耐盐促生菌的筛选及其对狗牙根耐盐性的影响_凌宇.pdf

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2022-0114凌宇，冯启佳，孙小艳，范吉标，谢燕.耐盐促生菌的筛选及其对狗牙根耐盐性的影响.草业科学,2022,39(11):2297-2306.LINGY,FENGQJ,SUNXY,FANJB,XIEY.Screeningandidentificationofsalt-tolerantandgrowth-promotingmicrobialstrainsintherhizosphereandtheireffectonthesalttoleranceofBermudagrass.PrataculturalScience,2022,39(11):2297-2306.耐盐促生菌的筛选及其对狗牙根耐盐性的影响凌宇1，冯启佳2，孙小艳3，范吉标1，谢燕2（1.扬州大学动物科学与技术学院,江苏扬州225009；2.中国科学院武汉植物园,湖北武汉430074；3.江西省重金属污染生态修复工程技术研究中心,江西省微生物研究所,江西南昌330096）摘要：盐胁迫严重影响植物生长，根际促生菌(PGPR)可与植物密切互作，从而缓解盐胁迫并促进植物生长。本研究以滨海盐碱地植物的根际土为研究对象，用平板划线法在含盐培养基上筛选高耐盐的菌株，并对其生物学特性及分子生物学鉴定种类进行初步研究。结果显示，从盐碱地狗牙根(Cynodon dactylon)根际土壤中共筛选到耐盐菌 27 株(包括 12 株细菌菌株和 15 株真菌菌株)；其中吲哚乙酸(IAA)高产菌 1 株(Z7)，产 IAA 菌 10 株(X1、X2、X8、X10、X11、X12、Z2、Z3、Z9、Z13)，溶磷菌 5 株(X1、Z2、Z4、Z5、Z14)；最终筛选出 6 株耐盐促生菌株(X8、X11、X12、Z3、Z7、Z9)进行外源添加试验，研究其对狗牙根生长及耐盐能力的影响。结果发现：无论是否处在盐胁迫条件下，菌株 X8、X11、X12、Z3、Z7 均能不同程度地促生，主要表现为促进狗牙根根长及地上和地下部鲜重；菌株Z9 虽然在非盐胁迫条件下无明显促生表现，但是在盐胁迫下，能提高狗牙根根长和地下鲜重的 27.5%和 85.2%。盐胁迫下，6 株候选菌株对根长和地下鲜重效果更好，增长率分别为 3.3%32.0%和 29.0%96.7%。研究结果表明，6 株候选菌株均可促进狗牙根在盐胁迫下的生长，在盐碱地区具有潜在的应用价值。关键词：根际促生菌；盐碱地；狗牙根；耐盐性；促生；溶磷；生态修复文献标志码：A文章编号：1001-0629(2022)11-2297-10Screening and identification of salt-tolerant and growth-promoting microbial strains inthe rhizosphere and their effect on the salt tolerance of Bermuda grassLINGYu1,FENGQijia2,SUNXiaoyan3,FANJibiao1,XIEYan2(1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,YangzhouUniversity,Yangzhou225009,Jiangsu,China;2.WuhanBotanicalGarden,ChineseAcademyofSciences,Wuhan430074,Hubei,China;3.JiangxiEngineeringandTechnologyResearchCenterforEcologicalRemediationofHeavyMetalPollution,InstituteofMicrobe,JiangxiAcademyofSciences,Nanchang330096,Jiangxi,China)Abstract:Saltstressseverelyinhibitsplantgrowth,butplantrhizospheregrowth-promotingmicroorganismscantightlyinteractwithplantsandalleviatesuchstress,improvingresistancetosaltstressandstimulatingplantgrowth.Inthisstudy,microorganismswerescreenedonsalinemediumbytheplatescribingmethod.Salt-tolerantandgrowth-promotingstrainswereisolatedfromtherhizospheresoilofBermudagrass(Cynodon dactylon),andtheirbiologicalandmolecularpropertieswere characterized.In total,27 strains(12 bacterial strains and 15 fungal strains)were isolated from Bermuda grassrhizospheresoilsamplesandsubjectedtopureculture,includingonestrainofanindole-3-aceticacid(IAA)high-yieldingfungus(Z7),10strainsofIAA-producingbacteriaorfungal(X1,X2,X8,X10,X11,X12,Z2,Z3,Z9,Z13),andfivestrainsofphosphorus-solubilizingbacteriaorfungal(X1,Z2,Z4,Z5,Z14).Sixsalt-tolerantandgrowth-promotingstrains(X8,收稿日期：2022-02-21接受日期：2022-04-03基金项目：江西省杰出青年人才资助计划(20192BCB23026)；江西省双千计划(jxsq2019201086)第一作者：凌宇(1997-)，男，江苏南通人，在读硕士生，主要从事草坪草逆境生理学研究。E-mail:通信作者：谢燕(1987-)，女，甘肃张掖人，副研究员，博士，主要从事草坪草遗传育种与逆境生理学研究。E-mail:第39卷第11期草业科学2297-2306Vol.39,No.11PRATACULTURALSCIENCE11/2022http:/X11,X12,Z3,Z7,Z9)werefinallyscreenedviaexogenousadditionexperimentstoconfirmtheirpromotingeffectsonthegrowthandsalttoleranceofBermudagrass.OurresultsshowedthatstrainsX8,X11,X12,Z3,andZ7couldstimulatethegrowthofBermudagrassinbothsaltstressandnon-saltstressconditions.Particularly,strainZ9hadnoevidentgrowth-promotingeffectinnon-saltstressconditions.However,undersaltstress,itcouldincreasetherootlengthandundergroundfreshweightofBermudagrassby27.5%and85.2%,respectively.Insummary,allsixcandidatestrainshadbettereffectsonrootlengthandundergroundfreshweightundersaltstress,withgrowth-promotingratesrangingfrom3.3%to32.0%and29.0%to96.7%,respectively.Inthisstudy,sixcandidaterhizospheregrowth-promotingmicroorganismswerescreenedforBermudagrasssubjectedtosaltstress.Keywords:growth-promotingrhizobacteria;saline-alkalisoil;Bermudagrass;salttolerance;growthpromotion;phosphate-solubilizing;ecologicalrestorationCorresponding author:XIEYanE-mail:土壤盐渍化是世界范围内普遍存在的环境问题之一。中国是盐碱地大国，除了存在的 1 亿 hm2盐碱地外，还有 0.17 亿 hm2潜在盐碱地1。土壤盐渍化会严重制约作物的生长，导致作物单位面积产量降低，甚至绝收。这对我国农、林、畜牧业的发展会造成不利影响2。因而如何改良盐碱地、扩大耕地面积、改善生态环境是目前亟须解决的问题。近年来，由于传统的盐碱地改良方法具有投资高、耗时长、效果不显著等缺点，以微生物肥料为主的生物改良方法逐渐成为研究热点3。微生物肥料能增加土壤中的营养元素并提高其有效性，促进植物对营养和水分的吸收，增强植物抗性4。微生物肥料具有良好的肥效、对环境零污染、维持土壤生态系统平衡以及能够丰富土壤肥力等优点，使其成为农业生产的重要组成部分5。研制微生物肥料的核心是对肥料的肥效起到促进作用的功能菌株，因此筛选出能促进作物生长的根际促生菌(growth-promotingrhizobacteria,PGPR)十分重要。植物根际具有丰富的微生物群落，而长期处于逆境中的 PGPR 具有缓解来自环境胁迫的巨大潜力6。同时，它们还可进化出多种机制来促进植物的生长。这些 PGPR 与植物根系相互作用，直接或间接地促进植物根系发育和生长。直接机制通常包括植物激素吲哚乙酸(IAA)的产生、植物对营养物质(主要为氮、磷、铁)吸收的加强和植物应激激素乙烯的降解7-9。间接机制主要包括抑制植物病原菌10、产生生物膜等11。有研究表明，盐生植物碱蓬(Suaedaglauca)和 柽 柳(Tamarix chinensis)的 根 际 具 有 丰富的耐盐微生物资源12。禾本科狗牙根(Cynodondactylon)属多年生草本植物，被广泛用作牧草和草坪草。耐盐能力强，且耐干旱贫瘠，更重要的是可在滨海中重度盐碱地生长。但是有关盐碱地狗牙根根际耐盐微生物筛选的研究鲜有报道。本研究以山东东营滨海盐碱地作为筛选土壤样品采集区域，从中分离和筛选高耐盐的菌株，并对其生物学特性及分子生物学鉴定种类进行初步研究，以期获得既耐高浓度又能促生的耐盐促生菌株。同时，对筛选出的 6 株候选菌株进行外源添加试验，研究其对狗牙根生长及耐盐能力的影响，为微生物修复或微生物联合植物修复盐碱地的研究和应用提供重要的资源材料。1 材料和方法 1.1 耐盐促生菌株的筛选鉴定1.1.1 土壤样品采集供试土壤采集于山东东营滨海盐碱地，在有狗牙根生长的地带采集 015cm 深度的狗牙根根际土壤。将采集到的土壤样品放入干冰带回实验室，去除所有动植物残体并用 2mm 塑料筛进行过筛，其中一部分储藏于80 冰箱中用于耐盐微生物的筛选，另一部分晾干至恒重用于土壤理化性质的测定。1.1.2 耐盐菌株的分离与筛选取 10g 上述土壤样品，在无菌条件下加入到装有适量玻璃珠和 90mL 无菌水的三角瓶中，在旋转式摇床上 150rmin1、30 振荡 30min 使微生物从土样上充分洗脱下来，静置 20min；取 1mL 上清液涂布到盐浓度为 3%的固体平板上，待菌落长出后，利用平板划线分离法接种到盐浓度更高的固体培2298草业科学第39卷http:/养基上，浓度依