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为获得对马尾松(Pinus massoniana)苗具有高效促生作用的复合溶磷微生物菌剂,本研究对马尾松内生溶磷真菌和根际溶磷细菌进行分离、筛选,通过检测各溶磷菌株的溶磷特性及其对马尾松苗的促生效果,获得对马尾松苗促生效果明显的内生溶磷真菌和根际溶磷细菌;在此基础上,利用对峙培养法对内生溶磷真菌和根际溶磷细菌进行相容性检测,进而筛选“细菌+真菌”的溶磷组合,并将溶磷组合接种至马尾松苗,通过测定溶磷组合对马尾松苗的生长、生理、养分、转录调控以及根际土壤的养分、酶活和微生物群落等影响,明确溶磷组合对马尾松苗的促生效果,进一步阐明溶磷组合对马尾松苗促生的作用机制。研究主要结果如下:(1)从课题组前期分离的69株马尾松内生真菌中共筛选出5株溶磷真菌,各菌株的溶磷指数范围为2.17~2.87,溶磷量范围为238.97~354.38 mg/L;经形态和分子生物学鉴定,5株溶磷真菌中的Y1-1为Colletotrichum godetiae、Y2为Pestalotiopsis grevilleae、Y7为Paraphaeosphaeria verruculosa、G-BP为Peronospora viciae和G-17为草酸青霉Penicillum oxalicum;5株溶磷真菌均能溶解多种难溶性磷酸盐,对不同磷酸盐溶解能力总体表现为:Ca3(PO4)2(238.96~348.01 mg/L)>Fe PO4·2H2O(160.01~262.73 mg/L)>Ca HPO4·2H2O(120.29~225.36 mg/L)>Al PO4(55.17~101.09mg/L);将5株溶磷真菌回接至马尾松苗60 d后,各接菌处理的菌丝均可成功定殖于马尾松苗根组织内,并对植株表现出一定促生效果,尤其以菌株G-BP和G-17的促生效果最为明显。与对照处理相比,接种菌株G-BP和G-17可显著提高马尾松苗高(85.87%、45.11%)、根长(119.01%、102.11%)、侧根数(65.00%、55.00%)、鲜重(75.80%、47.13%)、干重(212.61%、84.03%)、总叶绿素(9.09%、18.18%)、可溶性蛋白(31.06%、42.98%)、可溶性糖(254.05%、76.41%)、全磷(65.91%、54.55%)、全钾(31.04%、26.64%)以及根际土壤速效磷(47.00%、34.99%)、速效氮(23.00%、13.00%)和速效钾(22.62%、44.69%)(P<0.05)。(2)从健康马尾松根际土壤中共分离出17株溶磷细菌,各菌株的溶磷指数范围为2.83~5.97,溶磷量范围为47.69~411.98 mg/L,其中以菌株WJ2、WJ27的溶磷能力最强,溶磷量分别为411.98mg/L和375.15 mg/L,显著高于其他菌株溶磷量(P<0.05);经形态、生理生化、16S r DNA序列比对和系统发育树分析,将菌株WJ2、WJ27分别鉴定为Burkholderia ginsengisoli和B.arboris;单因素优化根际溶磷细菌的溶磷条件结果显示,菌株WJ2以乳糖为碳源,尿素为氮源,C/N为10:1,Na Cl含量为0 g/L,初始p H=8时的溶磷能力最强;菌株WJ27以半乳糖为碳源,尿素为氮源,C/N为25:1,Na Cl含量为5 g/L,初始p H=5时的溶磷能力最强。菌株WJ2、WJ27对多种难溶性磷酸盐均具有一定的溶解能力,其溶磷量依次为:Ca3(PO4)2(204.42 mg/L、220.85 mg/L)>Al PO4(177.70mg/L、182.33 mg/L)>Fe PO4·2H2O(151.82 mg/L、129.19 mg/L)>Ca HPO4·2H2O(108.19 mg/L、115.23mg/L);在溶磷过程中,菌株WJ2对Ca3(PO4)2和Al PO4的溶磷量与发酵液p H之间存在显著负相关,对Fe PO4·2H2O和Ca HPO4·2H2O的溶磷量与发酵液p H间的相关性则不显著,而菌株WJ27对4种磷酸盐的溶磷量与发酵液p H之间均呈显著负相关;HPLC-MS分析表明,菌株WJ2分泌的有机酸种类主要为三氟乙酸、反式乌头酸、D-哌柯林酸和柠檬酸,菌株WJ27分泌的有机酸种类主要为柠檬酸、丙二酸和D-泛酸等。在马尾松盆栽试验中,与对照处理相比,接种菌株WJ2、WJ27均可显著促进植株的苗高(11.74%、14.27%)、根长(45.73%、36.95%)、侧根数(39.87%、56.08%)、地下鲜重(116.67%、158.33%)、地下干重(50.00%、100.00%)、地上可溶性蛋白(32.40%、23.21%)、地下可溶性蛋白(85.70%、31.57%)、地上可溶性糖(57.22%、59.77%)、全氮(24.70%、32.50%)、全磷(13.82%、16.26%)、全钾(21.48%、50.42%)以及根际土壤速效磷(18.32%、11.94%)和速效钾(10.68%、17.01%)(P<0.05)。此外,接种菌株WJ27对土壤速效氮含量也有显著促进作用,较对照增加了18.11%(P<0.05)。(3)离体条件下,将具有促生功效的内生溶磷真菌和根际溶磷细菌进行两两对峙培养后发现,联合培养WJ27+G-17与单一培养菌株WJ27或G-17相比,其溶磷量分别显著增加了74.67%和44.42%;联合培养WJ2+G-BP与单一培养菌株WJ2或G-BP比,其溶磷量分别显著增加了98.88%和71.20%(P<0.05)。表明这两个组合内的菌株之间在溶解磷酸盐上具有一定的协同效应。将溶磷菌组合及单一菌株处理马尾松苗60 d后,与对照处理相比,各接菌处理均能显著促进马尾松苗的株高、根长、地上鲜重、地下鲜重、地上干重和地下干重,尤其以WJ27+G-17复合菌处理后的植株增幅最为明显,较对照分别增加了37.85%、87.89%、57.36%、108.00%、40.69%和68.16%(P<0.05)。对马尾松苗生理指标进行检测发现,与对照处理相比,各接菌处理均能不同程度促进植株的多项生理指标,其中以WJ27+G-17复合菌处理后苗的生理指标增加最多,尤其是苗根系活力、叶绿素b、总叶绿素、地上可溶性蛋白、地下可溶性蛋白、地上可溶性糖、地下可溶性糖、地上SOD、地下SOD、地上POD、地下POD、地上CAT和地下CAT,较对照分别显著增加了114.45%、64.06%、35.41%、32.87%、44.44%、49.12%、127.02%、176.47%、43.24%、131.71%、58.08%、40.19%和35.79%(P<0.05)。对马尾松苗养分含量进行检测发现,与对照处理相比,各接菌处理均能不同程度提高植株全氮、全磷和全钾含量,尤其以WJ27+G-17复合菌促进效果最为明显,其苗全氮、全磷和全钾含量较对照分别显著增加了28.37%、103.17%和44.44%(P<0.05)。另外,与对照处理相比,WJ27+G-17复合菌处理后马尾松苗根际土壤速效氮、速效磷、速效钾以及脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶均显著增加,其增加量分别为81.62%、115.25%、43.87%、132.19%、37.31%和100.00%(P<0.05)。综上表明,菌株WJ27和G-17联合处理对马尾松苗的促生效果优于单一菌株处理。(4)菌株WJ27与G-17单一和联合处理对马尾松苗根际土壤微生物群落的影响结果显示,不同处理马尾松苗根际土壤共有706875个真菌有效序列和828066个细菌有效序列。其中,在97%相似水平下,真菌序列聚类得到OTUs数分别为635个(CK)、597个(WJ27)、619个(G-17)和562个(WJ27+G-17);细菌序列聚类得到OTUs数分别为1814个(CK)、2114个(WJ27)、1645个(G-17)和1454个(WJ27+G-17)。Alpha多样性分析表明,与对照处理相比,接种细菌WJ27会引起根际土壤真菌多样性显著下降,而对细菌多样性无明显影响;与之相反,接种真菌G-17会导致根际土壤细菌多样性显著减少,而对真菌多样性无明显影响;当联合接种菌株WJ27+G-17时,根际土壤细菌和真菌多样性均发生显著降低(P<0.05)。不同处理根际土壤微生物群落结构显示,各处理马尾松苗根际土壤中优势真菌门均为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota);优势细菌门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、衣原体门(Chlamydiae)。其中,在属水平上,与对照处理相比,WJ27+G-17复合菌处理后显著增加了长毛盘菌属(Trichophaea spp.)、座革菌属(Tomentella spp.)等菌根真菌菌群以及伯克霍尔德菌属(Burkholderia spp.)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas spp.)等功能细菌菌群的相对丰度,而降低了绿核菌属(Ustilaginoidea spp.)、镰刀菌属(Fusarium spp.)、Gliocladiopsis spp.等植物病原真菌菌群的相对丰度(P<0.05)。(5)复合接种(WJ27+G-17)与对照处理马尾松苗转录组测序结果共获得194960个Unigene集。通过比较表达谱分析,与对照处理相比,接种WJ27+G-17复合菌引起马尾松苗的显著性差异表达基因共7115个,其中上调基因2418个,下调基因4697个;GO富集分析表明,差异基因主要涉及对刺激的反应、信号、多生物过程、细胞外区域、膜、催化活性等;KEGG分析显示,差异基因显著富集在核糖体、碳代谢、乙醛酸和二羧酸酯代谢、植物与病原体相互作用、糖酵解、柠檬酸盐循环、光合作用通路等途径;其中,光合作用途径中光合系统I(psa B、psa C、psa L)、光合系统II(psb B、psb E、psb P、psb27、psb28)、细胞色素b6f(pet B)、光合系统电子传递(pet E)以及f-ATP酶(ATPF1A、ATPF1G、ATPF0A)的基因在WJ27+G-17复合菌处理下均显著上调表达。