






摘" 要:植物根際細(xì)菌在植物養(yǎng)分吸收利用中扮演著重要角色,而農(nóng)作物的高產(chǎn)與其根際活躍的功能菌群活動(dòng)密切相關(guān)。本研究通過對(duì)超高產(chǎn)橡膠的根際土壤中的功能細(xì)菌進(jìn)行分離、篩選和鑒定,以期找到對(duì)提升橡膠樹產(chǎn)量有潛在應(yīng)用價(jià)值的有益菌株。使用梯度稀釋涂布和選擇性培養(yǎng)基從云南省勐臘農(nóng)場(chǎng)超高產(chǎn)橡膠樹根際土壤中分離、純化功能細(xì)菌60株,并對(duì)分離菌株的解磷、解鉀、固氮能力以及產(chǎn)吲哚乙酸(IAA)、產(chǎn)鐵載體、產(chǎn)ACC脫氨酶、產(chǎn)乙偶姻(3-羥基-2-丁酮,acetoin)等促生特性進(jìn)行鑒定。16S rDNA序列分析表明,分離的菌株可歸類為Burkholderia、Paraburkholderia、Caballeronia、Cupriavidus、Dyella、Pseudomonas、Silvania、Enterobacter、Escherichia、Raoultella、Pantoea和Bacillus 12個(gè)屬,其中Burkholderia屬有40株,占比66.67%,為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)類群。通過橡膠苗盆栽對(duì)部分分離菌株的促生能力驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明,菌株Enterobacter sp. SYK24對(duì)盆栽橡膠苗具有較好促生效果,橡膠苗全株鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量和根系長(zhǎng)度分別較對(duì)照顯著提高12.89%、23.24%、22.81%和28.30%。除全磷、速效鉀較對(duì)照分別降低5.01%和18.98%外,SYK24處理未對(duì)其他土壤養(yǎng)分含量產(chǎn)生顯著影響。Burkholderia sp. SYN37在試驗(yàn)期內(nèi)對(duì)橡膠苗生物量增長(zhǎng)無促進(jìn)作用,且大幅消耗了土壤養(yǎng)分,其處理的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀較對(duì)照分別下降了31.39%、22.73%和13.03%。本研究初步構(gòu)建了一個(gè)超高產(chǎn)橡膠樹根際功能細(xì)菌的小型菌種庫(kù),通過盆栽試驗(yàn)對(duì)2株功能菌的促生效果進(jìn)行驗(yàn)證,為橡膠樹專用微生物菌劑進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞:植物根際;促生菌;橡膠樹;促生作用中圖分類號(hào):S144 """""文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
Screening of Plant Growth-promoting Rhizobacterium from Rhizosphere of Rubber Tree and Its Effect on the Growth of Rubber Tree Seedlings
PENG Wentao1, PENG Kecheng1,2, LI Anqi1,2, CHENG Linlin1, WANG Jikun1, ZHOU Lijun1, AN Feng1, XIE Guishui1
1. Rubber Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571101, China; 2. College of Tropical Crops, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 665099, China
Abstract: Plant rhizosphere bacteria play a crucial role in plant nutrient uptake and utilization, and the active functional microbial communities in the rhizosphere are closely associated with high yield of crops. This study aimed to isolate, screen and identify functional bacteria from the rhizosphere soil of super high-yield rubber trees to identify beneficial strains that could potentially enhance rubber tree productivity. Using gradient dilution plating and selective medium, 60 strains of functional bacteria were isolated from the rhizosphere soil of super high yield rubber trees in Mengla Farm, Yunnan province. The isolated strains were characterized for the abilities to solubilize phosphate and potassium, fix nitrogen, and for the plant growth-promoting traits, including the production of indole-3-acetic acid (IAA), siderophores, ACC deaminase, and acetoin (3-hydroxy-2-butanone). 16S rDNA sequence analysis showed that the isolates could be classified into 12 genera, including Burkholderia, Paraburkholderia, Caballeronia, Cupriavidus, Dyella, Pseudomonas, Silvania, Enterobacter, Escherichia, Raoultella, Pantoea and Bacillus. Among these, Burkholderia was the dominant genus, comprising 40 strains (66.67%). Pot experiments with rubber seedlings demonstrated that the strain Enterobacter sp. SYK24 exhibited significant growth-promoting effects, with increases in whole plant fresh weight, aboveground dry weight, belowground dry weight and root length by 12.89%, 23.24%, 22.81% and 28.30%, respectively, compared to the control. The SYK24 treatment showed 5.01% and 18.98% reductions in total phosphorus and available potassium, respectively, compared to the control, while no statistically significant differences were observed in other soil nutrient contents. The strain Burkholderia sp. SYN37 did not promote biomass growth in rubber seedlings during the experimental period. SYN37 inoculation substantially depleted soil nutrients, resulting in reductions of soil organic matter by 31.39%, total nitrogen by 22.73%, and available potassium by 13.03% compared to the control. This study preliminarily established a small-scale functional bacterial strain library from the rhizosphere of super high-yield rubber trees, validated the growth-promoting effects of two functional strains through pot experiments, and would provide a scientific basis for the further development and application of microbial inoculants specifically tailored for rubber trees.
Keywords: plant rhizosphere; growth-promoting bacterium; rubber tree; growth-promoting effect
DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2025.09.009
橡膠樹(Hevea brasiliensis)原產(chǎn)巴西亞馬遜熱帶雨林地區(qū)[1],其樹皮割膠流出的膠乳制取的天然橡膠是四大工業(yè)原料之一,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)、國(guó)家戰(zhàn)略安全保障等多個(gè)方面具有不可替代的作用。中國(guó)是天然橡膠最大的消費(fèi)國(guó),2022年我國(guó)天然橡膠產(chǎn)量為85.3萬t[2],進(jìn)口量為197.78萬t[3],對(duì)外依存度超過70%。因此,提升我國(guó)天然橡膠產(chǎn)量,提高天然橡膠自給率變得尤為重要。近年來多數(shù)的研究者通過栽培管理措施、遺傳學(xué)選育等手段[4-5]挖掘橡膠樹自身的代謝潛力以提高產(chǎn)量,但對(duì)從與宿主植物營(yíng)養(yǎng)吸收、生長(zhǎng)發(fā)育和生理代謝等方面存在密切關(guān)聯(lián)的根際促生微生物方面的研究開展不足。
根際微生物被認(rèn)為是植物的第二基因組,這些微生物以寄生、共生和附生等形式存在于植物根系內(nèi)部或者根系周圍[6],通過分泌生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素、赤霉素、ACC脫氨酶等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,以及生物溶磷、溶鉀、固氮和分泌鐵載體等方式來改善植物營(yíng)養(yǎng)狀況[7],增加宿主植物對(duì)環(huán)境脅迫的抗性,促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和提升作物生物量和產(chǎn)量[8-9]。
位于云南省勐臘農(nóng)場(chǎng)五分場(chǎng)2隊(duì)的超高產(chǎn)橡膠芽接樹為PR017品系,1963年定植,1970年開割,2005年統(tǒng)計(jì)單株年產(chǎn)干膠107.8 kg,創(chuàng)世界植膠史記錄,是當(dāng)?shù)仄骄鶈沃戤a(chǎn)量的15~20倍[10]。國(guó)內(nèi)學(xué)者從該超高產(chǎn)橡膠樹的立地環(huán)境、生理生化特性、遺傳信息和基因表達(dá)等多方面嘗試對(duì)其高產(chǎn)原因進(jìn)行分析[10-15],未得出明確結(jié)論。但割膠對(duì)橡膠樹是一種營(yíng)養(yǎng)元素剝奪,更高的產(chǎn)量意味著橡膠樹需要從根系吸收更多的土壤養(yǎng)分以彌補(bǔ)割膠導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)元素?fù)p失,而活躍的根際功能微生物在根系的營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)換吸收過程中發(fā)揮著必不可少的作用。
本研究以超高產(chǎn)橡膠樹根際土壤樣品為篩選材料,使用選擇性培養(yǎng)基從中篩選具有溶磷、解鉀和固氮特性的功能細(xì)菌,對(duì)分離菌株的產(chǎn)IAA、產(chǎn)鐵載體、ACC分解和產(chǎn)乙偶姻等促生能力進(jìn)行測(cè)定,并通過盆栽試驗(yàn)對(duì)部分篩選菌株的促生能力進(jìn)行初步驗(yàn)證。研究結(jié)果為橡膠樹專用微生物菌劑的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
1.1" 材料
超高產(chǎn)橡膠樹位于云南勐臘農(nóng)場(chǎng)五分場(chǎng)2隊(duì)。采集時(shí)以樹干為中心,呈十字形在距樹干1.5~2.0 m處挖取0~20 cm深度的樹根,抖落法采集根際土,4"℃低溫保存帶回實(shí)驗(yàn)室備用。盆栽橡膠苗為熱研73397品系組培苗,由海南天然橡膠新型種植材料創(chuàng)新基地提供。盆栽用土為海南省儋州市本地紅壤土,摻入10%體積品氏泥炭土(0~6 mm粒徑)以增強(qiáng)土壤透氣性。
培養(yǎng)基與試劑:LB培養(yǎng)基[16],解磷(PVK)培養(yǎng)基[17],解鉀培養(yǎng)基[18],固氮(Ashby)培養(yǎng)基[19],NA培養(yǎng)基[20],DF液體培養(yǎng)基[21],MR-VP培養(yǎng)基[22];Salkowski試劑[23],CAS檢測(cè)液[24]。
1.2" 方法
1.2.1" 根際解磷、解鉀和固氮菌株的分離、純化和功能驗(yàn)證 "稱取根際土壤樣品5"g,加入裝有95 mL無菌水的三角瓶中,于30"℃、200 r/min震蕩分散20 min,此即為10–1土壤懸濁液。依次進(jìn)行梯度稀釋,取10–4、10–5、10–6、10–7梯度懸濁液分別涂布于解磷、解鉀和固氮培養(yǎng)基平板。30"℃培養(yǎng)3~5 d后,挑選單克隆菌落在相應(yīng)篩選培養(yǎng)基進(jìn)行劃線純化培養(yǎng),重復(fù)操作3次,能夠連續(xù)穩(wěn)定傳代生長(zhǎng)的判定其具有相應(yīng)的解磷、解鉀和固氮能力。將篩選的具備解磷、解鉀或固氮能力的菌株分別接種于其余2種篩選培養(yǎng)基上并同樣重復(fù)傳代驗(yàn)證3次,以鑒定菌株是否具有另外2種養(yǎng)分有效性提升能力。
1.2.2" 菌株其他促生能力鑒定" 吲哚乙酸(IAA)測(cè)定:將過濾除菌的4 g/L L-色氨酸溶液加入到NA液體培養(yǎng)基至終濃度為0.5 g/L,菌液按1%接種量接種至該培養(yǎng)基,于30"℃、200 r/min培養(yǎng)24 h,取發(fā)酵液上清,參考MEKONNEN等[20]和GOSWAMI等[23]的方法進(jìn)行檢測(cè),如溶液變紅則判定為陽性。
鐵載體測(cè)定:菌液按1%接種量接種至NA液體培養(yǎng)基,于30"℃、200 r/min培養(yǎng)24 h,取發(fā)酵液上清,參照J(rèn)EON等[24]的方法進(jìn)行產(chǎn)鐵載體能力檢測(cè),如混合液藍(lán)色消退則判定為陽性。
ACC脫氨酶測(cè)定:參照SHAHZAD等[21]的方法進(jìn)行產(chǎn)ACC脫氨酶能力檢測(cè)。菌液按1%接種量分別接種至DF液體培養(yǎng)基,以及添加終濃度為3.0 mmol/L 1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)的DF液體培養(yǎng)基,于30"℃、200 r/min培養(yǎng)24 h,檢測(cè)菌液OD600吸光值,對(duì)比菌株能否分解利用ACC作為唯一氮源的生長(zhǎng)情況,以評(píng)估其產(chǎn)ACC脫氨酶能力。
乙偶姻(3-羥基-2-丁酮,acetoin)測(cè)定:菌液以1%的接種量接種至MR-VP液體培養(yǎng)基,于30"℃、200 r/min培養(yǎng)24 h,取發(fā)酵液上清,參照VAN HOUDT等[16]的方法進(jìn)行產(chǎn)乙偶姻能力檢測(cè),如混合物顯紅色,則判定為陽性反應(yīng)。
1.2.3 "細(xì)菌的16S rDNA序列測(cè)定和系統(tǒng)發(fā)育分析" 使用細(xì)菌基因組提取試劑盒[天根生化科技(北京)有限公司]提取菌株DNA,提取方法參照試劑盒說明書。采用通用引物27f(5′-AGA GTTTGATCMTGGCTCAG-3′),1492r(5′-CGGH TACCTTGTTACGACTT-3′)對(duì)菌株的16S rDNA序列進(jìn)行PCR擴(kuò)增。50 μL反應(yīng)體系:DNA模板0.5"μL,2×PCR Mix 25 μL,上、下游引物各1 μL,ddH2O 22.5 μL,擴(kuò)增程序:94"℃預(yù)變性3 min;94"℃變性30 s,53"℃退火30 s,72"℃延伸 60 s,共35個(gè)循環(huán);72"℃終末延伸10 min。擴(kuò)增產(chǎn)物送測(cè)序公司進(jìn)行測(cè)序,返回的序列信息在ezbiocloud數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.ezbiocloud.net)中進(jìn)行同源性分析比對(duì)。下載與供試菌株序列相似性接近的序列,使用Mega 5.0軟件鄰接法(Neighbor-joining)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,自展驗(yàn)證值(Bootstrap)為1000。測(cè)序序列整理后提交NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)。
1.2.4" 菌株的生理生化鑒定和NaCl、pH耐受性測(cè)試" 生理生化鑒定:參照《常見細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》[25]的方法對(duì)菌株進(jìn)行生理生化特征的鑒定。鹽濃度耐受性測(cè)試:調(diào)整LB培養(yǎng)基中NaCl用量使其終濃度分別達(dá)到1%、3%、5%、7%、9%,菌液按1%接種量接種于上述各濃度LB培養(yǎng)基中,每濃度重復(fù)3次,于30"℃、200 r/min培養(yǎng)24 h,OD600檢測(cè)吸光值并依此判斷菌株生長(zhǎng)狀況。
pH耐受性測(cè)試:使用0.1"mol/L氫氧化鈉或0.1 mol/L鹽酸調(diào)節(jié)配制pH為2.0~11.0的LB培養(yǎng)基,過濾除菌以避免高溫滅菌引起的pH改變。菌液按1%接種量接種于各梯度LB培養(yǎng)基中,每梯度重復(fù)3次,于30"℃、200 r/min培養(yǎng)24 h,OD600檢測(cè)吸光值并依此判斷菌株生長(zhǎng)狀況。
1.2.5" 橡膠苗盆栽促生試驗(yàn) "選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的橡膠組培苗進(jìn)行盆栽試驗(yàn),每處理重復(fù)3次,每重復(fù)8株幼苗。菌株活化后按1%接種量接種至LB液體培養(yǎng)基,于30"℃、200 r/min培養(yǎng)48 h后,于5000"r/min離心5 min收集菌體沉淀,無菌水洗滌重懸2次并稀釋至1×108 CFU/mL,即為所用菌液。橡膠苗移栽后第1周、第3周進(jìn)行灌根處理,每株菌液用量為200 mL,對(duì)照使用等量無菌水進(jìn)行處理。試驗(yàn)持續(xù)90 d,于試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)測(cè)量幼苗株高、地徑,株高為土面距植株頂端分生點(diǎn)高度,地徑為距土面2.5~3.0"cm處橡膠苗直徑。試驗(yàn)結(jié)束時(shí),使用SPAD-502Plus葉綠素儀測(cè)量葉片的葉綠素含量,稱量法測(cè)量植株全株鮮質(zhì)量。使用萬深LA-S植物根系分析系統(tǒng)掃描并分析植株根系數(shù)據(jù)。烘干法測(cè)定地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量。采集盆栽土壤,參照《土壤農(nóng)化分析》[26]測(cè)定土壤主要理化指標(biāo)。
1.3" 數(shù)據(jù)處理
采用IBM SPSS Statistics 25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、方差分析,采用Origin 9.0軟件作圖。
2.1" 橡膠樹根際功能細(xì)菌的分離、促生功能驗(yàn)證和16S rDNA鑒定
從超高產(chǎn)橡膠樹根際土壤中共計(jì)分離純化菌株60株(表1)。其中,具有解磷功能的菌株有43株,占比71.67%;具有解鉀功能的菌株有48株,占比80.00%;具有固氮功能的菌株有48株,占比80.00%;具有產(chǎn)IAA能力的菌株有18株,占比30.00%;具有產(chǎn)鐵載體能力的菌株有30株,占比50.00%;具有產(chǎn)ACC脫氨酶活性的菌株有36株,占比60.00%;具有產(chǎn)乙偶姻能力的菌株有5株,占比8.33%。16S rDNA測(cè)序和比對(duì)結(jié)果表明,60株分離菌株可歸類為12個(gè)屬,其中Burkholderia 40株,占比66.67%,是分離菌株中的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)類群。其余分離菌株中,Paraburkholderia 4株;Caballeronia 3株,Cupriavidus 1株,Dyella 2株,Pseudomonas 1株,Silvania 3株,Enterobacter 1株,Escherichia 1株,Raoultella 1株,Pantoea 2株,Bacillus 1株。
2.2" 菌株的生理生化鑒定和系統(tǒng)發(fā)育分析
在具備解磷、解鉀和固氮3個(gè)基本養(yǎng)分增強(qiáng)能力的菌株中,選擇具有產(chǎn)IAA、產(chǎn)乙偶姻2項(xiàng)促生指標(biāo)的SYK24,以及具有產(chǎn)鐵載體、產(chǎn)IAA和ACC分解能力3項(xiàng)促生指標(biāo)的SYN37開展生理生化鑒定和后續(xù)盆栽促生試驗(yàn)驗(yàn)證。
在LB固體平板上,SYK24菌落呈白色,圓形,濕潤(rùn),邊緣整齊,直徑3.0~4.0 mm;SYN37菌落呈白色至淡黃色,圓形,濕潤(rùn),邊緣整齊,直徑1.5~2.0 mm(圖1)。SYK24和SYN37的生理生化鑒定結(jié)果見表2。SYK24在NaCl濃度5%以下,pH 4~10之間能夠良好生長(zhǎng)。SYN37在NaCl濃度3%以下,pH 4~9之間均能較好生長(zhǎng)(圖2)。
16S rDNA測(cè)序和對(duì)比結(jié)果表明,SYK24與E. huaxiensis 090008(MK049964)序列相似度最高,為99.64%,系統(tǒng)發(fā)育分析也顯示,SYK24與E. huaxiensis 090008親緣關(guān)系最為接近(圖3)。SYN37與B. pyrrocinia DSM10685(CP011503)序列相似度最高,為99.93%,在系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系上最為接近,聚為一簇(圖4)。結(jié)合生理生化鑒定結(jié)果,將SYK24鑒定為Enterobacter屬,將SYN37鑒定為Burkholderia屬。
2.3" SYK24和SYN37菌株對(duì)盆栽橡膠苗的促生效果驗(yàn)證
2.3.1 "SYK24、SYN37菌株處理對(duì)橡膠幼苗生長(zhǎng)和生物量的影響" SYK24菌株處理顯著促進(jìn)橡膠幼苗生長(zhǎng),提升了橡膠幼苗的全株生物量。SYK24處理的橡膠幼苗的株高增長(zhǎng)(39.22± 0.76)cm,地徑增長(zhǎng)(3.18±0.23)mm,分別較CK提高9.31%和31.95%。SYK24處理的橡膠幼苗的全株鮮質(zhì)量為(31.70±0.68)g,地上部分干質(zhì)量為(3.50±0.24)g,地下部干質(zhì)量為(5.76±0.70)g,分別較CK增長(zhǎng)12.89%、23.24%和22.81%(表3、表4、圖5)。
2.3.2 "SYK24和SYN37菌株處理對(duì)橡膠幼苗根系發(fā)育的影響" SYK24、SYN37均具有促進(jìn)橡膠苗根系發(fā)育的作用。SYK24、SYN37處理的橡膠幼苗的每株平均根系總長(zhǎng)度分別為(1587.91± 164.15)、(1531.52±100.80)cm,分別較對(duì)照增長(zhǎng)28.30%、23.74%。SYK24、SYN37的根系總表面積和根尖數(shù)量也高于CK,但未達(dá)到顯著性水平(表5)。
2.3.3" SYK24和SYN37菌株處理對(duì)盆栽橡膠幼苗土壤養(yǎng)分的影響" 土壤養(yǎng)分含量測(cè)定結(jié)果表明,SYK24處理的盆栽土壤除全磷、速效鉀較CK分別降低5.01%和18.98%外,對(duì)其他主要土壤養(yǎng)分含量無顯著影響。SYN37施用則大幅度消耗了土壤碳氮,其盆栽處理土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀分別較CK下降了31.39%、22.73%和13.03%(表6)。
在所有分離的60株橡膠樹根際可培養(yǎng)功能細(xì)菌中,Burkholderia有40株,占比66.67%。分離的Paraburkholderia、Caballeronia、Caballeronia與Burkholderia同屬Burkholderiaceae科,該科菌株共計(jì)48株,占分離菌株的80.00%。Burkholderia及其近緣屬是橡膠樹根際土壤中的功能細(xì)菌的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)類群。Burkholderia細(xì)菌對(duì)酸性條件具有較好的耐受性[27],是熱帶植物根際、非根際土壤環(huán)境中的常見菌屬[28]。該屬成員具有多樣化的代謝通路和次級(jí)代謝產(chǎn)物[29],除溶磷、解鉀和固氮等營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化能力外,還具有產(chǎn)鐵載體、IAA、ACC脫氨酶、氫氰酸、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)等植物激素和抗生素等能力,是一類常見的植物益生菌類群[30-31]。分離菌株中的Silvania、Escheri-chia、Raoultella、Pantoea和Enterobacter同屬Enterobacterales科,菌株數(shù)量共計(jì)8株,占比13.33%,是菌株的第二大優(yōu)勢(shì)類群。其中,Enterobacter細(xì)菌廣泛分布于水體、土壤、植物根際和人類腸道等多種環(huán)境中,該屬細(xì)菌成員具有提高宿主生物量、增強(qiáng)宿主的適應(yīng)性、抗鹽脅迫
和抗重金屬脅迫等能力[32],被證明對(duì)水稻[33]、小麥[34]、大豆[35]、甘蔗[36]等多種作物的生物量和產(chǎn)量增長(zhǎng)以及抗逆性提升具有顯著促進(jìn)作用。如從水稻根際分離E. asburiae D2菌株不僅提升了水稻幼苗在鹽堿脅迫的耐受性,植株的株高、根長(zhǎng)、地下部干質(zhì)量和地上部干質(zhì)量也分別較對(duì)照增長(zhǎng)18.1%~34.7%、25.9%~57.1%、57.1%~150%和17.3%~50.4%[37]。根際促生菌E. cloacae Rs-2除提升玉米幼苗的生物量外,可通過增強(qiáng)植株對(duì)土壤養(yǎng)分的利用效率從而減少50%的化肥施用量[38]。
不同植物釋放的根系分泌物具有差異性,可以通過根系釋放特異性的碳水化合物、有機(jī)酸、脂肪酸、氨基酸、黃酮、多酚,甾醇等物質(zhì)[39],從而選擇性招募特定類型的根際細(xì)菌,以獲得所需的根際微生物類群的功能性狀[40]。這意味著,從特定宿主植物根際篩選的促生菌在對(duì)宿主物種施用時(shí)可能比從其他植物根際獲得的促生菌具備更強(qiáng)的定殖優(yōu)勢(shì),能夠更好地發(fā)揮作用[41]。另外,我國(guó)主要植膠區(qū)位于海南、云南等熱帶酸性土壤地區(qū)[42],這也要求橡膠樹根際促生菌對(duì)低pH具有一定的耐受能力,從而在施用后的土壤中始終保持較高活性以利于定殖。本研究從云南超高產(chǎn)橡膠樹根際土壤環(huán)境中篩選的菌株Enterobacter sp. SYK24,在pH 4~10之間,NaCl濃度5%以下條件均能夠良好生長(zhǎng),能夠適應(yīng)多數(shù)南方酸性紅壤環(huán)境。SYK24菌株具有解磷、解鉀、固氮、產(chǎn)IAA和產(chǎn)乙偶姻等促生能力。盆栽試驗(yàn)也證明,SYK24處理的橡膠幼苗的全株鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量分別較對(duì)照增長(zhǎng)12.89%、23.24%和22.81%,對(duì)植株生長(zhǎng)具有良好促進(jìn)作用,具有較好應(yīng)用潛力。
Burkholderia sp. SYN37灌根處理對(duì)橡膠幼苗的根系發(fā)育具有促進(jìn)作用,提高了根系總長(zhǎng)度,但植株地上地下部干物質(zhì)積累與對(duì)照相比無顯著差異。根際促生菌主要為富營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌,具有較高的最大生長(zhǎng)速率,需要依靠植物根際分泌物、植物凋落物分解殘?bào)w等物質(zhì)作為外源碳源、氮源等進(jìn)行異養(yǎng)生長(zhǎng)[39, 43]。當(dāng)菌株代謝能力過快,所處環(huán)境輸入的碳源、氮源等物質(zhì)供給不能滿足需求時(shí),則需要消耗土壤中原有養(yǎng)分以供生長(zhǎng)繁殖。SYN37處理的土壤有機(jī)質(zhì)、土壤總氮等土壤養(yǎng)分下降幅度較大,表明該菌株可能具有較高的代謝活性,大量消耗了土壤養(yǎng)分,這對(duì)植株生長(zhǎng)存在不利影響。盡管該菌株具備解磷、解鉀、固氮、產(chǎn)鐵載體、產(chǎn)IAA和ACC分解等促生能力,對(duì)植株根系發(fā)育也有一定促進(jìn)作用,但對(duì)定殖環(huán)境過高的營(yíng)養(yǎng)需求和消耗可能壓制了其對(duì)植株的促生作用。
從超高產(chǎn)橡膠樹根際土壤分離純化菌株60株,并對(duì)分離菌株的解磷、解鉀、固氮能力以及產(chǎn)IAA、產(chǎn)鐵載體、產(chǎn)ACC脫氨酶和產(chǎn)乙偶姻等促生特性進(jìn)行鑒定。16S rDNA測(cè)序和比對(duì)結(jié)果表明,分離菌株可歸類為12個(gè)屬,其中Burkholderia菌株占比66.67%,是絕對(duì)優(yōu)勢(shì)類群。盆栽促生試驗(yàn)表明,菌株SYK24對(duì)橡膠幼苗的生長(zhǎng)具有顯著促進(jìn)作用,其全株鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量分別較對(duì)照顯著提高12.89%、23.24%和22.81%。生理生化分析表明該菌株具有可在NaCl濃度5%以下,pH 4~10之間正常生長(zhǎng),環(huán)境適應(yīng)性良好,具有較好的潛在應(yīng)用價(jià)值。研究結(jié)果為橡膠樹專用微生物功能菌劑的開發(fā)應(yīng)用提供菌種資源。
參考文獻(xiàn)