摘 要:【目的】從油茶根際土壤中篩選得到一株高效解磷細菌,研究其解磷特性及對油茶生長的影響?!痉椒ā坷脽o機磷選擇培養(yǎng)基進行解磷菌的篩選,觀察其性狀并確定其分類地位;測定其生長曲線,確定菌株生長最佳時間;利用功能性選擇培養(yǎng)基測定菌株的固氮、解鉀、解蛋白酶、解纖維素酶、解淀粉酶、產(chǎn)鐵載體能力,并測定其分泌IAA的含量,將其與油茶炭疽病病原菌進行拮抗試驗,研究其是否具有抗病能力;確定菌株耐鹽性、最適生長的氮、碳源以及磷酸鈣添加量;將解磷菌發(fā)酵液通過灌根和葉面噴施2種方式處理盆栽油茶,測定解磷菌對油茶葉片PAL、PPO、POD酶活性、土壤脲酶、土壤酸性磷酸酶活性以及土壤有效磷含量的影響?!窘Y(jié)果】篩選得到高效解磷菌株CSUFT-GXP-084,其D/d值為3.67,溶磷量為60.35 mg/L,分子鑒定確定其為北澳伯克霍爾德氏菌Burkholderia territorii,該菌株具有固氮、解蛋白酶、產(chǎn)鐵載體能力,分泌IAA的含量為4.42 mg/L,對油茶炭疽病的5種病原菌的生長均具有抑制作用;菌株CSUFT-GXP-084鹽耐受范圍在0~5%,最適菌株CSUFT-GXP-084發(fā)揮解磷能力的氮、碳源分別為硫酸銨和蔗糖,最適磷酸鈣添加量為2 g/L。CSUFT-GXP-084菌液葉面噴施對油茶葉片的PAL、PPO、POD活性影響較大,灌根對土壤中的脲酶以及酸性磷酸酶活性影響較大。菌液灌根和葉片噴施處理后土壤中的有效磷含量分別較CK提升了1.58倍、1.70倍?!窘Y(jié)論】菌株CSUFT-GXP-084具有高效解磷能力,能夠提高油茶葉片酶活性、土壤酶活性以及土壤有效磷含量,可應(yīng)用于微生物菌肥以及菌劑的制備。
關(guān)鍵詞:解磷菌;解磷特性;油茶;北澳伯克霍爾德氏菌;有效磷含量
中圖分類號:S794.4 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1673-923X(2024)10-0094-11
基金項目:“十四五”國家重點研發(fā)計劃項目(2023YFD1401302);廣西自籌經(jīng)費林業(yè)科技項目(桂林科研[2022ZC]第28號);湖南省油茶產(chǎn)業(yè)科研示范項目(湘財資環(huán)指[2023]66號);省級林業(yè)科技攻關(guān)與創(chuàng)新項目(XLKY202321)。
Screening of high-efficiency phosphorus-solubilizing bacteria in the rhizosphere of Camellia oleifera and their phosphorus solubilizing characteristics
XUE Yi1, LUO Dun2, ZHOU Guoying1, LIU Jun’ang1, DENG Xiaojun1,3
(1. a. Hunan Provincial Key Laboratory for Control of Forest Diseases and Pests; b. Key Laboratory of National Forestry and Grassland Administration on Control of Artificial Forest Diseases and Pests in South China; c. Key Laboratory of Cultivation and Protection for NonWood Forest Trees, Ministry of Education, Central South University of Forestry Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2. Guangxi State-owned Bobai Forest Farm, Yulin 537600, Guangxi China; 3. Guangxi Forestry Research Institute, Nanning 530002, Guangxi, China)
Abstract:【Objective】A strain of highly efficient phosphorus-solubilizing bacteria was isolated from the rhizosphere soil of Camellia oleifera, and its phosphorus-solubilization characteristics and effects on the growth of C. oleifera were investigated.【Method】Inorganic phosphorus selection medium was used for the screening of the phosphorus-solubilizing bacteria. The morphological characteristics were observed, and the taxonomic status was determined. The growth curve was determined to identify the optimal growth time of the strain. Functional selection medium was used to determine the strain’s ability of nitrogen fixation, potassium solubilization, protease solubilization, cellulase solubilization, amylase solubilization, and iron-producing carriers, as well as to determine the content of its secretion of indole-3-acetic acid (IAA). Antagonistic experiments against the pathogen of Camellia anthracnose were conducted to evaluate its disease resistance. The optimal salt concentration, suitable nitrogen and carbon sources and optimal calcium phosphate addition were determined. The fermented broth of the phosphate-solubilizing bacteria was applied to potted C. oleifera through root irrigation and foliar spraying, and the activities of phenylalanine ammonialyase (PAL), polyphenol oxidase (PPO), peroxidase (POD) in leaves, as well as urease and acid phosphatase activities in the soil and soil content of effective phosphorus, were measured.【Result】The efficient phosphate-solubilizing strain CSUFT-GXP-084 was isolated, with a D/d value of 3.67. The dissolved phosphorus content was 60.35 mg/L. Molecular identification confirmed it as Burkholderia territorii. The strain exhibited nitrogen fixation, protease, and iron carrier production ability, with an IAA secretion content of 4.42 mg/L. It inhibited the growth of five kinds of pathogens causing anthracnose in C. oleifera. Additionally, the salt tolerance range of strain CSUFT-GXP-084 was 0 %~5 %. The most suitable nitrogen and carbon sources for the phosphorus solubilization ability of the strain CSUFT-GXP-084 were ammonium sulfate, and the optimal amount of calcium phosphate was 2 g/L. Foliar spraying of the CSUFT-GXP-084 bacterial solution had greater effects on the PAL, PPO, and POD activities of the oil tea leaves, while root irrigation had greater effects on urease and acid phosphatase activities in the soil. The effective phosphorus content in the soil increased by 1.58 times and 1.70 times compared with CK after the root irrigation and leaf spraying treatments, respectively.【Conclusion】The strain CSUFT-GXP-084 demonstrates a high phosphorus solubilization ability, enhancing enzyme activity of C. oleifera leaves, soil enzyme activity, and effective phosphorus content in the soil; thus, it holds potential applications in microbial fertilizers and biocontrol agents.
Keywords: phosphorus-solubilizing bacteria; phosphorus solubilization characteristics; Camellia oleifera; Burkholderia territorii; available phosphorus content
油茶Camellia oleifera作為我國種植面積最大、產(chǎn)油量最高的木本油料作物,擁有較高的生態(tài)和經(jīng)濟價值。現(xiàn)如今農(nóng)業(yè)上為使作物能夠有效吸收磷,在生產(chǎn)過程中大量施用磷肥,但植物對磷肥的轉(zhuǎn)化吸收效率只有5.0%~25.0%[1],施肥過后大量的無機磷酸鹽肥料在土壤中迅速固定化,轉(zhuǎn)化為無效磷累積在土壤中[2],其余大部分磷元素還會迅速轉(zhuǎn)化為土壤中不溶的物質(zhì),使植物無法利用[3]。因此,如何提高油茶土壤磷素有效性,減少磷肥施用是亟待解決的問題。
磷在自然界中以多種有機磷和無機磷的形式存在,但主要以不溶或極難溶的無機磷形式存在[4],在植物的生長發(fā)育、抗逆性和產(chǎn)量品質(zhì)等方面發(fā)揮著重要的作用[5]。土壤中存在大量微生物,其中解磷微生物(Phosphate solubilizing microorganisms, PSM)的解磷能力被認(rèn)為是與植物磷營養(yǎng)相關(guān)的最重要的性狀之一。解磷菌可以將難溶性磷分解為能夠被植物吸收利用的有效磷。根據(jù)研究得知,解磷菌主要有芽孢桿菌屬Bacillus、根瘤菌屬Rhizobium、假單胞菌屬Pseudomonas、伯克霍爾德氏菌屬Burkholderia等 [6-7]。這一大類微生物可以通過釋放磷酸酶、有機酸以及降低土壤pH值的方式,將土壤難溶性磷溶解為有效磷來促進植物對磷元素的吸收,它在土壤磷循環(huán)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[8]。
目前大多是從農(nóng)作物土壤分離解磷微生物。本研究從廣西國有博白林場內(nèi)采集油茶根際土壤進行解磷細菌的分離篩選,并從中篩選出一株具有高效解磷能力的細菌,對其解磷特性進行分析,利用其發(fā)酵液施用到油茶盆栽上后,分析其對油茶葉片酶活性和盆栽土壤酶活性以及土壤有效磷含量的影響,以期為油茶微生物功能菌肥及菌劑的研制提供優(yōu)良的種質(zhì)資源和科學(xué)理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 土壤樣品采集
土壤樣品于2023年3月采自廣西壯族自治區(qū)玉林市博白縣國有博白林場油茶種植區(qū)5~8年生油茶根際。
1.2 培養(yǎng)基
PKO無機磷培養(yǎng)基:葡萄糖 10.0 g、(NH4)2 SO4 0.5 g、NaCl 0.3 g、MgSO4·7 H2 O 0.3 g、FeSO4·7 H2 O 0.03 g、MnSO4·4 H2 O 0.03 g、KCl 0.3 g、Ca3(PO4)2 2 g、酵母提取粉0.5 g、瓊脂 18.0 g、去離子水定容至1 L。去瓊脂為PKO無機磷液體培養(yǎng)基。
LB培養(yǎng)基:胰蛋白胨10.0 g、酵母提取物5.0 g、NaCl 10.0 g、瓊脂18.0 g,加去離子水定容至1 L。去瓊脂為LB液體培養(yǎng)基。
1.3 菌株的分離初篩及解磷能力測定
取油茶根際土壤5 g,加入45 mL的無菌水后放入振蕩箱中振蕩30 min后進行系列梯度稀釋,分別吸取10-4、10-5、10-6 3個梯度的土壤懸液100 μL涂布至PKO無機磷固體培養(yǎng)基上,置于30 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)倒置培養(yǎng)5 d后,挑選出具有解磷圈的菌落,純化后編號于4 ℃保藏備用。
將獲得的解磷菌活化后,接種至PKO固體培養(yǎng)基培養(yǎng),通過測定菌株的D/d(溶磷圈直徑/菌落直徑)值來初步確定菌株的解磷能力。選取D/d值較大的菌株接種于PKO無機磷液體培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)后,采用鉬銻抗比色法[9]測定上清液中的有效磷含量。
1.4 菌株的微生物學(xué)鑒定
1.4.1 形態(tài)學(xué)特征觀察
采用稀釋涂布法將解磷菌涂布在LB固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)至長出單菌落,觀察菌株單菌落的生長情況及菌落特征,并對菌株進行革蘭氏染色。
1.4.2 基于16s rDNA基因系列測定的系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建
利用細菌16s rDNA的通用引物對菌株基因進行PCR擴增后將產(chǎn)物送往上海生工生物工程有限公司測序,將所得序列在NCBI數(shù)據(jù)庫中與已知菌株序列進行BLAST同源性分析對比,后通過MEGA11軟件構(gòu)建菌株系統(tǒng)發(fā)育樹,確定其分類學(xué)地位。
1.5 菌株生長曲線測定
將菌株種子液按1%接種量接種至LB液體培養(yǎng)基中,以不接種菌液的LB液體培養(yǎng)基為對照,一起置于30 ℃,180 r/min恒溫搖床振蕩培養(yǎng),每2 h測定發(fā)酵液OD600值并繪制生長曲線。
1.6 菌株促生能力測定
采用阿須貝氏無氮固體培養(yǎng)基、鉀細菌篩選固體培養(yǎng)基、蛋白酶活性測定固體培養(yǎng)基、淀粉水解固體培養(yǎng)基、纖維素固體培養(yǎng)基、MSA-CAS固體培養(yǎng)基測定菌株相應(yīng)能力。IAA含量測定采用Salkowski比色法進行定量測定[10]。
1.7 菌株對油茶炭疽病的抑菌譜測定
將解磷菌株與油茶炭疽病的主要致病病原菌果生刺盤孢Colletotrichum fructicola、膠孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides、暹羅刺盤孢Colletotrichum siamense、山茶刺盤孢Colletotrichum camelllae、卡瓦刺盤孢Colletotrichum kahawae進行平板抑菌試驗后計算抑菌率:抑菌率=(D- d)/ D×100%。
1.8 菌株的耐鹽性測定
配置鹽濃度分別為0、1%、3%、5%、7%的 LB液體培養(yǎng)基,菌液接種量為1%,以不接種菌液的LB液體培養(yǎng)基為對照,30 ℃,180 r/min振蕩培養(yǎng)24 h后測定OD600值。
1.9 不同氮源、碳源不同磷酸鈣添加量對菌株解磷能力的影響
以PKO無機磷液體培養(yǎng)基(氮源為硫酸銨)為基礎(chǔ),后分別以葡萄糖、淀粉、蔗糖為碳源;以PKO無機磷液體培養(yǎng)基(碳源為葡萄糖)為基礎(chǔ)分別以硫酸銨、氯化銨、硝酸銨為氮源,接種量1%,以不接種為對照,30 ℃,180 r/min培養(yǎng)5 d,分別測定溶液中有效磷含量[11]及pH值。
以PKO無機磷液體培養(yǎng)基為基礎(chǔ),分別添加2、4、6、8、10、12 g/L Ca3(PO4)2為磷源,按1%的接種量,以不接種為對照,于30 ℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)5 d,測定菌液中的有效磷含量及pH值。
1.10 施用方式對葉片酶活性、土壤酶活性和磷含量的影響
分別用菌株發(fā)酵液(含菌量為108 CFU/ mL)對盆栽油茶進行葉面噴施(PY)與灌根(GG)兩種處理,不施加菌液(CK)為對照,采用格銳思植物酶活試劑盒測定葉片過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性。
研究表明,在不施磷水平下施用解磷菌劑,土壤的酶活性高于施磷水平[12],本研究使用格銳思土壤酶活試劑盒測定解磷菌處理過后的土壤酸性磷酸酶(S-ACP)、土壤脲酶(S-UE)活性,使用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法[13]測定土壤有效磷含量。
1.11 數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)采用Excel 2016和SPSS 26.0軟件統(tǒng)計分析,用MEGA11和Origin軟件作圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 根際解磷菌的篩選及解磷能力測定
根據(jù)菌株D/d的值初步篩選10株代表菌株,其D/d值在1.13~3.67之間,其培養(yǎng)液中有效磷含量在13.10~60.35 mg/L之間(表1)。其中菌株CSUFT-GXP-084的D/d值及可溶性磷含量分別為3.67、60.35 mg/L,綜合解磷菌株的定性及定量指標(biāo)后選擇菌株CSUFT-GXP-084作進一步研究。
2.2 菌株的微生物學(xué)鑒定
2.2.1 形態(tài)學(xué)鑒定
菌株CSUFT-GXP-084,在LB固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)48 h后菌落呈黃色圓潤飽滿不透明狀,表面濕潤有光澤,邊緣光滑整齊,凸起狀,菌落黏稠易挑起,背面平整光滑無褶皺,菌落伴有糯米香味,為革蘭氏陰性菌(圖2)。
2.2.2 基于16S rDNA基因系列測定的系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建
經(jīng)PCR擴增后得到菌株CSUFT-GXP-084的16 S rDNA序列全長為1 438 bp,將該序列在NCBI數(shù)據(jù)庫進行同源性比對,利用MEGA11軟件Neighbor-Joining法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(圖3),結(jié)果顯示,該菌株序列與北澳伯克霍爾德氏菌Burkholderia territorii同源性最高,其相似度達99%,故可確定菌株CSUFT-GXP-084為北澳伯克霍爾德氏菌。
2.3 菌株生長曲線測定
菌株CSUFT-GXP-084在0~4 h內(nèi)為生長延緩期,此時菌株繁殖生長速度慢,OD600值上升幅度較小;4~14 h內(nèi)菌株處于對數(shù)生長期,培養(yǎng)基里菌株繁殖生長速度快;14 h后菌株處于生長穩(wěn)定期(圖4)。
2.4 菌株促生能力測定
根據(jù)試驗結(jié)果可知,CSUFT-GXP-084不僅具有較強解磷能力,還具有固氮、解蛋白酶、產(chǎn)鐵載體(圖5)以及分泌IAA的能力,菌株分泌IAA含量為4.42 mg/L(表2)。
2.5 菌株對油茶炭疽病的抑菌譜測定
根據(jù)實驗結(jié)果可知(圖6),CSUFT-GXP-084對油茶炭疽病病原菌C. fructicola、C. gloeosporioides、C. siamense、C. camelllae、C. kahawae的生長均有抑制作用,抑菌率在24.76%~35.45%(表3)。
2.6 菌株的耐鹽性測定
菌株的OD600值隨著NaCl含量的增加而減小。菌株CSUFT-GXP-084的耐鹽性范圍在0~3%,在此范圍內(nèi)生長良好,在NaCl濃度為5%時, OD600值增長不明顯,菌株的生長受到了極大的抑制,當(dāng)NaCl濃度為7 %時,OD600值不增長,菌株的生長完全受到了抑制(圖7)。
2.7 不同氮源、碳源及不同磷酸鈣添加量對菌株解磷能力的影響
不同的氮碳源對解磷菌解磷能力的影響有顯著差異,以硫酸銨、氯化銨、硝酸銨為氮源下菌株CSUFT-GXP-084培養(yǎng)液中的有效磷含量分別為57.50、43.19和19.79 mg/L,培養(yǎng)液pH分別為6.56、6.46和9.47,結(jié)果表明菌株CSUFT-GXP-084的最適解磷氮源為硫酸銨(圖8a)。
當(dāng)碳源為葡萄糖和蔗糖時,培養(yǎng)液中的有效磷含量分別為54.99 mg/L、59.72 mg/L,其培養(yǎng)液的pH分別為7.05、6.43,說明葡萄糖和蔗糖有利于菌株解磷;以淀粉為碳源的菌株培養(yǎng)液中的有效磷含量為35.82 mg/L,pH值為10.27,菌株的解磷能力明顯降低。研究結(jié)果顯示最適CSUFTGXP-084解磷的碳源為蔗糖(圖8b)。
當(dāng)添加2 g/L的磷酸鈣時,菌株的解磷能力最強(圖9),發(fā)酵液中的有效磷含量為62.29 mg/L,此時培養(yǎng)液中的pH值為6.91,而當(dāng)磷酸鈣的添加量為4 g/L時抑制的菌株的解磷能力,發(fā)酵液中的有效磷含量下降到35.15 mg/L,隨著磷酸鈣含量的增加,菌株培養(yǎng)液中的有效磷含量降低,而發(fā)酵液的pH值則升高,說明高磷酸鈣含量,會抑制菌株的產(chǎn)酸能力,從而使菌株的解磷能力降低。
2.8 不同施用方式對葉片酶活性、土壤酶活性和磷含量的影響
將解磷菌株發(fā)酵液通過灌根和葉面噴施2種方式處理盆栽油茶后均對油茶葉片酶活性產(chǎn)生了影響(表4)。在灌根處理中,接種后的第14天,葉片PAL活性急劇升高;葉片的POD活性在第5天時達最大值;葉片的PPO活性在第7天達到最大值。
在葉片噴施處理后第1天葉片的PAL活性已經(jīng)顯著升高,處理后的14天內(nèi)仍然持續(xù)升高;葉片的POD活性在第5天時達最大值,后開始降低;葉片的PPO活性在第7天時達最大值,后開始急劇下降。灌根與葉面噴施2種方式均能提高油茶葉片的酶活性,但葉面噴施的效果顯著高于灌根處理的效果。
施加解磷菌發(fā)酵液對油茶盆栽土壤酸性磷酸酶活性(圖10a)和土壤脲酶活性(圖10b)都產(chǎn)生了顯著的影響,通過灌根和葉面噴施CSUFTGXP-084發(fā)酵液對土壤的酸性磷酸酶活性均有提高,灌根處理后,盆栽土壤的酸性磷酸酶活性在第3天升至162.504 mol/h/g,較CK提升約1.75倍;葉面噴施后第3天,土壤酸性磷酸酶活性為115.860 mol/h/g,較CK提升約1.24倍,灌根處理下的土壤酸性磷酸酶活性變化較葉面噴施處理顯著;灌根和葉面噴施處理均不同程度上提高了土壤脲酶的活性,在施加解磷菌菌液后第14天時,灌根處理和葉面噴施處理的土壤脲酶分別升至126.993、135.828 μg/d/g,分別較CK提升了約1.37倍和1.47倍,灌根處理下的土壤脲酶活性變化和葉面噴施處理下土壤脲酶變化不顯著。
在施加解磷菌第3天時,土壤的有效磷含量較CK已經(jīng)有明顯升高,第7天時灌根和葉面噴施處理的土壤有效磷含量分別為63.016、67.449 mg/kg,較CK分別提升了1.58倍、1.70倍,此時灌根和葉面噴施處理后的土壤有效磷含量達最大值,在處理后的第14天,2種處理土壤有效磷含量開始下降(圖11),說明解磷菌能夠把土壤中的難溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶性磷。
3 討 論
根際是“植物的第二基因組”,富集于根際的微生物群落復(fù)雜多樣,與植物的生長和健康密切相關(guān)[14]。本研究從油茶根際土壤中分離篩選得到一株高效解磷菌CSUFT-GXP-084,經(jīng)鑒定為北澳伯克霍爾德氏菌Burkholderia territorii,該解磷菌培養(yǎng)液中的有效磷含量為60.35 mg/L。據(jù)報道,土壤中的磷素主要以無機磷形態(tài)存在,其中Ca-P是主要成分之一,戴沈艷等[15]、陳巖巖等[16]篩選得到的解磷伯克霍爾德氏菌在以磷酸鈣為磷源的培養(yǎng)液中可溶性磷含量分別為20.67、75.98 mg/L;楊豆等[17]篩選得到的拉塔伯克霍爾德菌在以磷酸鈣為磷源的培養(yǎng)液中的有效磷含量為65.67 mg/L,以磷酸氫鈣為磷源的培養(yǎng)液中的有效磷含量為480.00 mg/L,以植酸鈣為磷源的培養(yǎng)液中的有效磷含量為82.00 mg/L。說明解磷菌的解磷能力不僅取決于解磷菌本身,還與磷的存在形式密切相關(guān)。
根際解磷細菌是一類能夠促進植物生長的有益根際細菌,能通過固氮、溶磷、解鉀、水解酶類、分泌植物激素和拮抗病原微生物來促進植物的生長發(fā)育[18-20],王曉念等[21]從金桂根際土壤中篩選得到的解磷菌對金桂插穗的成活以及移栽苗的生長有明顯的促進作用。本試驗結(jié)果表明解磷菌株CSUFT-GXP-084除具有解磷能力,還具有固氮、解蛋白酶、產(chǎn)鐵載體以及分泌IAA的能力,除此之外,還能抑制油茶炭疽病病原菌的生長。菌株解磷能力的大小受脅迫因子的制約[22],高鹽濃度會抑制菌株的生長從而導(dǎo)致菌株解磷能力的下降[23],王君等[24]分離篩選得到的解磷菌株可耐受6 %的NaCl濃度。Zhu等[25]分離出解磷菌能夠耐受20%的高濃度NaCl。本研究中菌株CSUFTGXP-084的鹽耐受濃度為0~5%,且在0~3%范圍內(nèi)生長良好,鹽濃度為7%時菌株不生長。低含量的磷酸鈣有利于菌株CSUFT-GXP-084解磷,高含量的磷酸鈣會抑制菌株對難溶性磷的溶解,這與詹亞斌等[11]研究結(jié)果一致。菌株CSUFTGXP-084隨著氮、碳源的不同而表現(xiàn)出不同的解磷能力,最利于菌株CSUFT-GXP-084解磷的氮、碳源分是硫酸銨和蔗糖。這與劉小玉等[26]的研究結(jié)果一致。不同的碳氮源能夠引起菌株產(chǎn)酸能力的變化,進而影響菌株的解磷能力。
苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性可作為植物抗逆境能力的一個生理指標(biāo);多酚氧化酶(PPO)能提高植物的抗病能力;過氧化物酶(POD)是植物體內(nèi)清除活性氧的保護酶之一[27]。李曉曉等[28]在玉米苗期施用解磷菌后玉米苗期植株的防御酶活性升高。目前的研究中關(guān)于解磷菌劑在油茶上的施用是否會對油茶葉片防御酶活性產(chǎn)生影響的研究甚少。根據(jù)本試驗結(jié)果可知施用CSUFT-GXP-084解磷菌劑引起了油茶葉片PAL、PPO以及POD三種防御酶活性的變化,說明施用的解磷菌劑能夠激發(fā)油茶的防御酶活性,提高油茶抗病性。
研究土壤酸性磷酸酶活性能更好地了解其對植物產(chǎn)生的影響,土壤脲酶活性可表征土壤的氮素情況。本研究將解磷菌發(fā)酵液施用在盆栽油茶上之后,土壤中的脲酶以及酸性磷酸酶活性顯著提高,這與劉廣超等[29]的研究結(jié)果一致。利用解磷細菌溶解磷化合物的特性可以提高土壤有效磷含量[30],蘇輝蘭等[31]在對盆栽油麥菜施加解磷菌劑后使土壤有效磷提升了9.96 %。根據(jù)本研究結(jié)果可知,在未施磷水平下解磷菌可以將土壤中的難溶性磷溶解,從而使土壤中的有效磷含量升高。試驗結(jié)果表明不同處理方式對盆栽油茶苗均起到了不同程度的作用,灌根處理對土壤酶活性影響較大,葉面噴施處理對葉片酶活影響較大。
本研究僅對解磷菌溶解磷酸鈣的能力進行了研究,確定了解磷菌在固定培養(yǎng)條件下的最適碳氮源,在解磷菌的解磷特性方面的研究較局限,后續(xù)可進一步探究其對磷酸鋁、磷酸鐵等難溶性磷的溶解能力以及研究解磷菌解磷效果最適的培養(yǎng)溫度以及pH條件;在進行油茶盆栽試驗時用灌根或葉面噴施的單一處理方式研究解磷菌對油茶的影響,后續(xù)可將灌根和葉面噴施結(jié)合處理后研究其對油茶的影響,或?qū)⒔饬拙兄茷榫鷦┗蚓剩M一步研究菌株對油茶苗的形態(tài)生長如株高和地徑等方面的影響。
4 結(jié) 論
本研究從油茶根際土壤分離篩選得到一株高效解磷細菌CSUFT-GXP-084,該菌在無機磷培養(yǎng)基上的D/d值為3.67,其培養(yǎng)液中的有效磷含量為60.35 mg/L,為革蘭氏陰性菌,細胞呈短桿狀,菌落呈黃色圓潤飽滿不透明,表面濕潤有光澤,邊緣光滑整齊,凸起狀,菌落黏稠易挑起,背面平整光滑無褶皺菌落伴有糯米香味,后鑒定為北澳伯克霍爾德氏菌Burkholderia territorii。
CSUFT-GXP-084菌株除具有良好的解磷效果外,還具有固氮、解蛋白酶、產(chǎn)鐵載體的能力,分泌IAA含量為4.42 mg/L,該菌株除具有促生能力之外,還能抑制油茶炭疽病的5種病原菌的生長。菌株CSUFT-GXP-084鹽耐受范圍在0~5 %,屬于耐鹽解磷菌,其最適菌株發(fā)揮解磷能力的氮、碳源分別為硫酸銨和蔗糖,最適磷酸鈣添加量為2 g/L。
將解磷菌CSUFT-GXP-084的發(fā)酵液分別以灌根和葉面噴施的方式處理盆栽油茶后,油茶葉片的PAL、PPO、POD活性都有顯著提升,土壤中的脲酶以及酸性磷酸酶活性較CK明顯提高,灌根處理對土壤酶活性影響較大,葉面噴施處理對葉片酶活影響較大。灌根和葉面噴施處理后土壤有效磷含量分別較CK分別提升了1.58倍、1.70倍。
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[本文編校:吳 彬]