導(dǎo)語：水稻根際固氮菌促生特點(diǎn)評論一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

植物根際促生細(xì)菌(plantgrowth-promotingrhizobacteria，簡稱PGPR)指存在于植物根際的能促進(jìn)植物生長的細(xì)菌，具有固氮、解磷、產(chǎn)鐵載體及分泌植物激素等生理活性，不僅能夠促進(jìn)植物生長，增加作物產(chǎn)量，還具有生物防治作用[1]，因而成為許多學(xué)者研究微生物肥料的熱點(diǎn)對象。目前，RanjanPatra等研究鷹嘴豆根際促生菌的分類和促生特性，發(fā)現(xiàn)45%的根際促生菌屬于固氮菌屬，而且有些菌株同時(shí)具有2種或3種PGP（plantgrowth-promoting）特性[2]。Akhtar等研究PGPR菌株對扁豆的促生作用，發(fā)現(xiàn)PGPR菌株能夠抑制致病菌的生長而有效的促進(jìn)扁豆生長[3]。康貽軍等闡述了PGPR菌株誘導(dǎo)體系抗性和誘導(dǎo)體系產(chǎn)生忍耐力兩大促生機(jī)制[4]。部分PGPR可分泌有機(jī)酸溶解難溶磷酸鹽，或分泌胞外磷酸酶降解有機(jī)磷，提高土壤中水溶性磷的濃度，有效地促進(jìn)植物的生長[5]。鐵是生物的必需元素，某些PGPR能合成各種對鐵具有高親和力的鐵載體來螯合環(huán)境中的鐵，供給植物細(xì)胞利用，改善植物的鐵營養(yǎng)，防治堿性缺鐵土壤植物缺鐵失綠癥的發(fā)生[6-7]。PGPR產(chǎn)生的鐵載體可與植物根際病原微生物爭奪有限的鐵營養(yǎng)，抑制病原微生物的生長，起到生物防治作用。許多PGPR可合成生理活性化合物，促進(jìn)植物生長發(fā)育，或調(diào)控植物其他生命活動(dòng)。植物生長激素（IAA）是由植物根際細(xì)菌產(chǎn)生的、研究最廣泛的植物激素，可增加根的長度，刺激根毛的增生和延伸，促進(jìn)植物的生長和發(fā)育。對分泌IAA的細(xì)菌進(jìn)行研究，有利于將植物促生菌應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[8-9]。本試驗(yàn)對分離自水稻根際的具有高效固氮、解磷、產(chǎn)鐵載體等功能的固氮菌[10]進(jìn)行分類和培養(yǎng)，接種菌株到水稻幼苗根部，研究它們的促生特性，以期為特異性微生物肥料的開發(fā)利用提供試驗(yàn)依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗(yàn)菌株固氮菌（Azotobacterspp.）16株菌株可與水稻凝集素反應(yīng)，對水稻根系具有一定親和性，由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)室分離保藏[10]。

1.1.2水稻種子徐旱一號由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。

1.1.3試驗(yàn)培養(yǎng)基Hoagland半固體培養(yǎng)基、Ashby培養(yǎng)基、解磷培養(yǎng)基[10]、MKB液體培養(yǎng)基[11]、產(chǎn)生長激素IAA培養(yǎng)基[12]。

1.1.4實(shí)驗(yàn)設(shè)備FOSSKjeltec8400全自動(dòng)凱氏定氮儀；JA1103電子天平；LG10-2.4A高速離心機(jī)；VIS-7220型可見分光光度計(jì)。

1.2方法

1.2.1菌落形態(tài)特征觀察菌株菌液在Ashby固體培養(yǎng)基上稀釋涂平板、斜面上劃線培養(yǎng)3d，觀察各菌落形態(tài)特征。

1.2.2菌株生理生化特征研究[13]挑取各菌株單菌落，進(jìn)行以下生理生化試驗(yàn)：革蘭氏染色試驗(yàn)、芽孢染色試驗(yàn)、葡萄糖發(fā)酵試驗(yàn)、需氧試驗(yàn)、乙醇氧化試驗(yàn)、固氮試驗(yàn)、接觸酶試驗(yàn)和類脂粒試驗(yàn)。

1.2.3土壤栽培水稻幼苗在100mL小燒杯中加進(jìn)100g土壤并滅菌，將水稻種子催芽后移栽至燒杯中，室外自然條件下積水培養(yǎng)3d得到成活的健康幼苗，將各菌株菌液按1%的接種量接種到水稻幼苗根部；在室外自然條件下培養(yǎng)30d；測定各類生長數(shù)據(jù)。

1.2.4半固體培養(yǎng)基培養(yǎng)水稻幼苗取Hoagland半固體培養(yǎng)基60mL于30mm×180mm試管中，無菌操作將催芽3d的水稻幼苗移栽試管中，3000lx光照培養(yǎng)箱中28℃培養(yǎng)15d，測定各類生長數(shù)據(jù)。

1.2.5菌株固氮能力測定Ashby培養(yǎng)基培養(yǎng)菌體，采用FOSS全自動(dòng)凱氏定氮儀測定培養(yǎng)物中的全氮含量（參照FOSS程序）。

1.2.6菌株溶磷能力測定[14]取4mL解磷培養(yǎng)基分裝至試管中，接種固氮菌株，28℃160r•min-1搖床培養(yǎng)7d；取菌懸液至10mL離心管中，5000r•min-1離心15min；取1mL上清液到另10mL離心管中，加2mL水，加入1mL1mol•L-1H2SO4，再加1mL鐵-鉬酸試劑；混勻后反應(yīng)15min，測定OD660。

1.2.7菌體產(chǎn)鐵載體能力測定采用MKB液體培養(yǎng)基培養(yǎng)各菌株，用CAS法[11]檢測菌株合成鐵載體能力，測定680nm波長[15]處的吸光值(A)；另取2mLCAS檢測液與2mL未接種的MKB液體培養(yǎng)基上清液充分混勻，同法測定的吸光值即為參比值(Ar)；數(shù)據(jù)處理，計(jì)算A/Ar值，參照標(biāo)準(zhǔn)得到結(jié)果。

1.2.8菌株分泌生長激素IAA能力測定參考文獻(xiàn)[12]測定菌株分泌生長激素IAA能力。

2結(jié)果與分析

2.1菌株菌落形態(tài)特征

菌株在選擇性平板上培養(yǎng)的菌落基本形態(tài)特征：形狀均為圓形，菌落表面光滑，顏色有透明狀、半透明狀、白色、乳黃色和黃色。

2.2菌株生理生化特征

菌株的各生理生化特征如下：均為革蘭氏陰性菌，均無芽孢和類脂粒，葡萄糖發(fā)酵、乙醇氧化結(jié)果均為陰性，生長均需氧，均有固氮能力，接觸酶試驗(yàn)結(jié)果為陽性。根據(jù)菌株的形態(tài)特征和生理生化特性，參照文獻(xiàn)[16-18]等對細(xì)菌進(jìn)行分類，可以把菌株簡單的分類鑒定到屬（genus）的水平。本試驗(yàn)對分離自水稻根際土壤中的16株菌株進(jìn)行分類，初步鑒定這16株菌株菌屬于固氮菌屬（Azotobacter）。

2.3固氮菌株對水稻幼苗生長的促進(jìn)作用

經(jīng)過半固體培養(yǎng)基培養(yǎng)試驗(yàn)，測定16株固氮菌對水稻幼苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)固氮菌株R-N00、R-N1110和R-N1112對水稻的促生長作用較明顯。與對照相比，接種菌株的水稻幼苗株高比對照分別增加23.48%、7.10%和17.97%，苗干重分別提高16.60%、9.23%和9.37%，根干重分別提高38.00%、30.00%和55.00%（表1）；其他菌株作用效果與對照相比差異不顯著（略）。這些結(jié)果初步說明這3株菌對水稻的生長具有明顯的促進(jìn)作用。土壤栽培試驗(yàn)也獲得類似的結(jié)果，菌株R-N00、R-N1110和R-N1112對水稻的促生長作用很明顯。與對照相比，接種菌株的幼苗株高分別增加11.30%、8.79%和12.69%，苗干重分別提高93.25%、90.18%和97.21%，根干重分別提高71.25%、72.21%和74.92%。這些結(jié)果說明在近似自然條件下這3株菌對土壤中的水稻幼苗生長具有非常顯著的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)采用半固體培養(yǎng)基和土壤培養(yǎng)水稻幼苗均是在實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模條件下進(jìn)行，與田間試驗(yàn)相比，有數(shù)據(jù)采集方便、影響因素少等優(yōu)點(diǎn)，但也存在差異，需要進(jìn)一步進(jìn)行田間試驗(yàn)以驗(yàn)證所選菌株在田間的促生生理活性。

2.4固氮菌株的促生生理活性

本試驗(yàn)采用單位mg•L-1來表示3株菌的全氮含量，凱氏定氮法測得3株菌的全氮含量分別為13.37、11.93和13.57mg•L-1（表2）。3株菌的溶磷能力分別為41.63、37.76和39.78mg•L-1。按照文獻(xiàn)方法測定這3株菌產(chǎn)鐵載體能力均達(dá)到5+，但此結(jié)果不能比較這3株菌的產(chǎn)鐵載體能力，因此本試驗(yàn)將3株菌上清液稀釋后再測定，得到3株菌產(chǎn)鐵載體能力分別為16+、24+和64+，說明這3株菌產(chǎn)鐵載體能力均很強(qiáng)，菌株R-N1112產(chǎn)鐵載體能力最強(qiáng)，而R-N1112的促生效果較好。供試3株菌分泌IAA的能力分別為6.79、8.60和3.39mg•L-1，菌株R-N1110分泌IAA的能力較強(qiáng)，但其促生效果卻較低。

3討論

目前，國內(nèi)外很多研究植物根際促生菌（PGPR）的報(bào)道[19-21]，從各個(gè)方面研究PGPR及其作用機(jī)理。本試驗(yàn)從半固體培養(yǎng)基栽培和土壤栽培兩方面說明，接種水稻根際促生菌后水稻幼苗的生長情況得到了不同程度的提高。并從固氮能力、溶磷能力、產(chǎn)鐵載體能力和分泌生長激素IAA能力這4個(gè)特性初步說明其促生機(jī)理。試驗(yàn)測定3株固氮菌的固氮能力均在10mg•L-1以上，比同類報(bào)道的固氮菌的固氮能力[22]高很多；3株菌的溶磷能力均在35mg•L-1以上，比已報(bào)道的固氮菌株的溶磷能力[23]也強(qiáng)，但比溶磷PGPR菌株的溶磷能力弱[24]。已有文獻(xiàn)報(bào)道固氮菌也具有一定的溶磷能力[25]，PGPR菌株同時(shí)具備固氮和溶磷能力，可改善水稻幼苗生長期的氮素和磷素營養(yǎng)[26]，達(dá)到促進(jìn)水稻幼苗生長的效果。CAS檢測法作為微生物鐵載體室內(nèi)檢測的常規(guī)技術(shù)，但按照原程序，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)只有5級，比較粗糙；本試驗(yàn)對該方法加以改進(jìn)，稀釋菌液檢測3株菌的產(chǎn)鐵載體能力，最高能達(dá)到64+，結(jié)果相對客觀準(zhǔn)確。這一結(jié)果說明產(chǎn)鐵載體能力強(qiáng)弱可以作為評價(jià)PGPR株菌促生效果的重要指標(biāo)。菌株分泌的適量IAA可以有效地促進(jìn)植物根系新陳代謝，有助于植物吸收土壤中的營養(yǎng)。本試驗(yàn)測得的3株菌分泌IAA的能力不超過10mg•L-1，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生較高濃度IAA的菌株反而抑制水稻幼苗生長（數(shù)據(jù)略），與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果一致[27-28]。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，水稻PGPR菌株只具有某一種生理活性時(shí)，對水稻幼苗生長的促進(jìn)效果較差或者極不顯著，但是，當(dāng)水稻PGPR菌株同時(shí)具有三方面或者更多促生活性，促生效果將很明顯。本試驗(yàn)采用對水稻具有親和性的特異性PGPR菌株，評價(jià)其中固氮菌R-N00、R-N1110和R-N1112各種促生生理活性，初步揭示這些菌株的促生機(jī)理，為研制水稻特異性生物肥料提供參考。