧勒克氏菌(Leclerciaadecarboxylata)。3.将小麦种子浸泡在各菌株的菌悬液中进行接种,播种15天后对各组小麦进行3个梯度的水分处理:正常水分、中度水分亏缺和重度水分亏缺,其相应的土壤含水量分别为土壤田间持水量的75%±5%、50%±5%和35%±5%。水分处理40d后对小麦的生物量、N/P含量、乙烯释放能力、ACC含量及相关酶活性、抗旱性指标进行了测定和分析。结果显示,(1)用具有ACC脱氨酶活性的PGPR菌株接种能够在正常水分条件和中度水分亏缺下显著的提高小麦的生物量和全N含量,在重度水分亏缺下并没有明显的提高效果;而各个接种和水分条件处理下,小麦地上和地下部分的全P含量都没有表现出明显的变化。(2)在乙烯代谢中,6个菌株接种都能够有效的降低3个水分梯度下小麦的ACC含量,并能降低中度水分亏缺条件下的乙烯释放量和ACC氧化酶活性;而ACC合成酶活性虽然随水分亏缺的增强而增大,但受细菌接种的影响却很小。(3)在中度水分亏缺下,各菌株接种的小麦表现出了更强的干旱耐受能力,表现为地上部分具有较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和较高的可溶性蛋白含量,以及较低的MDA含量等。本文得出如下结论:(1)旱地小麦根际中存在着多种具有高活性ACC脱氨酶的根际促生菌,并且其种属分布表现出了该种根际促生菌的多样性;(2)虽然在重度水分亏缺下,接种6株具有ACC脱氨酶活性的PGPR对小麦生长没有明显的促进作用,但在正常水分和中度水分亏缺条件下,接种这些细菌能够通过降低小麦ACC含量、产生生长素等激素及帮助小麦吸收无机营养等方式有效的促进小麦生长发育、提高抗旱能力。因此,利用具有ACC脱氨酶活性的PGPR,通过影响乙烯代谢来提高小麦抗旱性和产量在理论上是可行的,而菌株在大田复杂土壤环境下的应用方式等则需进一步研究。