一株黨參根際促生長菌的促生長特性及其揮發(fā)性物質(zhì)對農(nóng)作物生長的影響.pdf

中國農(nóng)學通報 2023 39 30 123 131 ChineseAgriculturalScienceBulletin 基 金 項 目 國 家 自 然 科 學 基 金 面 上 項 目 群 體 感 應 QS 介 導 內(nèi) 生Burkholderia pyrrocinia 的 生 防 分 子 機 制 32071770 2021 01 2024 12 在 研 山 西 省 1331 工程 資助項目 太行山藥用植物生物肥料工程研究中心 1331KSC 第 一 作 者 簡 介 孟 靜 女 1995 年 出 生 山 西 朔 州 人 碩 士 研 究 生 研 究 方 向 資 源 微 生 物 通 信 地 址 046011 山 西 省 長 治 市 潞 州 區(qū) 保 寧 門 東 街73 號 長 治學院 Tel 17835096536 E mail 2681697272 通 信 作 者 任 嘉 紅 女 1976 年 出 生 云 南 文 山 人 教 授 博 士 研 究 方 向 森 林 微 生 物 通 信 地 址 046011 山 西 省 長 治 市 潞 州 區(qū) 保 寧 門 東 街73 號 長 治 學院 Tel 15235535898 E mail renjiahong 收稿日期 2022 11 23 修回日期 2023 08 12 一株黨參根際促生長菌的促生長特性及其揮發(fā)性物質(zhì) 對農(nóng)作物生長的影響 孟 靜 1 2 張麗慧 1 2 白變霞 1 任嘉紅 1 1 長治學院生命科學系 山西長治046011 2 山西師范大學生命科學學院 太原030000 摘 要 探 討 植 物 根 際 促 生 菌DM11 的 促 生 長 特 性 及 所 產(chǎn) 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) VOCs 對 農(nóng) 作 物 生 長 的 影 響 采 用 形 態(tài) 生 理 生 化 指 標 BIOLOG 系 統(tǒng) 和16SrDNA 序 列 對DM11 進 行 鑒 定 通 過 頂 空 氣 相 色 譜 質(zhì) 譜 聯(lián) 用 法 分 析 其 所 產(chǎn)VOCs 利 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 研 究VOCs 對 黃 瓜 和 番 茄 生 長 的 影 響 及 拮 抗 作 用 并 測 定 菌 株 促 生 長 特 性 及 對 苗 的 促 生 長 作 用 DM11 鑒 定 為 塞 維 瓦 爾 假 單 胞 菌 具 產(chǎn) 生 長 素 嗜 鐵 素 解 磷 固 氮 耐 鹽 等 促 生 長 特 性 所 產(chǎn)VOCs 對 黃 瓜 番 茄 生 長 和 誘 導 系 統(tǒng) 抗 性 ISR 相 關(guān) 指 標 有 促 進 作 用 VOCs 種 類4 種 主 要 成 分1 十 一 烯 對2 種 農(nóng) 作 物 具 促 生 長 作 用 并 抑 制3 種 供 試 病 原 真 菌 的 生 長 黃 瓜 番 茄 幼 苗 接 種DM11 后 葉 片 數(shù) 苗 高 分 別 增 長15 94 11 63 7 50 6 55 DM11 菌 株 及 其 所 產(chǎn)VOCs 具有開發(fā)為生物菌劑的潛力 關(guān)鍵詞 植物根際促生菌 揮發(fā)性物質(zhì) 促生作用 誘導系統(tǒng)抗性 賽維瓦爾假單胞菌 中圖分類號 S144 文獻標志碼 A 論文編號 casb2022 0959 Growth Promoting Characteristics of Rhizosphere Growth Promoting Bacteria of Codonopsis pilosula and Effects of Its Volatile Substances on Crop Growth MENG Jing 1 2 ZHANG Lihui 1 2 BAI Bianxia 1 REN Jiahong 1 1 Department of Life Sciences Changzhi College Changzhi Shanxi 046011 2 School of Life Science Shanxi Normal University Taiyuan 030000 Abstract The growth promoting characteristics of plant growth promoting rhizobacteria PGPR strain DM 11 and the effects of volatile compounds VOCs produced by DM 11 on plant growth were investigated DM 11 was identified by morphological physiological and biochemical indexes BIOLOG system and 16 s rDNA sequence The VOCs were analyzed by headspace gas chromatography mass spectrometry HS GC MS The antifungal activity and growth promoting effects on cucumber and tomato of VOCs produced by strain DM 11 were studied by the dual culture on two section of a Petri dish The growth promoting characteristics of the strain and its growth promoting effect on seedlings were determined DM 11 was identified as Pseudomonas thivervalensis which was shown to produce IAA siderophore solubilize insoluble phosphate fix nitrogen and tolerate salt stress The VOCs produced by strain DM 11 could promote the growth of cucumber and tomato and the indexes related to induced systemic resistance ISR There were 4 kinds of VOCs and the main component 1 undecene could promote the growth of two crops and inhibit the growth of three pathogenic fungi DM 11 can promote the growth of cucumber and tomato and the number of leaves and seedling height increased by 15 94 11 63 7 50 and 6 55 respectively DM 11 strain and its VOCs have the potential to be中國農(nóng)學通報 0 引言 植 物 根 際 促 生 菌 plant growth promoting rhizobacteria PGPR 是 一 大 類 自 由 生 活 在 土 壤 或 附 生 于 植 物 根 系 可 促 進 植 物 生 長 及 對 礦 質(zhì) 營 養(yǎng) 的 吸 收 利 用 并 能 抑 制 有 害 生 物 的 有 益 微 生 物 1 2 目 前 已 分 離 鑒 定 出 多 種 PGPR 菌 株 其 中 假 單 胞 菌 屬 Pseudomonas 是 促 生 抗 逆 的 優(yōu) 選 菌 種 之 一 3 PGPR 對植物有直接和間接的促生作用 直接作用包括產(chǎn)揮 發(fā) 性 物 質(zhì) Volatileorganiccompounds VOCs 解 磷 固 氮 產(chǎn) 嗜 鐵 素 分 泌 植 物 激 素 IAA 等 間 接 促 生 作 用 包 括抑制病原體的存活 防止病菌的侵害 促進有益的共 生 作 用 4 近 年 來 PGPR 的 促 生 抗 病 效 果 引 起 了 人 們 的 高 度 關(guān) 注 例 如 從 東 北 玉 米 根 際 分 離 篩 選 出 的5 株P(guān)GPR 對 玉 米 有 明 顯 促 生 長 作 用 具 產(chǎn) 生 長 素 IAA 溶 磷 解 鉀 產(chǎn) 嗜 鐵 素 等 促 生 長 特 性 5 高 亞 慧 6 等 分 離 獲 得 的PGPR 菌 株 GX14001 所 產(chǎn)VOCs 對 本 氏 煙 草 Nicotiana benthamiana 和 上 海 青 Brassica chinensis 均 表 現(xiàn) 出 顯 著 促 生 效 果 棉 花 內(nèi) 生 細 菌 S258 產(chǎn) 生 的VOCs 對 病 原 真 菌 具 有 抑 制 作 用 并 能 促 進 擬 南 芥 的 生 長 7 因 此 開 展PGPR 菌 株 促 生 長 特 性 和VOCs 的 研 究 對 植 物 的 促 生 長 和 抗 病 性 具 有 重 要 意義 DM11 是 一 株 實 驗 室 前 期 從 黨 參 根 際 分 離 的 PGPR 菌 株 本 研 究 以DM11 菌 株 為 研 究 對 象 開 展 該 菌 株 的 鑒 定 及 促 生 特 性 測 定 檢 測 其 所 產(chǎn)VOCs 對 黃 瓜 番 茄 幼 苗 系 統(tǒng) 抗 性 相 關(guān) 生 理 指 標 的 影 響 采 用 SPME GC MS 方 法 檢 測 其 所 產(chǎn)VOCs 的 成 分 組 成 并 測 定VOCs 主 要 成 分 拮 抗 作 用 和 促 生 長 作 用 本 研 究為生物新菌劑的研發(fā)提供了備選資源 1 材料與方法 1 1 植物材料 黃 瓜 Cucumis sativus L 番 茄 Solanum lycopersicumL 1 2 供試菌株 菌 株DM11 分 離 自 山 西 省 長 治 市 黨 參 根 際 現(xiàn) 保 藏 于 中 國 典 型 培 養(yǎng) 物 保 藏 中 心 CCTCC 保 藏 號 CCTCCM2017582 1 3 培養(yǎng)基 LB 培 養(yǎng) 基 NBRIP 培 養(yǎng) 基 8 CAS 檢 測 平 板 9 Ashby 固 氮 培 養(yǎng) 基 10 King 培 養(yǎng) 基 11 MKB 培 養(yǎng) 基 9 1 2MS 培養(yǎng)基 12 1 4 方法 1 4 1 菌 株 的 活 化 及 菌 液 制 備 將DM11 甘 油 管 菌 種 于 LB 平 板 上 劃 線 活 化 30 培 養(yǎng)48h 后 挑 取 單 菌 落 接 種 于20 mL LB 液 體 培 養(yǎng) 基 中 搖 培 30 180 r min 24h 后備用 1 4 2 菌株的鑒定 參照文獻 13 14 對其進行形態(tài) 生理生 化 Biolog 及16SrDNA 序列分析鑒定 1 4 3 促 生 長 特 性 的 測 定 對DM11 菌 株 開 展 解 磷 產(chǎn) IAA 產(chǎn) 嗜 鐵 素 能 力 耐 鹽 與 固 氮 能 力 的 測 定 解 磷 參 照 文 獻 8 產(chǎn)IAA 參 照 文 獻 11 產(chǎn) 嗜 鐵 素 參 照 文 獻 9 耐鹽與固氮參照文獻 10 1 4 4 DM11 菌 株VOCs 對 農(nóng) 作 物 幼 苗 的 影 響 采 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 其 中 一 室 為LB 培 養(yǎng) 基 另 一 室1 2MS 培 養(yǎng) 基 分 別 將 催 芽 露 白 的 無 菌 黃 瓜 番 茄 種 子 移 栽 到1 2 MS 培 養(yǎng) 基 每 皿5 株 另 一 室 加 入20 L 菌 液 菌 含 量10 9 CFU 3 個 重 復 光 照16h 黑 暗8h 光 照 強 度H1 25 共 培 養(yǎng)5 d 后 測 量 幼 苗 根 長 側(cè) 根 數(shù) 芽長等 DM11 產(chǎn) 生 的VOCs 對 農(nóng) 作 物 生 理 指 標 的 測 定 將 露 白 的 無 菌 黃 瓜 番 茄 種 子 移 栽 到 裝 有1 2MS 培 養(yǎng) 基 的 錐 形 瓶 中 每 瓶3 株 將 無 菌 的5mL 小 燒 杯 放 入 錐 形 瓶 中 并 接 入2mL 菌 液 培 養(yǎng) 條 件 同 上 共 培 養(yǎng) 15d 后 測 量 幼 苗POD 15 MDA 16 PPO 17 總 酚 18 1 3 葡聚糖酶 19 等系統(tǒng)抗性相關(guān)生理指標 1 4 5 DM11 菌 株VOCs 的 鑒 定 將DM11 菌 株500 L 菌 液 接 種 于 裝 有50mLLB 液 體 培 養(yǎng) 基 的100mL 三 角 瓶 中 用 錫 箔 紙 封 口 30 180r min 振 蕩 培 養(yǎng)48h 后 備用 通 過 頂 空 氣 相 色 譜 質(zhì) 譜 聯(lián) 用 HS GC MS 法 鑒 定 DM11 菌 株VOCs 選 取65 m PDMS DVB 纖 維 頭 進 行 測 定 將 老 化 好 的SPME 針 頭 刺 穿 錫 箔 紙 置 于 DM11 培 養(yǎng) 液 上 層 約2 cm 處 吸 附 萃 取30 min 每 5 min 晃 動 錐 形 瓶60 次 萃 取 結(jié) 束 后 迅 速 插 入 氣 相 色 譜 的 氣 化 室 推 出 纖 維 頭 進 樣 口 溫 度 為260 爐 溫 起 始40 利 用 氣 化 室 高 溫 熱 解 析 目 標 待 測 物2min 走 樣72min 色 譜 分 離 結(jié) 束 后 定 性 和 定 量 分 析 方 法 參 照文獻 6 1 4 6 VOCs 對 病 原 菌 的 影 響 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 檢 測 DM11 菌 株VOCs 對 病 原 菌 的 拮 抗 作 用 一 室 分 別 接 developed as biological agents Keywords plant growth promoting rhizobacteria PGPR volatile organic compounds VOCs promoting growth induced systemic resistance ISR Pseudomonas thivervalensis 124種 香 蕉 枯 萎 病 菌 尖 孢 鐮 刀 菌 和 棉 花 立 枯 菌 一 塊5mm 的 菌 餅 于PDA 培 養(yǎng) 基 上 另 一 室 在LB 培 養(yǎng) 基 涂 布 50 L 菌液 28 培養(yǎng)4 6d 后 測定抑菌率 20 1 4 7 單 一VOCs 對 農(nóng) 作 物 和 病 原 菌 的 影 響 采 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 檢 測DM11 單 一VOCs 對 農(nóng) 作 物 生 長 的 影 響 將 生 長 狀 況 一 致 的 種 子 移 栽 到1 2MS 培 養(yǎng) 基 中 每 皿5 株 另 一 室 放 置2cm 的 無 菌 玻 璃 培 養(yǎng) 皿 并 分 別 加 入5 7 10 15 L1 十 一 烯 單 一VOCs 設 置 條 件 同1 4 4 培養(yǎng)5d 測量幼苗芽長 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 檢 測 單 一VOCs 的 抑 菌 作 用 一 室分別接種香蕉枯萎病菌 尖孢鐮刀菌 棉花立枯菌一 塊5mm 的 菌 餅 于PDA 培 養(yǎng) 基 另 一 室 放 置 直 徑2cm 無 菌 玻 璃 培 養(yǎng) 皿 并 分 別 加 入80 100 120 140 L1 十一烯VOCs 28 培養(yǎng)4 6d 測定抑菌率 20 1 4 8 盆栽實驗 盆栽實驗參照文獻 2 2 結(jié)果與分析 2 1 DM11 菌株的鑒定 DM11 菌 株 革 蘭 氏 陰 性 G 細 菌 桿 狀 菌 落 乳 白 色 大 而 濕 潤 有 光 澤 圓 形 邊 緣 整 齊 易 挑 起 好 氧 接 觸 酶 實 驗 3 KOH 試 驗 明 膠 水 解 試 驗 甲 基 紅 和 伏普實驗均為陽性 油脂實驗陰性 無膿青素產(chǎn)生 該 菌 株 BIOLOG 鑒 定 為 賽 維 瓦 爾 假 單 胞 菌 Pseudomonas thivervalensis 其16S rDNA 序 列 全 長 1498 bp 將 該 序 列 提 交 GeneBank 登 錄 號 為 ON885287 進 行 比 對 分 析 結(jié) 果 顯 示 該 菌 株16S rDNA 序 列 與 Pseudomonas 屬 菌 株 序 列 相 似 性 達 99 采 用 鄰 接 法 構(gòu) 建 系 統(tǒng) 發(fā) 育 樹 可 以 看 出 DM11 最 接 近P thivervalensis CPs4 MK267298 圖1 因 圖 1 基于菌株 DM 11 16 S rDNA 及其同源序列構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹 此 最終將DM11 菌株鑒定為P thivervalensis 2 2 DM11 菌株促生長特性的測定 2 2 1 解 磷 與 產(chǎn)IAA 能 力 的 鑒 定 DM11 菌 株 的 解 無 機 磷 動 力 學 曲 線 如 圖2 所 示 隨 著 培 養(yǎng) 時 間 增 加 菌 株 發(fā) 酵 液 中 可 溶 性 磷 含 量 呈 先 升 高 后 下 降 的 趨 勢 1 2 d 時 顯 著 升 高 2 4 d 趨 于 穩(wěn) 定 4 d 時 達 到 最 高 311 56mg L 圖2 經(jīng) 檢 測 DM11 還 具 有 產(chǎn)IAA 的 能 力 該 菌 株 產(chǎn)IAA 的 動 力 學 曲 線 如 圖3 所 示 隨 培 養(yǎng) 時 間 的 增 加 菌 株 產(chǎn)IAA 能 力 呈 現(xiàn) 逐 漸 升 高 后 趨 于 平 緩 的 趨 勢 其 中 第5 d 時 發(fā) 酵 液 中IAA 含 量 最多 36 3mg L 2 2 2 產(chǎn) 嗜 鐵 素 能 力 鑒 定 DM11 菌 株 產(chǎn) 嗜 鐵 素 動 力 學 曲 線 如 圖4 所 示 0 9h 時 菌 株 發(fā) 酵 液 上 清 中 的 嗜 鐵 素 含 量 無 明 顯 變 化 9h 后 急 劇 增 加 至18h 后 趨 于 平 緩 因此 DM11 菌株具有較強的產(chǎn)嗜鐵素能力 2 2 3 固 氮 與 耐 鹽 能 力 的 鑒 定 將DM11 點 接 于 無 氮 培 養(yǎng)基上檢測其固氮能力 培養(yǎng)4d 后 可以發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng) 基 上 長 出 明 顯 的 菌 落 圖5 說 明 該 菌 株 可 固 定 空 氣 中 的 氮 具 自 身 固 氮 作 用 將DM11 菌 株 接 種 于 不 同 NaCl 濃度 的培 養(yǎng)基 中 振蕩 培養(yǎng)24h 后 結(jié)果 如圖6 所 示 NaCl 濃 度 為1 2 時 OD600 無 顯 著 變 化 NaCl 濃 度 高 于2 時 OD600 顯 著 下 降 當NaCl 濃 度5 時 孟 靜 等 一 株 黨 參 根 際 促 生 長 菌 的 促 生 長 特 性 及 其 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 對 農(nóng) 作 物 生 長 的 影 響 125中國農(nóng)學通報 OD600 降 至 最 低 細 菌 數(shù) 量 接 近 于 零 按 照Vreeland 21 的分類法 可將DM11 菌株判斷為輕度耐鹽菌 2 3 DM11 菌株VOCs 對農(nóng)作物幼苗的影響 2 3 1 對 農(nóng) 作 物 形 態(tài) 指 標 的 影 響 通 過 二 分 格 平 板 培 養(yǎng) 皿 法 將DM11 菌 株 分 別 與 黃 瓜 番 茄 共 培 養(yǎng)5d 后 與 對 照CK 相 比 黃 瓜 和 番 茄 幼 苗 主 根 分 別 增 長79 42 41 88 芽 長 分 別 增 長27 89 25 85 黃 瓜 側(cè) 根 數(shù) 增 加48 59 表1 說 明DM11 菌 株 分 泌 的VOCs 含 有 發(fā) 酵 天 數(shù) 可 溶 性 磷 含 量 天 數(shù) 濃 度 40 35 30 25 20 圖 2 DM 11 菌株解無機磷動力學曲線 圖 3 DM 11 菌株產(chǎn) IAA 動力學曲線 時 間 菌 密 度 鐵 載 體 相 對 含 量 菌 密 度 鐵 載 體 圖 4 DM 11 菌株產(chǎn)嗜鐵素動力學曲線 圖 5 DM 11 菌株耐鹽能力 濃 度 OD600 圖 6 DM 11 菌株耐鹽能力 126促生長成分 2 3 2 對 農(nóng) 作 物 系 統(tǒng) 抗 性 相 關(guān) 生 理 指 標 的 影 響 將 黃 瓜 番 茄 與DM11 菌 株 不 接 觸 共 培 養(yǎng)15d 后 對 幼 苗 葉 片 的 系 統(tǒng) 抗 性 相 關(guān) 生 理 指 標 進 行 測 定 從 圖7 可 知 與 對 照CK 相 比 黃 瓜MDA 含 量 升 高 而 番 茄MDA 含 量 降 低 表 明DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 對 番 茄 細 胞 膜 質(zhì) 過 氧 化 程 度 有 所 消 減 總 酚 與 抗 氧 化 相 關(guān) 與 對 照 相 比 DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 使 黃 瓜 總 酚 合 成 增 多 DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 可 以 有 效 促 進 黃 瓜 和 番 茄 幼 苗 合 成POD 從 而 增 加 農(nóng) 作 物 在 不 良 環(huán) 境 中 的 抗 性 黃 瓜 番 茄 經(jīng)DM11 菌 株VOCs 處 理 后 PPO 含 量 遠 高 于 對 照 說 明DM11 菌 株VOCs 促 進 植 物 多 酚 氧 化 酶 的 產(chǎn) 生 進 而 增 加2 種 農(nóng) 作 物 的 抗 病 性 另 外 DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 使 黃 瓜 番 茄 中 1 3 葡 聚 糖 酶 的 合 成 減 少 說 明DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 對2 種 農(nóng) 作 物 生 長 沒 有 產(chǎn) 生 脅 迫 且 有 促 進 作 用 以 上 生 理 指 標 與 植 物 抗 性 相 關(guān) 這 說 明DM11 所 產(chǎn)VOCs 具 有 誘 導 植 物系統(tǒng)抗性的作用 2 4 DM11 菌 株VOCs 的 鑒 定 及 單 一VOCs 對 病 原 菌 和 農(nóng)作物的影響 2 4 1 DM11 菌 株VOCs 分 析 通 過 頂 空 氣 相 色 譜 質(zhì) 譜 聯(lián) 用 法 分 析DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 并 應 用Nist05 和 表 1 2 種農(nóng)作物幼苗根長 芽長和側(cè)根數(shù) 農(nóng)作物 黃瓜 黃瓜 番茄 番茄 處理 CK DM11 CK DM11 主根長 1 560 0 053 2 799 0 454 1 829 0 134 2 595 0 212 芽長 4 109 0 487 5 255 0 397 4 109 0 487 5 171 0 609 側(cè)根數(shù) 9 467 1 642 14 067 1 486 黃 瓜 番 茄 含 量 黃 瓜 番 茄 總 酚 濃 度 黃 瓜 番 茄 活 性 黃 瓜 番 茄 活 力 孟 靜 等 一 株 黨 參 根 際 促 生 長 菌 的 促 生 長 特 性 及 其 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 對 農(nóng) 作 物 生 長 的 影 響 127中國農(nóng)學通報 Nist05s 質(zhì) 譜 數(shù) 據(jù) 庫 通 過 計 算 機 檢 索 結(jié) 合 每 一 個 色 譜 峰 的 質(zhì) 譜 特 征 數(shù) 據(jù) 分 析 結(jié) 合 對 照 所 產(chǎn) 生 的 氣 體 成 分 進 行 綜 合 分 析 可 知DM11 產(chǎn)4 種VOCs 成 分 分 別 為 苯 乙 酮 1 十 一 烯 1H Indene 1 methylene 2 5 二 叔 丁 基 酚 表2 其 中 1 十 一 烯 含 量 最 高 峰 面 積 為 44 361 為DM11 菌 株VOCs 主 要 成 分 其 他3 種 成 分 苯 乙 酮 1H Indene 1 methylene 2 5 二 叔 丁 基 酚 含 量 較 少 峰 面 積 分 別 為0 164 0 703 和0 551 因 此 選 擇 主 要 成 分1 十 一 烯 開 展 后 續(xù) 的 拮 抗 實 驗 和 接 種 實 驗 2 4 2 主 要 成 分1 十 一 烯 對 病 原 菌 的 拮 抗 作 用 利 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 測 定DM11 菌 株 所 產(chǎn)VOCs 對 香 蕉 枯 黃 瓜 番 茄 葡 聚 糖 圖 7 2 種農(nóng)作物幼苗生理指標測定 表 2 DM 11 產(chǎn)生的 VOCs 成分 保留時間 min 8 945 9 397 11 416 22 210 面積 0 164 44 361 0 703 0 551 名稱 苯乙酮 Acetophenone 1 十一烯 1 Undecene 1H Indene 1 methylene 2 5 二叔丁基酚 Phenol 2 5 bis 1 1 dimethylethyl 萎 病 菌 尖 孢 鐮 刀 菌 棉 花 立 枯 菌3 種 病 原 真 菌 的 拮 抗 作 用 發(fā) 現(xiàn)DM11 所 產(chǎn)VOCs 對3 種 供 試 病 原 菌 均 有 拮 抗 作 用 其 中 主 要 成 分1 十 一 烯 從 低 濃 度 到 高 濃 度 對3 種 病 原 菌 的 生 長 有 不 同 程 度 的 抑 制 作 用 對 香 蕉 枯 萎 病 菌 的 抑 菌 率 分 別 為4 95 23 22 76 16 94 74 對 尖 孢 鐮 刀 菌 的 抑 菌 率 分 別 為 35 33 86 44 94 01 97 16 對 棉 花 立 枯 菌 的 抑 菌 率 分 別 為19 47 58 09 87 79 97 03 表3 圖8 2 4 3 主 要 成 分1 十 一 烯 對2 種 農(nóng) 作 物 的 促 生 作 用 采 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 分 別 將5 L 7 L 10 L 15 L1 十 一 烯 與 黃 瓜 番 茄 幼 苗 共 培 養(yǎng) 研 究 發(fā) 現(xiàn) 1 十 一 烯 對 黃 瓜 具 有 促 生 長 作 用 其 中 15 L 時 作 用 最 明 顯 芽 長 為6 525 cm 1 十 一 烯 加 入 量 為5 10 L 時 對 番 茄 起 促 生 長 作 用 其 中7 L 作 用 最 顯 著 芽 長 為3 9cm 表 3 不同體積的 1 十一烯對 3 種病原菌的抑菌作用 病原菌 香蕉枯萎病菌 尖孢鐮刀菌 棉花立枯菌 80 L 4 95 1 93d 35 33 1 97d 19 47 2 06d 100 L 23 22 0 54c 86 44 0 55c 58 09 2 06c 120 L 76 16 1 42b 94 01 1 97b 87 79 2 49b 140 L 94 74 3 26a 97 16 0 95a 97 03 2 97a 注 表中數(shù)據(jù)為平均數(shù) 標準偏差 同行不同小寫字母表示差異顯著性 P 0 05 128但15 L 時 就 起 抑 制 作 用 圖9 因 此 適 量 的1 十 一 烯對黃瓜 番茄的生長具有促進作用 2 4 4 盆 栽 實 驗 將DM11 菌 液 分 別 接 種 于 黃 瓜 番 茄 盆 栽 苗 40 d 后 測 定 其 葉 片 數(shù) 和 苗 高 結(jié) 果 如 表4 圖 10 所 示 可 以 看 出 DM11 菌 株 對2 種 農(nóng) 作 物 均 有 明 顯 的 促 生 長 效 果 與 對 照CK 相 比 黃 瓜 和 番 茄 苗 的 葉 A 尖孢鐮刀菌 B 香蕉枯萎病菌 C 棉花立枯菌 圖 8 1 十一烯對 3 種病原菌的抑菌作用 不同小寫字母代表P 0 05 水平上顯著差異 圖 9 1 十一烯對黃瓜 番茄芽長的影響 片數(shù) 苗高分別增長了15 94 11 63 7 50 6 55 3 結(jié)論與討論 大 部 分 假 單 胞 菌 屬 Pseudomonas 菌 株 是 國 內(nèi) 外 普 遍 采 用 的 促 生 抗 逆 的 優(yōu) 選PGPR 菌 種 之 一 3 本 課 題 組 前 期 從 潞 黨 參 根 際 分 離 篩 選 出 一 株P(guān)GPR 菌 株 表 4 2 種農(nóng)作物幼苗葉片數(shù) 苗高 農(nóng)作物 黃瓜 番茄 葉片數(shù) 15 94 7 08 11 63 7 65 苗高 7 50 4 16 6 55 6 02 A 黃瓜 B 番茄 圖 10 2 種農(nóng)作物幼苗的盆栽實驗 孟 靜 等 一 株 黨 參 根 際 促 生 長 菌 的 促 生 長 特 性 及 其 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 對 農(nóng) 作 物 生 長 的 影 響 129中國農(nóng)學通報 DM11 采 用 形 態(tài) 生 理 生 化 指 標 BIOLOG 系 統(tǒng) 和16S rDNA 序 列 將 該 菌 株 鑒 定 為 賽 維 瓦 爾 假 單 胞 菌 P thivervalensis 檢 測 發(fā) 現(xiàn)DM11 菌 株 具 有 解 磷 產(chǎn) IAA 產(chǎn) 嗜 鐵 素 固 氮 耐 鹽 等 多 種 促 生 長 特 性 和 促 生 長 作 用 盆 栽 黃 瓜 番 茄 苗 接 種DM11 后 在 葉 片 數(shù) 苗 高 方 面 較 對 照 分 別 增 長 了15 94 11 63 7 50 6 55 不 少 PGPR 菌 株 會 產(chǎn) 生 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) Volatile organiccompounds VOCs 里 面 的 一 些 組 成 成 分 具 有 防 治 植 物 病 蟲 害 促 進 生 長 作 用 7 12 目 前 細 菌 產(chǎn) 生 的VOCs 成 分 已 鑒 定340 種 我 們 通 過SPME GC MS 研 究 發(fā) 現(xiàn) DM11 菌 株 產(chǎn) 生 苯 乙 酮 1 十 一 烯 1H Indene 1 methylene 2 5 二 叔 頂 基 酚 等4 種VOCs 主 要 成 分 為 1 十 一 烯 44 361 生 防 菌 株 假 單 胞 KNU17Pc1 能 產(chǎn) 生13 種VOCs 其 中 十 一 烯 是 最 主 要 的 成 分 22 從 楊 樹 根 際 分 離 的 PGPR 菌 株 Pseudomonas sp ST TJ4 的VOCs 具 有 抑 菌 作 用 十 一 烯 也 是 最 主 要 的 成 分 23 RYU 等 24 發(fā) 現(xiàn) 兩 株 芽 孢 桿 菌 所 產(chǎn) VOCs 能 促 進 野 生 型 擬 南 芥 的 生 長 P fluorescens SS101 也 能 通 過 VOCs 促 進 植 物 的 生 長 25 本 研 究 發(fā) 現(xiàn) DM11 菌 株 所 產(chǎn) 的VOCs 及 其 主 要 成 分 1 十 一 烯 對 黃 瓜 和 番 茄 的 生 長 具 有 促 進 作 用 生 防 菌 株 內(nèi) 生 解 淀 粉 芽 孢 桿 菌 Bacillus amyloliquefaciens BEB17 產(chǎn) 生 的VOCs 具 有 廣 譜 抑 菌 活 性 26 解 淀 粉 芽 孢 桿 菌LJ02 產(chǎn) 生 的VOCs 中 的2 類 單一化合物對腐皮殼菌 草莓灰霉病菌 棗漿胞病菌都 具 有 良 好 抑 制 作 用 27 B amyloliquefaciens NJN 6 產(chǎn) 生 的 包 括2 癸 酮 等 酮 類 物 質(zhì) 在 內(nèi) 的11 種VOCs 可 以 完 全 抑 制 香 蕉 枯 萎 病 菌 菌 絲 的 生 長 和 孢 子 的 萌 發(fā) 28 筆 者 采 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 檢 測DM11 菌 株 所 產(chǎn) 的 VOCs 并 對 其 主 要 成 分1 十 一 烯 的 抑 菌 能 力 進 行 測 試 發(fā) 現(xiàn) 該 物 質(zhì) 對 香 蕉 枯 萎 病 菌 尖 孢 鐮 刀 菌 棉 花 立 枯 菌3 種 供 試 病 原 真 菌 均 具 有 拮 抗 作 用 以 上 研 究 結(jié) 果 明 確 了1 十 一 烯 在DM11 菌 株 對 植 物 促 生 及 拮 抗 起 關(guān) 鍵 作 用 進 一 步 證 實 了1 十 一 烯 具 有 開 發(fā) 成 新 型 農(nóng) 藥的潛力 不少生物因子和非生物因子可誘導植物產(chǎn)生系統(tǒng) 抗 性 ISR 導 致 植 物 的SOD POD CAT PAL PPO 等 防 御 酶 活 性 的 升 高 29 POD PPO 可 通 過 催 化 木 質(zhì) 素 及 醌 類 化 合 物 形 成 構(gòu) 成 保 護 性 屏 蔽 而 使 細 胞 免 受 病 菌 的 侵 害 從 而 增 強 植 物 抵 抗 逆 境 的 能 力 30 本 研 究 發(fā) 現(xiàn)DM11 菌 株 所 產(chǎn)VOCs 具 有 誘 導 植 物 系 統(tǒng) 抗 性 的 作 用 該 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 使 黃 瓜 和 番 茄 幼 苗 主 根 芽 長 增 長 POD PPO 活 性 增 加 總 酚 與 抗 氧 化 相 關(guān) 與 對 照 相 比 番 茄 幼 苗 的MDA 和 總 酚 含 量 下 降 另 外 2 種 農(nóng) 作 物 中 的 葡 聚 糖 酶 的 量 較 對 照 減 少 1 3 葡 聚 糖 是 一 類 重 要 的 抗 真 菌 蛋 白 在 抑 制 病 原 菌 的 侵染和降解其細胞壁過程中發(fā)揮重要作用 在正常的 環(huán) 境 條 件 下 高 等 植 物 中 1 3 葡 聚 糖 酶 含 量 不 高 而 且 活 性 很 低 只 有 低 水 平 的 組 成 型 表 達 31 說 明DM11 所產(chǎn)VOCs 對2 種農(nóng)作物的生長沒有脅迫 可 以 看 出 賽 維 瓦 爾 假 單 胞 菌DM11 及 其 所 產(chǎn) VOCs 尤 其 是1 十 一 烯 具 有 開 發(fā) 為 生 物 菌 劑 和 農(nóng) 藥 的 潛 力 但 溫 室 條 件 與 自 然 環(huán) 境 存 在 差 異 許 多 實 驗 室 篩 選 出 的 優(yōu) 良PGPR 菌 株 及 其 產(chǎn) 物 在 大 田 應 用 效 果 并 不 理 想 后 續(xù) 我 們 將 進 一 步 深 入 開 展DM11 菌 株 的 大 田 接 種 及 定 殖 試 驗 并 揭 示 該 菌 株 所 產(chǎn)VOCs 對 植 物 促 生 抗 逆 相 關(guān) 基 因 影 響 的 研 究 以 期 為PGPR 菌 株 的開發(fā)利用提供理論支撐 參 考 文 獻 1 VURUKONDA S S VARDHARAJULA S SHRIVASTAVA M et al Enhancement of drought stress tolerance in crops by plant growth promoting rhizobacteria J Microbiological research 2016 184 13 24 2 劉 國 強 旭 格 拉 哈 布 丁 艾 山 江 等 黑 果 枸 杞 根 際 促 生 菌 的 篩 選 鑒 定 及 促 生 能 力 分 析 J 廈 門 大 學 學 報 自 然 科 學 版 2019 58 1 56 62 3 BACKERR ROKEMJS LANGUMARANG etal Plantgrowth promoting thizobacteria context mechanisms of action and roadmap to commercialization of biostimulants for sustainable agriculture J Frontiersinplantscience 2018 9 5 1473 4 穆 文 強 康 慎 敏 李 平 蘭 根 際 促 生 菌 對 植 物 的 生 長 促 進 作 用 及 機 制研究進展 J 生命科學 2022 34 2 118 127 5 陳 臘 米 國 華 李 可 可 等 多 功 能 植 物 根 際 促 生 菌 對 東 北 黑 土 區(qū) 玉 米的促生效果 J 應用生態(tài)學報 2020 31 8 2759 2766 6 高 亞 慧 姜 明 國 豐 景 等 產(chǎn) 生 促 生 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 的 潛 在PGPR 菌 株 篩 選 及 其 促 生 特 性 研 究 J 生 物 技 術(shù) 通 報 2022 38 3 103 112 7 羅曉宇 單晨陽 賈召召 等 內(nèi)生細菌S258 產(chǎn)揮發(fā)性 有機物的 抑菌 促生長活性及其 組分分析 J 華北農(nóng)學報 2021 36 5 198 203 8 王 君 范 延 輝 尚 帥 等 一 株 根 際 解 磷 菌 的 篩 選 鑒 定 及 溶 磷 促 生 作 用 J 中國土壤與肥料 2022 6 195 203 9 LOUDEN B C HAARMANN D LYNNE A M Use of blue agar CAS assay for siderophore detection J Journal of microbiology biologyeducation 2011 12 1 51 53 10 張 燁 廖 怡 陳 尚 武 等 文 冠 果 一 二 年 生 植 株 根 系 內(nèi) 生 菌 的 分 離 鑒定和固氮活性 J 植物生態(tài)學報 2010 34