殷小冬 李其勝 賈艷艷 楊文飛 杜小鳳 文廷剛 顧大路

摘 要 通過室內試驗研究了巨大芽孢桿菌ACCC 02979的促生指標及其對小麥種子發芽的影響。結果表明，巨大芽孢桿菌可同時利用無機磷和有機磷，培養液中可溶性磷含量分別為66.59 mg·L-1和

0.26 mg·L-1，另外其產吲哚乙酸（IAA）能力為3.13 mg·L-1。巨大芽孢桿菌發酵液及其稀釋液對小麥種子發芽率具有積極的作用，其中T2、T3和T5處理（菌株發酵液與水體積比分別為1∶20、1∶30、1∶50）的小麥種子發芽率最高，相較于對照均提高了11.8%。該菌株為一株促生菌，可應用于微生物肥料的研發。

關鍵詞 巨大芽孢桿菌；有機磷；無機磷；吲哚乙酸

中圖分類號：S512.1 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.02.065

植物促生菌是指能夠活化土壤營養元素，如固氮、解磷和解鉀，或者產生赤霉素、吲哚乙酸（IAA）等植物激素的一類細菌，主要包括芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、布克霍爾德氏菌屬等[1]。這些細菌在提升土壤肥力、改善土壤理化性狀，促進植物生長發育等方面發揮著重要作用[2-3]。邢嘉韻等研究了不同比例巨大芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的混合菌劑對馬鈴薯生長的影響，結果表明，混合菌劑提高了馬鈴薯生長發育過程中葉片的光合作用能力及抗氧化酶活性，收獲期的水分利用率和土壤中的微生物數量都有顯著提高[4]。 聶振等從南方水稻土中篩選到366株解磷菌，其中一種菌解磷含量高達147.3 mg·L-1，能利用多種碳源和氮源，具有改善土壤退化的潛力[5]。陳巖巖等從板栗的根際土壤中篩選高效解磷促生菌，篩選到P6菌株的解磷量為75.98 mg·L-1。在其后的盆栽試驗中接種該菌株，結果表明土壤中堿性磷酸酶和酸性磷酸酶活性均比對照提高145%以上，板栗的株高、莖粗均有所提高，植物體內的含磷量比對照提高了50%[6]。

巨大芽孢桿菌是一類重要的促生菌，在土壤元素活化，鹽堿土改良，植物抗病、抗寒、抗旱，微生物肥料研發等方面發揮著重要作用，且其對人畜無害，具有重要的利用價值。為探究巨大芽孢桿菌的應用效果，筆者從中國農業微生物菌種保藏管理中心購買了一株巨大芽孢桿菌，研究其促生特性及其對小麥種子發芽的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試菌株

試驗菌株為巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium de?Bary），采購于中國農業微生物菌種保藏管理中心（Agricultural Culture Collection of China，ACCC），菌株編號為ACCC 02979。

1.1.2 供試培養基

1）LB培養基。蛋白胨10 g，酵母浸粉5 g，NaCl 10 g，蒸餾水1 000 mL，pH值為7.0～7.5，121 ℃高壓滅菌15 min。

2）無機磷培養基。葡萄糖10 g，（NH4）2SO4 0.5 g，NaCl 0.3 g，KCl 0.3 g，FeSO4·7H2O 0.03 g，MgSO4·7H2O

0.3 g，MnSO4·4H2O ?0.03 g，Ca3（PO4）2 5 g，蒸餾水1 000 mL，

pH值為7.0～7.5，121 ℃高壓滅菌15 min。

3）有機磷培養基。葡萄糖10 g，（NH4）2SO4 0.5 g，NaCl 0.5 g，KCl 0.3 g，FeSO4·7H2O 0.03 g，MgSO4·7H2O?0.3 g，MnSO4·4H2O ?0.03 g，卵磷脂0.2 g，蒸餾水1 000 mL，pH值為7.0～7.5，121 ℃高壓滅菌15 min。

1.1.3 供試小麥

小麥品種為淮麥20。

1.2 方法

1.2.1 產吲哚乙酸（IAA）功能測定

將菌株分別接種于50 mL含有L-色氨酸（100 mg·L-1）的LB液體培養基中，180 r·min-1、30 ℃條件下搖床培養2 d。吸取5 mL菌液于離心管，6 000 r·min-1離心10 min，取1 mL上清液并加入2 mL

的SalkowskiS顯色劑于5 mL離心管中，避光靜置30 min，出現粉紅色為陽性，說明有IAA產生，以未接種菌株的培養液為對照調零，測定其OD530值。對照標準曲線計算單位體積發酵液中IAA的含量。

1.2.2 解磷能力測定

從保存培養基上挑取一環菌種接種于LB培養基上，28 ℃活化培養24 h。按2%接種量分別裝入裝有50 mL蒙金娜有機磷液體培養基和蒙金娜無機磷液體培養基的150 mL三角瓶中，設置3個重復，以接入相同接種量培養基空白為對照，30 ℃、180 r·min-1振蕩培養3 d。吸取10 mL發酵液到離心管中，5 000 r·min-1離心10 min。吸取上清液5 mL于50 mL容量瓶中，用水稀釋至20 mL，緩緩加入2，6-二硝基酚指示劑2～3滴，之后滴加氫氧化鈉溶液或稀硫酸溶液調節溶液pH，調節至溶液顏色剛呈微黃色。加入鉬銻抗顯色劑5 mL，搖勻之后用蒸餾水定容。在室溫下放置30 min后在700 nm處用分光光度計比色，以空白作為對照。

1.2.3 小麥種子發芽試驗

從保存培養基上挑取一環接種到LB固體平板培養基中，在30 ℃環境中活化48 h。待其長出單菌落后，用鑷子夾住100 ?L黃槍頭挑取單菌落放入裝有30 mL LB液體培養基的100 mL三角瓶中，30 ℃、180 r·min-1環境中培養72 h，設置3個重復，以不加菌的液體培養基作為對照。待其OD值為0.8～1.0，吸取1 mL液體轉移到裝有50 mL LB液體培養基的150 mL三角瓶中，30 ℃，180 r·min-1環境中培養48 h。將巨大芽孢桿菌菌株發酵液與無菌水分別按照1∶0，1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，0∶1的體積比配制成7個濃度，分別記為T0、T1、T2、T3、T4、T5、CK2，同時設置LB液體培養基作為對照，為CK1，共計8個處理。將小麥種子用75%乙醇消毒3 min，1%次氯酸鈉消毒10～15 min。將小麥種子用不同濃度的發酵液浸泡24 h。在培養皿上放2層濾紙，加入15 mL無菌水潤濕，放入28℃培養箱中，24 h后測定種子發芽率，持續測定7 d。

2 結果與分析

2.1 巨大芽孢桿菌的促生特性

如表1所示，巨大芽孢桿菌在解有機磷及無機磷方面均存在一定的積極作用，其中解無機磷的能力較強，對磷酸三鈣的解磷能力達到66.59 mg·L-1，而對以卵磷脂為主要有機磷源的分解能力不強。巨大芽孢桿菌在生長過程中也會分泌一定量的IAA，達到3.13 mg·L-1。

2.2 巨大芽孢桿菌對小麥種子發芽的影響

如表2所示，巨大芽孢桿菌發酵液對小麥種子發芽存在一定的促進作用。在沒有稀釋的情況下，在發酵液里浸泡的小麥種子第4 d發芽率達到90.0%，比對照提升了5.8%。隨著發酵液的稀釋比例的擴大，小麥種子的發芽率呈現出不同的變化。當細菌發酵液稀釋10倍時，小麥種子發芽率最低。當發酵液稀釋20倍、30倍和50倍時，小麥種子發芽率達到最大，為95%。

3 結論與討論

巨大芽孢桿菌是一種應用廣泛的植物有益菌，對環境安全無害，因此長期受到廣泛關注。巨大芽孢桿菌的促生作用主要體現在它的解磷作用。磷是植物生長發育的必需元素，是植物體內核酸、ATP、植素、輔酶等物質的組成部分。磷元素還能通過提高植物體內可溶性糖和磷脂的含量增強植物自身的抗寒能力[7-8]。

土壤中的磷元素大多數以難溶性磷的形式存在，植物不能直接吸收利用。而巨大芽孢桿菌的分泌物中含有蘋果酸、酒石酸、草酸等有機酸，可以降低土壤pH值并與Ca、Fe、Al等金屬離子發生螯合作用，將土壤中的磷元素釋放出來供植物吸收利用。本試驗中巨大芽孢桿菌降解無機磷的能力較強，在土壤中可降解無機磷釋放速效養分。吲哚乙酸（IAA）是植物體內存在的一種天然激素，能夠促進種子發芽和不定根的形成，促進果實生長。1979年，科研人員發現巴西固氮螺菌可以分泌IAA。此后，大量科研人員加強了對產IAA菌的篩選。我國科研人員在鹽堿地、黃棕壤、潮土等各類土壤中也篩選出許多產IAA的細菌。在本實驗中，巨大芽孢桿菌具有一定的產IAA能力，且對小麥種子發芽也存在一定的促進作用。

本研究中的巨大芽孢桿菌在生物有機肥方面表現出巨大的潛力，是生物有機肥的主要菌種來源。將巨大芽孢桿菌與秸稈、菇渣等農林廢棄物發酵成生物有機肥，在田間施用含巨大芽孢桿菌的生物有機肥的過程中，生物有機肥逐漸發生礦化，陰離子脫羧基化并逐漸釋放出大量堿性物質，同時本身含有的堿性離子可以與土壤中的H+結合，可以弱化酸性土壤，提高其pH值。因此，含巨大芽孢桿菌的生物有機肥可以配施土壤改良劑從而改善酸性土壤的理化性質，避免土壤酸化進一步加劇。生物有機肥含有的芽孢桿菌是有益微生物，一方面它可以加快土壤氮磷鉀等元素的礦化過程，增強蛋白酶、脲酶、酸性磷酸酶的活性，進一步提高土壤銨態氮、硝態氮、速效磷和速效鉀的含量；另一方面它能夠定殖在作物根系表面，刺激根系生長，提高根尖數、根系表面積、根系體積等指標，從而提高植物養分吸收能力。巨大芽孢桿菌生物有機肥同樣也能與生物炭進行復配。生物炭炭化后具有多微孔結構和較大的比表面積，其多孔結構有益于微生物存活，所以兩者可以形成互補結構，微生物依賴于生物炭在土壤養分利用和作物生長發育等方面發揮重要功效。在育苗基質中添加生物炭和菌肥，其蔗糖酶和過氧化氫酶活性提高，有效提高基質中微生物數量和活性，提高基質對有害因子的抵御能力。生物炭和菌肥復配可以降低基質容重，增加基質總孔隙度，提高基質透氣性。另外，由于生物炭化學性質比較穩定不易分解，可以長期作為肥料的載體，緩慢吸收釋放養分，提高作物肥料利用率。生物炭和菌肥復配處理下基質中的有機碳、堿解氮、酶活性提高，葉綠素含量增加，有效提高光合作用，進一步提高其生物量。

本研究通過室內試驗研究了巨大芽孢桿菌的解磷特性和產IAA能力，在應用方面也進行了一些研究。研究表明，該巨大芽孢桿菌具有較強的解無機磷能力，可以產生一定量的IAA，對小麥種子發芽率具有積極作用，在土壤改良、促進植物生長及微生物肥料方面表現出一定的潛力。

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（責任編輯：劉寧寧）