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植物在遭受胁迫时产生乙烯。高浓度乙烯抑制植物生长。具1-氨基环丙烷-1羧酸(ACC)脱氨酶的细菌能通过降解乙烯合成前体ACC而降低植物产生乙烯的水平。在恶化的农田生态下,接种具ACC脱氨酶的细菌往往比接种具其他促植物生长特性的细菌,如固氮菌,更易产生促植物生长的效应。于是,本研究致力于从固氮菌和能在无氮培养基上生长的细菌中筛选具ACC脱氨酶的细菌并应用于农作物生产。分离具ACC脱氨酶细菌通用的方法是用以ACC为唯一氮源的基本培养基来筛选,但对于能在无氮培养基上生长的细菌,这种筛选方法显然不够灵敏。而对于从大量能在无氮培养基上生长的细菌中筛选具ACC脱氨酶的细菌则需要新的高通量筛选方法。本研究以乙二醇为溶剂加入抗坏血酸配制茚三酮试剂,在沸水浴上加热聚丙烯96孔烟囱型PCR板中的反应液,测定反应后液体在570 nm处的吸光值计算ACC的浓度,建立了高通量的茚三酮-ACC比色法用于测定细菌对ACC的消耗。接着,以43个从甘蔗分离的固氮菌和68个从玉米分离的能在无氮培养基上生长的菌株为材料,快速筛选到6个能消耗ACC的细菌,用2,4-二硝基苯肼比色法检测证实这6个菌株都具有ACC脱氨酶活性。因此,高通量茚三酮—ACC比色法适合高通量筛选具ACC脱氨酶活性细菌。用该法进一步从153个从甘蔗分离的能在无氮培养基上生长的菌株和268个从水稻或东南景天分离的能在以ACC为唯一氮源的基本培养基上生长的菌株中筛选出52个具ACC脱氨酶活性的细菌。在分子水平鉴定具ACC脱氨酶的细菌是通过用简并引物扩增ACC脱氨酶结构基因acdS或用DNA杂交检测acdS。已发表的研究往往参考少数菌株的acdS序列设计了简并引物,扩增特异性差,还不如菌落杂交有效；而菌落杂交也需要针对不同类型的acdS用相应类型的探针,探针的广谱性弱。本研究根据ACC脱氨酶的蛋白结构、氨基酸保守性分析及其与同源蛋白D-半胱氨酸脱巯基酶在结构上的区别,用CODEHOP法则设计了广谱特异的acdS简并引物：CodehopACCf1、CodehopACCf2、CodehopACCf3和CodehopACCr,并成功扩增得到所有58株具ACC脱氨酶细菌的acdS基因片段,实现了在分子水平高通量鉴定具ACC脱氨酶的细菌。在这58株细菌的acdS基因片段中,有一些归于新的acdS类群。而且,通过构建所有已知具有ACC脱氨酶活性细菌的acdS和相应16S rDNA的系统进化树揭示了acdS存在广泛的基因水平转移现象。本研究还对从玉米和水稻分离筛选的43株具ACC脱氨酶细菌的多种促植物生长特性包括分泌IAA、固氮、溶磷、分泌嗜铁素和拮抗病原真菌做了分析,发现这些细菌还具有一种以上其他促植物生长的特性,显示出促植物生长的应用潜能。其中16株伯克氏菌不仅能解磷和分泌嗜铁素,而且具有广谱的拮抗病原真菌的能力,但这些伯克氏菌在亲缘关系上与包含机会致病菌的洋葱伯克氏菌群接近。虽没有从这些伯克氏菌中检测到BCESM致病因子,但多数菌株对洋葱有害。基因水平转移acdS有可能使病原菌具有了ACC脱氨酶。因此,在应用具ACC脱氨酶活性细菌促植物生长时,要严格检测菌株可能存在的致病性。