鲜食玉米内生菌的分离、鉴定及功能分析

来源 :仲恺农业工程学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:shangju0
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鲜食玉米是一种重要的经济作物,由于病虫的危害和营养需求,在生产过程中需要施用大量的农药与化肥。化肥与农药的过量施用容易影响鲜食玉米的食用安全性,不利于鲜食玉米产业的可持续发展。本研究从鲜食玉米的根系中分离筛选出有益内生细菌,并测定了这些内生细菌的固氮、解磷、解钾、产IAA和对玉米病原菌的拮抗功能,观察其中一些菌株对甜玉米种子发芽、大田生长及农艺性状的影响。以期从中筛选出有应用价值的菌株用于鲜食玉米生产并减少生产过程中农药化肥的使用,从而提高甜玉米的食用安全性。以珠海市现代农业发展中心育种基地(珠海香洲东坑、珠海平沙和江门新会)的甜玉米、糯玉米根系为材料,利用选择性培养基,采用稀释平板法,筛选出具有解磷、解钾、固氮和IAA产生能力的内生细菌;采用靛酚蓝分光光度法、钼锑钪比色法、原子分光光谱法对菌株的泌氨、解磷和解钾能力进行定量分析,并采用对峙试验测试所分离菌株对玉米茎腐病病原菌禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum),拟轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)的平板拮抗效果。利用16S rDNA、gyrB以及hsp60基因序列分析结合生理生化测定对所分离菌株进行了鉴定。基于菌株解磷、解钾、固氮和IAA产生能力,筛选出效果较好的几个菌株开展了甜玉米发芽试验和田间促生试验验证。研究结果如下:1、利用NA培养基在鲜食玉米根系中分离获得266株细菌,并采用Ashby无氮培养基从从这266株菌中分离出186株具有固氮能力的细菌。以细菌在无氮培养基上的生长判断其固氮能力强弱,其中83株细菌生长较弱,63株生长中等,40株生长较强,并有12株在平板上产生水解圈。其中阴沟肠杆菌P1-6固氮活性最高,分泌到培养基中的氨达到2.41μg/mL。2、以固氮能力中等以上的103个菌株,检测其解磷和解钾的能力,从中筛选出35株分别具有解磷、解钾、产IAA性能的菌株。发现阴沟肠杆菌P1-6溶解无机磷效果最好;高地芽孢杆菌S-3-8菌株解有机磷效果最好;解钾效果最好的是巨大芽孢杆菌P3-2和阴沟肠杆菌P1-7;肠杆菌属S-2-12的IAA分泌量最高(334.46±8.80μg/mL),极显著高于对照;其余肠杆菌属细菌的IAA分泌量在200~300μg/mL之间,亦是极显著高于对照。3、以禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)和拟轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)为指示菌,测试了35株固氮、解磷、解钾和产IAA细菌对两种病原菌的平板拮抗活性,发现对两种病原菌均有抑菌效果的有12个菌株,抑菌效果较强的菌株为解淀粉芽孢杆菌P4-2、S1-8和S4-1。4、通过16S rDNA、gyrB以及hsp60基因序列分析及在NCBI网站的Blast比对结果,表明上述35个菌株中:P1-7,P1-6,S-2-2,S-2-12,S-2-8,S-2-11,S1-14,S-2-14为阴沟肠杆菌;CHI-1-2,P2-7,P2-13,BC25-1-11为枯草芽胞杆菌;1736-1,S-1-1,S4-1,S1-8,P4-2,P2-6,CHI-1-1,P1-1,S-1-8为解淀粉芽胞杆菌;S-1-2,S-3-7,P4-7,S-3-8,P1-9为高地芽胞杆菌;1736-3,P3-4为苏云金杆菌;P1-5,P2-5,P3-2,1720-1,P2-4为巨大芽孢杆菌;S1-15,S4-12为朝日芽胞杆菌。5、根据菌株类型和产IAA能力选取阴沟肠杆菌P1-6、解淀粉芽孢杆菌CHI-1-1和S1-8、巨大芽孢杆菌1720-1开展‘珠玉甜一号’甜玉米的发芽实验。结果显示内生菌处理后降低了甜玉米的发芽率,且产IAA能力最强的的菌株对发芽率的抑制率最高;不同菌株处理对发芽植株的生物量产生影响,其中解淀粉芽胞杆菌S1-8和CHI-1-1菌株显著促进根的生长,阴沟肠杆菌P1-6,解淀粉芽孢杆菌CHI-1-1和巨大芽孢杆菌1720-1显著促进茎的生长,而解淀粉芽孢杆菌CHI-1-1处理的根鲜重显著高于对照和其他处理。6、根据解磷解钾和IAA分泌能力的差异,选择阴沟肠杆菌P1-6、P1-7、S-2-2和高地芽胞杆菌P4-7用于大田实验,比较研究这4株细菌灌根对‘珠玉甜一号’甜玉米生长、产量和甜度的影响。结果显示,阴沟肠杆菌P1-7灌根处理可以显著增加甜玉米的可溶性糖含量,但对其他生物学特性无显著影响。7、根据大田试验结果,选择阴沟肠杆菌P1-7用于菜心盆栽试验,研究菌株对十字花科植物菜心品质的影响。研究结果显示,P1-7淋根处理增加了菜心的糖含量和维生素C含量。
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