齊玉璽,張琇*,楊國(guó)平,3,朱娟娟,沈婷婷,季鴻飛,吳凱華

人參地微桿菌S4的發(fā)酵條件優(yōu)化及其鹽堿脅迫下對(duì)水稻幼苗的促生作用

齊玉璽1,2,張琇1,2*,楊國(guó)平1,2,3,朱娟娟1,沈婷婷1,2,季鴻飛1,2,吳凱華1,2

1. 北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院, 寧夏 銀川 750021 2. 寧夏特殊生境微生物資源開(kāi)發(fā)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 寧夏 銀川 750021 3. 寧夏五豐農(nóng)業(yè)科技有限公司, 寧夏 銀川 750021

自然界存在著可促進(jìn)作物耐鹽堿的菌株，為獲得可提高水稻適應(yīng)于鹽堿地種植的生物菌劑，本研究以人參地微桿菌S4（S4）為對(duì)象，采用搖瓶發(fā)酵優(yōu)化的方式，設(shè)計(jì)單因素與正交實(shí)驗(yàn)，研究碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽組分及pH、溫度、轉(zhuǎn)速、接種量對(duì)S4發(fā)酵的影響；將發(fā)酵優(yōu)化后條件在5 L發(fā)酵罐中進(jìn)行小試試驗(yàn)；測(cè)定水培14 d后不同處理下水稻幼苗的生理指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該菌株最適生長(zhǎng)培養(yǎng)基為蔗糖0.7%、酵母浸出粉1.2%、MgSO40.2%，最適起始pH值為8，最適生長(zhǎng)溫度為24 ℃，最佳接種量為5%，最佳轉(zhuǎn)速為220 r/min。小試發(fā)酵優(yōu)化后比優(yōu)化前菌體生長(zhǎng)量提高了7.09倍。S4菌液浸種后對(duì)鹽堿脅迫下的水稻有明顯的促生作用，株高、鮮重及SOD、CAT、POD、Pro顯著提高，而MDA含量顯著降低。研究結(jié)果可為S4菌的規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

人參地微桿菌; 發(fā)酵優(yōu)化; 水稻; 促生作用

土壤鹽漬化是一個(gè)全球性的環(huán)境問(wèn)題，鹽堿土的年增長(zhǎng)率約為1.0×106～1.5×106hm2[1]。土壤鹽漬化會(huì)抑制植物的光合作用、影響相關(guān)酶活性及代謝途徑使作物產(chǎn)量減少[2-4]。目前，我國(guó)鹽堿地所占面積約為3.6×107hm2，占我國(guó)耕地總面積的4.88%[5]，鹽堿地利用極其困難，合理開(kāi)發(fā)利用鹽堿地，對(duì)于提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力具有重要意義[6,7]。

中國(guó)是世界最大的水稻生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)[8]。水稻是可以種植在鹽堿地的先鋒作物，但是在鹽堿地生長(zhǎng)會(huì)降低水稻產(chǎn)量和品質(zhì)[9,10]。許多研究表明，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根際細(xì)菌（Plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）可以誘導(dǎo)植物建立抗鹽堿或耐鹽堿機(jī)制，提高植物在鹽堿脅迫下的生存能力[2,3]。PGPR已成為土壤微生物學(xué)研究的熱點(diǎn)，也是生態(tài)學(xué)和植物抗逆性研究的熱點(diǎn)之一[11]，但促進(jìn)水稻耐鹽堿的菌源較少，有關(guān)水稻耐鹽堿促生菌的發(fā)酵優(yōu)化及其性能鑒定研究鮮有報(bào)道。

本研究將人參地微桿菌S4菌進(jìn)行發(fā)酵條件優(yōu)化，并在5 L自動(dòng)發(fā)酵罐中進(jìn)行小試試驗(yàn)驗(yàn)證，初步研究S4菌浸種后對(duì)鹽堿脅迫下水稻的促生效應(yīng)，旨在為鹽堿地改良提供優(yōu)良菌源。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種 人參地微桿菌（）S4保藏于寧夏特殊生境微生物資源開(kāi)發(fā)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

水稻種子：品種寧粳51號(hào)。

1.1.2 基礎(chǔ)培養(yǎng)基 蛋白胨10.0 g，NaCl 5.0 g，牛肉膏3.0 g，蒸餾水1000 mL，pH 7.2[12]。

LB培養(yǎng)基：胰蛋白胨10 g/L，酵母浸粉5 g/L，NaCl 10 g/L，pH 7.2。

植物營(yíng)養(yǎng)液：常規(guī)植物營(yíng)養(yǎng)液為1000 mL蒸餾水中加入各種母液1 mL，高壓滅菌20 min；鹽堿脅迫營(yíng)養(yǎng)液為常規(guī)植物營(yíng)養(yǎng)液加200 mmol NaCl，用飽和Na2CO3溶液調(diào)至pH 8.5。蘇州科銘生物技術(shù)有限公司試劑盒。

1.2 主要儀器

TGL-20M高速冷凍離心機(jī)；UV-1000天美紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)；JLRX-800B-FB植物培養(yǎng)箱；MRS-9600TFU2L根系掃描儀；G-9S雙光束掃描型紫外分光光度計(jì)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 菌體生長(zhǎng)測(cè)定 通過(guò)全波長(zhǎng)掃描確定菌體最大吸光度，將待測(cè)發(fā)酵液離心后棄上清加入等體積蒸餾水，蒸餾水調(diào)零，測(cè)定吸光度，分析菌體生長(zhǎng)情況，通過(guò)平板計(jì)數(shù)法測(cè)定菌數(shù)[13,14]。

1.3.2 母液配制 將保存在平板的菌株活化后，將其置于LB培養(yǎng)基中，生長(zhǎng)條件為37 ℃、200 r/min，培養(yǎng)周期18 h，置于4 ℃冰箱，備用。

1.3.3 單因素培養(yǎng)基優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 培養(yǎng)基pH值為7.2，接種量為3%，在30 ℃和200 r/min培養(yǎng)18 h。碳源：添加0.3%的牛肉膏、半乳糖、麥芽糖、蔗糖、可溶性淀粉、木糖，空白對(duì)照（無(wú)碳源）[15]，將菌懸液進(jìn)行離心稀釋后測(cè)定OD400時(shí)該菌的吸光度，選出最適碳源后，按照0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%添加量，選出最佳碳源濃度；氮源：添加1%尿素、氯化銨、蛋白胨、酵母浸粉、胰蛋白胨、硝酸鉀、硫酸銨，空白對(duì)照（無(wú)氮源）[16]，將菌懸液進(jìn)行離心稀釋后測(cè)定OD400時(shí)該菌的吸光度，得出最佳氮源，按照0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%添加量，選出最佳氮源濃度；無(wú)機(jī)鹽：添加0.5%的NaCl、MgSO4、K2SO4、CoCl2、MnCl2，空白對(duì)照（不添加無(wú)機(jī)鹽），將菌懸液進(jìn)行離心稀釋后測(cè)定OD400處該菌的吸光度，找出對(duì)菌生長(zhǎng)效果最佳的無(wú)機(jī)鹽后，按照0%、0.1%、0.2%添加量，選出最佳無(wú)機(jī)鹽濃度。

1.3.4 培養(yǎng)基的正交實(shí)驗(yàn)在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將該菌OD值作為判斷依據(jù)。研究碳源、氮源及其無(wú)機(jī)鹽對(duì)S4菌生長(zhǎng)的作用。采取3因素3水平L9 (34)的正交實(shí)驗(yàn)得出最適合S4菌株生長(zhǎng)培養(yǎng)基的組合。

1.3.5 生長(zhǎng)條件優(yōu)化單因素實(shí)驗(yàn) 以培養(yǎng)基優(yōu)化為基礎(chǔ)，研究接種量、培養(yǎng)溫度、pH和轉(zhuǎn)速對(duì)該菌生長(zhǎng)的影響。

1.3.6 生長(zhǎng)條件優(yōu)化正交實(shí)驗(yàn) 以單因素實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究了接種量、pH、培養(yǎng)溫度、轉(zhuǎn)速等因素對(duì)S4菌生長(zhǎng)的影響。采用4因素3水平L9（34）進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

1.3.7 小試發(fā)酵 用發(fā)酵罐培養(yǎng)進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證搖瓶?jī)?yōu)化結(jié)果，將正交優(yōu)化所得最佳發(fā)酵培養(yǎng)條件和優(yōu)化前的發(fā)酵培養(yǎng)條件進(jìn)行5 L自動(dòng)發(fā)酵罐小試試驗(yàn)，每隔3 h記錄菌株的生長(zhǎng)情況，將該菌株在優(yōu)化前后的生長(zhǎng)情況進(jìn)行對(duì)比分析。優(yōu)化前培養(yǎng)條件為基礎(chǔ)培養(yǎng)基、溫度30 ℃、pH為7.2，接種量3%。

1.3.8 水稻幼苗的生理指標(biāo)測(cè)定 本次實(shí)驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理：鹽堿對(duì)照組：無(wú)S4菌浸種，鹽堿脅迫植物營(yíng)養(yǎng)液；鹽堿加菌浸種組：S4菌浸種，鹽堿脅迫植物營(yíng)養(yǎng)液（S4菌浸種方法為1×108cfu/mL菌懸液浸種）。將2個(gè)處理所需的種子在55 ℃水浴鍋浸種15 min，用酒精去除表面張力10 s，0.1%升汞進(jìn)行表面消毒30 s，無(wú)菌水清洗6次，消毒完成后對(duì)種子進(jìn)行不同處理，將不同處理的種子擺放于水瓊脂，待其發(fā)芽后移到滅菌的塑料瓶，塑料瓶中有300 g石子，60 mL不同處理的植物營(yíng)養(yǎng)液，放入植物光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)14 d后測(cè)定不同處理下水稻根長(zhǎng)、株高，將樣品液氮保存后存放于-80 ℃超低溫冰箱備用，用蘇州科銘試劑公司試劑盒測(cè)定水稻幼苗根部的超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、過(guò)氧化物酶(Peroxidase，POD)、過(guò)氧化氫酶（Catalase，CAT）、脯氨酸（Pro）、丙二醛(malondialdehyde，MDA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素培養(yǎng)基優(yōu)化結(jié)果

2.1.1 碳源對(duì)菌株生長(zhǎng)的影響 根據(jù)圖1(a)可得，蔗糖最有利于菌體生長(zhǎng)，空白組中菌株生長(zhǎng)量最低，實(shí)驗(yàn)得出蔗糖為最適合其生長(zhǎng)的碳源。(b)圖表明，當(dāng)蔗糖添加量為0.5%時(shí)，菌株的生長(zhǎng)最好。

圖1 最佳碳源及其濃度的確定

2.1.2 氮源對(duì)菌株生長(zhǎng)情況的影響 圖2 (a)表示在該菌株的生長(zhǎng)期間，使用不同的氮源等量替換基礎(chǔ)培養(yǎng)基的氮源，該菌的生長(zhǎng)情況。酵母浸粉為氮源時(shí)明顯優(yōu)于其他氮源和空白組。圖2（b）結(jié)果表明，當(dāng)最適氮源酵母浸粉為培養(yǎng)基中氮源時(shí)，其氮源添加量對(duì)該菌生長(zhǎng)的作用。其添加量1.2%時(shí)，菌株生長(zhǎng)最好。

圖2 最佳氮源及其濃度的確定

2.1.3 無(wú)機(jī)鹽對(duì)菌株生長(zhǎng)的影響 由圖3可以看出，沒(méi)有添加無(wú)機(jī)鹽的培養(yǎng)基與添加MgSO4的培養(yǎng)基菌體生長(zhǎng)情況好于加入NaCl、K2SO4、CoCl2、MnCl2的培養(yǎng)基。將MgSO4添加量0%、0.1%、0.2%作為正交實(shí)驗(yàn)的因素。

圖3 最佳無(wú)機(jī)鹽及其濃度的確定

2.2 最佳培養(yǎng)基的確定

以菌體OD值為生長(zhǎng)指標(biāo)，研究了碳源、氮源及無(wú)機(jī)鹽對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的作用。采用三因素三水平L9（34）正交實(shí)驗(yàn)得到該菌培養(yǎng)基的最佳組合。正交實(shí)驗(yàn)因素水平如表1所顯。

表1 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

2.2.1 生長(zhǎng)條件優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果 S4菌生長(zhǎng)情況如表2所示。

表 2 L9(34 )正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

由表2得出，極差值大小排序?yàn)锳＞C＞B，故對(duì)S4菌體生長(zhǎng)的影響因素蔗糖＞MgSO4＞酵母浸粉。通過(guò)圖表分析，A3 B3 C3的實(shí)驗(yàn)組合為最佳方案。

2.2.2 培養(yǎng)基優(yōu)化的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 將正交優(yōu)化所得到的最佳組合A3 B3 C3與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生長(zhǎng)情況最好的組合A3 B1 C3進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)正交結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，A3 B3 C3的菌濃度比A3 B1 C3提升了6×108cfu/mL。驗(yàn)證結(jié)果與正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合，故S4菌的最佳培養(yǎng)基配方為蔗糖0.7%，酵母浸粉1.2%，MgSO40.2%。

2.3 優(yōu)化培養(yǎng)條件的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 pH值對(duì)S4菌生長(zhǎng)的影響 以培養(yǎng)基正交優(yōu)化得到的結(jié)果為基礎(chǔ)，施加適量1 mol/L NaOH和1 mol/L HCl調(diào)至培養(yǎng)基pH為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0和10，接種體積3%，30 ℃，200 r/min，培養(yǎng)18 h，用UV光譜儀進(jìn)行細(xì)菌計(jì)數(shù)。如圖4所顯，在酸性和堿性環(huán)境中，不利于菌體生長(zhǎng)。當(dāng)pH值為8時(shí)，菌體生長(zhǎng)情況最佳。

圖4 pH值S4菌生長(zhǎng)的影響

2.3.2 S4菌在不同溫度下的生長(zhǎng)情況 由2.3.1所得，培養(yǎng)基的pH值為8，轉(zhuǎn)速為200 r/min，放置于15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃的搖床培養(yǎng)18 h，紫外分光光度法測(cè)菌體數(shù)量，生長(zhǎng)情況如圖5所顯。通過(guò)分析圖5得出，伴隨培養(yǎng)條件溫度升高，該菌數(shù)量增加，可是超過(guò)25 ℃溫度后，該菌數(shù)量減少。培養(yǎng)條件25 ℃時(shí)，菌體生長(zhǎng)情況最好。

圖5 溫度對(duì)S4菌生長(zhǎng)的影響

2.3.3 不同轉(zhuǎn)速對(duì)S4菌影響 以2.3.1和2.3.2的實(shí)驗(yàn)所得為基礎(chǔ)，觀察菌株在轉(zhuǎn)速為120 r/min、140 r/min、160 r/min、180 r/min、200 r/min、220 r/min條件下的生長(zhǎng)情況，紫外分光光度法測(cè)定菌OD值，生長(zhǎng)情況見(jiàn)圖6。由圖6可以看出，轉(zhuǎn)速設(shè)置為200 r/min時(shí)，菌株生長(zhǎng)情況最好。

圖6 轉(zhuǎn)速對(duì)S4菌生長(zhǎng)的影響

2.3.4 不同接種量對(duì)S4菌影響 以2.3.1、2.3.2和2.3.3的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，調(diào)至培養(yǎng)基pH值為8.0，搖床培養(yǎng)條件25 ℃，200 r/min，種子液按照接種量為2%、4%、6%、8%、10%和12%加入至優(yōu)化完成后的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)24 h。生長(zhǎng)情況見(jiàn)圖7。如圖7所示，在某一范圍下S4菌是伴隨接種量的提高，生長(zhǎng)量也隨之提高。該菌株接種量4%時(shí)，菌株的生長(zhǎng)量最高，接種量超過(guò)4%影響菌體生長(zhǎng)。

圖7 接種量對(duì)S4菌生長(zhǎng)的影響

2.4 生長(zhǎng)條件優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn) 根據(jù)以上單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得，以該菌的OD值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了接種量、pH值、轉(zhuǎn)速和溫度對(duì)S4菌株生長(zhǎng)的影響。根據(jù)四因素三水平L9（34）正交實(shí)驗(yàn)研究，得到了菌株最佳培養(yǎng)條件。正交實(shí)驗(yàn)的因素水平和實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

表3 L9(34 )正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

表4 L9(34 )正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

將正交優(yōu)化所得到的最佳組合A1 B2 C3 D3與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生長(zhǎng)情況最好的組合A1 B2 C3 D2 及初始發(fā)酵條件進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證，組合A1 B2 C3 D3的菌濃度達(dá)到3.7×109cfu/mL優(yōu)于組合A1 B2 C3 D2，并相較于初始發(fā)酵條件下菌體濃度3.44×108cfu/mL提高了10.76倍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與正交實(shí)驗(yàn)推斷相符合，得出S4菌生長(zhǎng)的最佳發(fā)酵條件為pH值8，溫度24 ℃，轉(zhuǎn)速220 r/min，接種量5%。

2.5 生長(zhǎng)曲線的測(cè)定

將菌株在最適條件進(jìn)行培養(yǎng)，間隔3 h取樣，離心后棄掉上清液，使用蒸餾水稀釋?zhuān)瑴y(cè)定菌株在400 nm處的OD值，記錄生長(zhǎng)曲線。圖8可見(jiàn)，培養(yǎng)9 h后進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，21 h后進(jìn)入穩(wěn)定期，36 h后進(jìn)入菌的衰亡期。

圖8 菌株生長(zhǎng)曲線

2.6 小試發(fā)酵試驗(yàn)

通過(guò)圖9可看出，S4菌在優(yōu)化后的培養(yǎng)條件中培養(yǎng)，菌體生長(zhǎng)量明顯高于在優(yōu)化前培養(yǎng)條件中的生長(zhǎng)量，利用5 L自動(dòng)發(fā)酵罐進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與搖瓶實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，較優(yōu)化前菌體生長(zhǎng)量提高了7.09倍，且在5 L發(fā)酵罐中培養(yǎng)的S4菌的生長(zhǎng)量高于搖瓶發(fā)酵的生長(zhǎng)量。

圖9 5L自動(dòng)發(fā)酵罐中優(yōu)化前后條件下菌株的生長(zhǎng)曲線

2.7 S4菌對(duì)鹽堿脅迫下水稻幼苗的促生作用

測(cè)定S4菌浸種對(duì)鹽堿條件下水稻生理指標(biāo)的影響，由圖10和表5可知：用S4菌浸種后鹽堿脅迫下的水稻幼苗相較于鹽堿對(duì)照處理有更好的生長(zhǎng)表現(xiàn)，檢驗(yàn)差異分析得出：除根長(zhǎng)與POD沒(méi)有得到顯著變化，株高、鮮重、SOD、CAT、Pro、MDA均有顯著性差異，鹽堿＋加菌浸種組的株高、鮮重、SOD、CAT、Pro相較于鹽堿對(duì)照組分別顯著提升了36.05%、13.88%、23.07%、16.88%、33.26%，MDA含量顯著下降了55.50%，表明該菌對(duì)水稻有明顯的促生作用，可以顯著提高水稻SOD、CAT、Pro含量，降低活性氧和過(guò)氧化氫過(guò)量引發(fā)的膜質(zhì)破壞，調(diào)節(jié)滲透壓，并減少有害物質(zhì)如MDA等的積累，增強(qiáng)水稻的抗氧化能力。

圖10 鹽堿＋加菌浸種后水稻幼苗生長(zhǎng)情況與鹽堿對(duì)照對(duì)比

表5 菌浸種對(duì)鹽堿脅迫下水稻幼苗的影響

3 討論

早在19世紀(jì)末期，根瘤菌就應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。植物促生菌能夠提高作物產(chǎn)量，施用植物促生菌劑成為解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題最有效手段之一，但是促生菌菌源稀缺，能夠提高耐鹽、堿作用的菌株更是稀缺。目前，已發(fā)現(xiàn)的PGPR大多數(shù)屬于芽孢桿菌屬、假單胞菌屬[17,18]等，但人參地微桿菌作為植物促生菌的研究尚屬少見(jiàn)。袁東等[19]研究表明在鹽脅迫下加植物促生菌可以增加水稻幼苗的根長(zhǎng)、株高、鮮重，提高SOD、POD、CAT酶的活性，清除過(guò)量的活性氧帶來(lái)的損傷；顯著提高了用于判定植物抗逆能力與受損程度的Pro含量，顯著降低決定膜損傷程度的MDA含量，與本研究鹽堿脅迫下加入S4菌水稻生理指標(biāo)變化結(jié)果相似。大部分植物促生菌研究目前還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，未能將促生菌進(jìn)行規(guī)?；l(fā)酵，應(yīng)用于田間試驗(yàn)，本研究對(duì)人參地微桿菌S4進(jìn)行發(fā)酵優(yōu)化為后續(xù)進(jìn)行的大田實(shí)驗(yàn)和促生菌菌劑生產(chǎn)提供理論依據(jù)[20,21]。

4 結(jié)論

（1）S4菌株最適生長(zhǎng)培養(yǎng)基為蔗糖7.0 g/L、酵母浸出粉12 .0 g/L、MgSO42.0 g/L；最適培養(yǎng)條件為pH 8.0，溫度24 ℃，轉(zhuǎn)速220 r/min，接種量5%；培養(yǎng)9 h達(dá)到對(duì)數(shù)期，在生長(zhǎng)18 h菌株活力旺盛；正交優(yōu)化條件可用于5 L發(fā)酵罐中進(jìn)行小試發(fā)酵，菌體產(chǎn)量較高；

（2）水培實(shí)驗(yàn)顯示用S4菌株浸種后水稻幼苗在鹽堿條件下的根長(zhǎng)、株高、鮮重、SOD、POD、CAT、Pro均高于對(duì)照組，MDA含量低于對(duì)照組，鹽堿＋加菌浸種組的株高、鮮重、SOD、CAT、Pro相較于對(duì)照組，分別顯著提高36.05%、13.88%、23.07%、16.88%、33.26%，MDA含量顯著降低55.50%。

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Optimization of Fermentation Conditions of Strain S4 and Its Growth-promoting Effect on Rice Seedlings under Saline Alkali Stress

QI Yu-xi1,2, ZHANG Xiu1,2, YANG Guo-ping1,2,3, ZHU Juan-juan1, SHEN Ting-ting1,2, JI Hong-fei1,2, WU Kai-hua1,2

1.750021,2750021,3750021,

There are strains that can promote the salt tolerance of crops in nature. In order to obtain biological agents that can improve the adaptability of rice to plant in saline alkali land,S4 was selected to study in this paper.The carbon source, nitrogen source, inorganic salt components in culture media of strain S4 and pH, temperature, rotating speed, inoculation amount etc were optimized by shaking flask with single factor and orthogonal experiment. The conditions after fermentation optimization were tested in a 5 L fermentor; The physiological indexes of rice seedlings under different treatments after 14 days of hydroponic culture were measured. The results indicated that the optimum growth medium of strain S4 was sucrose 0.7 %, yeast extract powder 1.2 %, MgSO40.2 %, the optimum initial pH was 8, the optimum growth temperature was 24 ℃, the optimum inoculation amount was 5%, and the optimum rotation speed was 220 r/min. The cell quantity after fermentation optimization was 7.09 times higher than that before fermentation optimization. After soaking seeds in the bacterial suspension of strain S4, it can significantly promote the growth of rice under salt and alkali stress. The height, fresh weight of rice seedlings and the activities of SOD, CAT, POD and Pro in rice seedlings increased significantly, while the content of MDA in rice seedlings decreased remarkably. The results could lay a foundation for the large-scale culture and application of strain S4.

; fermentation optimization; rice; growth-promoting effect

Q815

A

1000-2324(2022)05-0719-09

2022-04-14

2022-05-20

國(guó)家自然科學(xué)基金(32060424);寧夏銀川市科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2022NY04);國(guó)家民委中青年英才計(jì)劃項(xiàng)目(2016)

齊玉璽(1998-),男,在讀研究生,研究方向:微生物生態(tài)學(xué). E-mail:2665711327@qq.com

通訊作者:Author for correspondence.E-mail:zhangxiu101@aliyun.com