披堿草根際促生菌篩選及其接種劑的促生作用

馬驄毓， 張 英， 孫廣正, 3， 劉 婷， 姚 拓*

(1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院， 草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心, 甘肅蘭州 730070;2 青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院草業(yè)科學(xué)系, 青海西寧 810016; 3 旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 陜西楊凌 712100)

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披堿草根際促生菌篩選及其接種劑的促生作用

馬驄毓1， 張 英2， 孫廣正1, 3， 劉 婷1， 姚 拓1*

(1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院， 草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心, 甘肅蘭州 730070;2 青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院草業(yè)科學(xué)系, 青海西寧 810016; 3 旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 陜西楊凌 712100)

【目的】體外促生能力是衡量微生物菌株作用的一個(gè)重要指標(biāo)，測(cè)定獲取的植物根際促生菌并明確其對(duì)披堿草的促生效果，可為其在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供依據(jù)?！痉椒ā?014年9月從西藏阿里地區(qū)采集披堿草根系及根際土壤，以常規(guī)方法分離出其中的溶磷菌、 固氮菌和分泌3-吲哚乙酸(IAA)細(xì)菌的10株菌株。測(cè)定其溶磷量、 固氮酶活性及分泌生長(zhǎng)素能力，并將其制成植物根際接種劑，測(cè)定接種劑對(duì)披堿草生長(zhǎng)的影響及其在根際的定殖能力?！窘Y(jié)果】菌株P(guān)WXZ10溶磷能力較好，達(dá)40.89 mg/L; 菌株003PWXZ6固氮酶活性較強(qiáng)，達(dá)421.21 nmol/(mL·h); 菌株NXP17分泌生長(zhǎng)素能力較強(qiáng)，達(dá)31.33 μg/mL。與對(duì)照菌株(Pseudomonassp. Jm92)相比，菌株003PWXZ6和NXP17制備的接種劑可顯著增加披堿草株高、 地上生物量和地下生物量(P<0.05)，但兩者之間差異不顯著(P>0.05); 接種劑003PWXZ6對(duì)披堿草根總長(zhǎng)、 根表面積、 根體積、 根直徑、 含磷量、 含氮量和粗蛋白含量增加顯著(P<0.05)，分別較對(duì)照菌株(Pseudomonassp. Jm92)增加了330%、 199%、 118%、 187%、 70%、 15%和19%，并且該菌株在根際定殖能力很強(qiáng)。 【結(jié)論】植物根際促生菌003PWXZ6和NXP17對(duì)披堿草具有良好促生效果，可為開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的生物肥料提供了菌種資源。

促生菌(PGPR); 接種劑; 披堿草; 生長(zhǎng); 根系

微生物肥料又稱生物肥料、 菌肥或接種劑，是一類以微生物生命活動(dòng)及其產(chǎn)物使農(nóng)作物得到特定肥料效應(yīng)的微生物活體制品[1-2]。現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)和有機(jī)農(nóng)業(yè)對(duì)非化學(xué)肥料的需求及人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，使微生物肥料的開(kāi)發(fā)和研究具有巨大的潛力[3]。菌種資源收集與保存是發(fā)展微生物肥料的根本。農(nóng)用生物制劑常用的微生物素材是植物根際促生菌(plant growth promoting rhizobacteria，PGPR)，是自由生活在土壤或附生于植物根際、 莖葉，通過(guò)產(chǎn)生次生代謝物促進(jìn)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收利用及植物生長(zhǎng)，且能抑制有害微生物的一類有益菌[4-5]。它們是促生微生物肥料的主要菌種類群，一般通過(guò)多種機(jī)制促進(jìn)植物生長(zhǎng)，如溶磷、 產(chǎn)鐵載體、 生物固氮、 產(chǎn)植物激素、 誘導(dǎo)系統(tǒng)性抗性、 促進(jìn)植物與有益微生物共生及產(chǎn)抗生素等[6]。

微生物肥料主要在根際發(fā)揮植物促生作用，而根際是一個(gè)獨(dú)特的環(huán)境，受宿主植物根系分泌物和根際脫落物的影響。微生物肥料的功能發(fā)揮受土著微生物的競(jìng)爭(zhēng)和根際復(fù)雜環(huán)境的調(diào)控，提高根際競(jìng)爭(zhēng)定殖能力是保障微生物肥料功能穩(wěn)定發(fā)揮的前提。根系分泌物指在一定生長(zhǎng)條件下，活的且未被擾動(dòng)的植物根釋放到根際環(huán)境中的有機(jī)物的總稱，可為微生物提供重要的能量物質(zhì)[10]。根圍內(nèi)的各類微生物每時(shí)每刻都在爭(zhēng)奪著這一生境中有限的營(yíng)養(yǎng)。某些PGPR可搶占作物根表的一些分泌物較多、 水分濕度大、 適合細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖的有利位點(diǎn)，有效地利用根際營(yíng)養(yǎng)和根系分泌物[11]，實(shí)現(xiàn)根際定殖。

根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要組織器官，其形態(tài)發(fā)育影響作物的生長(zhǎng)及對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，其中根系長(zhǎng)度和根表面積對(duì)主要借擴(kuò)散抵達(dá)根表面的那些養(yǎng)分有效性具有決定性作用，因此研究根的形態(tài)學(xué)特征(總根長(zhǎng)、 根系表面積、 根系平均直徑及根系體積等)有著重要意義。Belimov等[12]發(fā)現(xiàn)在接種了能夠產(chǎn)生IAA的促生菌后，Brassicanapus的根部增長(zhǎng)明顯; Sheng和Xia[13]發(fā)現(xiàn)當(dāng)與Variovoraxparadoxus5C-2共同接種時(shí)B.napus的根長(zhǎng)度可增加41%，根的干重增加20%。但是，目前關(guān)于生物因素尤其是微生物對(duì)披堿草根系形態(tài)的影響鮮有報(bào)道。

披堿草(Elymusdahuricus)屬禾本科(Gramineae)小麥族(Triticeae)披堿草屬(Elymus)，主要分布在歐亞大陸和北美洲北部，其垂直分布從海拔幾米的海灘一直到海拔5200m以上的喜馬拉雅山區(qū)[14]。披堿草屬植物多數(shù)物種為草原和草甸的重要組成成分，許多種是飼用價(jià)值較高的優(yōu)良牧草，具有優(yōu)質(zhì)、 高產(chǎn)、 抗病、 抗蟲(chóng)、 抗旱、 耐鹽堿等優(yōu)異基因。披堿草莖直立，根系發(fā)達(dá)，能吸收土壤深層水分，具有很強(qiáng)的抗寒和耐旱能力。

鑒于此，本研究以披堿草為研究對(duì)象，從披堿草根際分離篩選優(yōu)良促生菌，并研制微生物接種劑，研究接種劑對(duì)披堿草生長(zhǎng)及根系形態(tài)的影響，以及優(yōu)良PGPR在根部定殖的能力，為披堿草的優(yōu)質(zhì)、 高產(chǎn)生產(chǎn)及推廣提供菌種素材和理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

1.2培養(yǎng)基

LB (Luria Bertani)培養(yǎng)基用于分離和保存根際細(xì)菌[15]; PKO (pikovskaya)用于溶磷菌的分離培養(yǎng)[16]; King’s B用于分泌3-吲哚乙酸(IAA)菌株的分離培養(yǎng)[17]; NFM (nitrogen-free medium)用于固氮菌的分離培養(yǎng)[18-19]。

1.3優(yōu)良促生菌株分離篩選

1.3.1 菌株分離按常規(guī)分離細(xì)菌法分別涂布樣品懸液于PKO及NFM固體培養(yǎng)基平板上，28℃倒置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，挑取在PKO平板上出現(xiàn)透明圈的分離物進(jìn)行純化并保存; 在NFM平板上挑取長(zhǎng)勢(shì)較好的分離物進(jìn)行純化保存。

1.3.2 菌株溶磷能力測(cè)定按照Sundara等[20]的方法。將菌株點(diǎn)接種至PKO固體培養(yǎng)基上，28℃條件下培養(yǎng)7 d，觀察菌落周圍有無(wú)溶磷圈出現(xiàn)，并測(cè)定菌落直徑與溶磷圈直徑，定性判斷菌株溶磷能力; 制備上述菌株懸浮液(濃度約108cfu/mL)，接種0.5 mL菌懸液于盛有經(jīng)滅菌的50 mL PKO液體培養(yǎng)基的三角瓶中，每菌株3次重復(fù)，置于軌道搖床上(28℃，160r/min)培養(yǎng)10 d，在4℃下離心(10000 r/min) 15 min，取上清液用鉬藍(lán)比色法測(cè)定有效磷(P)的含量。

1.3.4 菌株分泌IAA能力測(cè)定按照Glick[22]的方法。取30 mL在KB液體培養(yǎng)基上生長(zhǎng)12 d的懸浮液，盛于50 mL離心管中，在4℃，10000 rpm離心10 min，將上清液在冷凍干燥儀中干燥至10 mL，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，用1 mol/L HCl調(diào)節(jié)pH值至2.8，再加入20 mL乙酸乙酯，劇烈震蕩5 min，兩相分層后轉(zhuǎn)移乙酸乙酯層于另一分液漏斗中，下層溶液用20 mL乙酸乙酯再提取一次，合并乙酸乙酯層于50 mL磨口燒瓶中。將磨口燒瓶在45℃水浴中加熱，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮，溶于0.6 %冰乙酸中，然后定容于2 mL，將溶液過(guò)0.45 μm有機(jī)系濾膜，供高效液相色譜儀測(cè)定。

1.4對(duì)披堿草生長(zhǎng)影響測(cè)定

1.4.1 接種劑制備將斜面保存的供試菌株于滅菌的LB平板培養(yǎng)基進(jìn)行活化，然后分別接種于滅菌的LB液體培養(yǎng)基中，于28℃，150 r/min培養(yǎng)48 h。待菌株充分生長(zhǎng)后，用無(wú)菌水調(diào)節(jié)各菌株菌懸液濃度為1×108cfu/mL (波長(zhǎng)660 nm，OD值≥0.5)。

1.4.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法播種46 d后收獲并及時(shí)測(cè)定各指標(biāo)，植株的自然高度(每盆隨機(jī)測(cè)定10株，取平均值)，然后將植株的地上和地下部分分開(kāi)，用掃描儀(Deskscan System-Root Law Program，美國(guó))對(duì)根系進(jìn)行掃描并計(jì)算根長(zhǎng)、 根直徑、 根體積、 根表面積等生長(zhǎng)指標(biāo)。地上植物量和地下植物量(每盆分別收獲地上莖葉部分和地下根系部分，于105℃殺青1 h，70℃烘干至恒重，稱重)，采用氫醌亞硫酸鈉法測(cè)定植株地上部分和地下部分的全磷量[23]，采用凱氏定氮法測(cè)定植株含氮量和粗蛋白的含量[23]。

1.5優(yōu)良PGPR菌株植物根際定殖能力研究

1.5.1 菌株的利福平標(biāo)記用95%的酒精配制一定濃度的利福平溶液，過(guò)濾滅菌后加入培養(yǎng)基中配成一定濃度。將所有菌株在LB培養(yǎng)液中培養(yǎng)48 h，經(jīng)離心洗脫后，用無(wú)菌水稀釋菌液至1×105cfu/mL。取100 μL菌液涂于含100 μg/mL利福平的LB培養(yǎng)基平板上，繼續(xù)培養(yǎng)72 h后，再用無(wú)菌水稀釋至1×105cfu/mL，取菌液100 μL涂于含200 μg/mL利福平LB培養(yǎng)基平板上，由低濃度逐漸向高濃度的利福平培養(yǎng)基上生長(zhǎng)篩選，最后形成500 μg/mL利福平標(biāo)記菌株。將在LB培養(yǎng)液中培養(yǎng)72 h的利福平標(biāo)記所有菌株的菌液制作成接菌劑。

1.5.2 標(biāo)記菌株分離與測(cè)定分別將利福平標(biāo)記所有菌株制備的接菌劑接種于披堿草種子，進(jìn)行盆栽培養(yǎng)。以后分別在接菌后10、 20、 30、 40 d時(shí)，從植株幼苗根際各取土1g，分別加無(wú)菌水稀釋后，測(cè)定每克土中所含標(biāo)記菌株的菌落數(shù)。分離抗利福平標(biāo)記菌株采用LB選擇性培養(yǎng)基，即在LB培養(yǎng)基中加入含500 μg/mL利福平液。

1.6數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0軟件中的Duncan氏新復(fù)極差法對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素分析; 多重比較采用LSD法; 制圖用Excel 2007。

2　結(jié)果與分析

2.1優(yōu)良促生菌株促生特性

通過(guò)測(cè)定菌株溶磷、 固氮和分泌生長(zhǎng)素能力，篩選得到10株優(yōu)良菌株(表1)，6株具有溶磷活性，菌株P(guān)WXZ10溶磷能力較好，達(dá)40.89 mg/L，但D/d值不是最大; 7株具有固氮活性，菌株003PWXZ6固氮酶活性較強(qiáng)，達(dá)421.21 nmol/(mL·h); 5株菌具有分泌生長(zhǎng)素能力，菌株NXP17分泌生長(zhǎng)素能力較強(qiáng)，達(dá)31.33 μg/mL。菌株NXZ4和003PWXZ6兼具溶磷、 固氮和分泌生長(zhǎng)素性能。菌株NXY18、 PYXP1、 PWXZ10、 PYXZ23和003PWXZ6生長(zhǎng)速度較快。

表1　優(yōu)良菌株促生特性

注(Note): D/d—Diameter of P dissolve circle/Diameter of bacterial colony; CK—參照菌株Control strains(Pseudomonassp. Jm92); 數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Values followed by different small letters are significantly different at the 0.05 level.

2.2接種劑對(duì)披堿草株高影響

圖1表明，與CK(Pseudomonassp. Jm92)相比，各處理接種劑對(duì)披堿草株高增加明顯，且差異顯著(P<0.05)，其中，接種003PWXZ6和NXP17對(duì)披堿草株高的促進(jìn)作用最顯著(P<0.05)，較對(duì)照增加19.01和17.36 cm，但兩者之間差異不顯著(P>0.05)。

圖1　接種劑對(duì)披堿草株高影響Fig.1　Effects of inoculation on the shoot length of E. dahuricus[注(Note): 方柱上不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Different small letters above the bars indicate significant difference at the 0.05 level.]

2.3接種劑對(duì)披堿草生物量影響

圖2表明，和CK(Pseudomonassp. Jm92)相比，各接種劑處理地上生物量不同程度顯著增加(P<0.05)，其中，接種劑003PWXZ6和NXP17對(duì)披堿草地上生物干重增加最大，較對(duì)照分別增加了5.46和4.37 g，但兩者之間差異不顯著(P>0.05)。同CK(Pseudomonassp. Jm92)相比，各接種劑處理對(duì)披堿草地下生物干重增加顯著(P<0.05)，其中，接種劑NXY18、 003PWXZ6和NXP17處理對(duì)披堿草地下生物干重增加最明顯，植株干重分別為3.01、 3.16和2.93 g。

圖2　接種劑對(duì)披堿草植物干重影響Fig. 2　Effects of inoculation on the dry weight of E. dahuricus[注(Note): 方柱上不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Different small letters above the bars indicate significant difference at the 0.05 level.]

2.4接種劑對(duì)披堿草根系形態(tài)影響

接種劑對(duì)披堿草根系形態(tài)的影響顯著(圖3)，使用接種劑后各處理均根系發(fā)達(dá)，側(cè)根較多且細(xì)，主根較長(zhǎng); 對(duì)照側(cè)根短粗，數(shù)量較少，主根較短。與對(duì)照相比，所有接種劑對(duì)披堿草根總長(zhǎng)和根表面積均影響顯著(P<0.05)，其中，接種劑003PWXZ6對(duì)披堿草根總長(zhǎng)和根表面積的增加最明顯，分別達(dá)到245.7025 cm/plant和16.8455 cm2/plant，較對(duì)照分別增加了330%和199%; 接種劑NXP17和003PWXZ6對(duì)根體積的影響較顯著(P<0.05)，分別達(dá)到0.1060和0.0930 cm3/plant，但兩者之間差異不顯著(P>0.05)，接種劑PYXP1和003NXZ1與對(duì)照差異不顯著(P>0.05); 接種劑003PWXZ6對(duì)根直徑的影響較顯著(P<0.05)，達(dá)到0.4034 mm，較對(duì)照增加了187.32% (表2)。

圖3　接種劑對(duì)根系形態(tài)的影響Fig. 3　Root morphology affected by inoculation of strains

菌株號(hào)Strain根總長(zhǎng)(cm/plant)Rootlength根表面積(cm2/plant)Rootsurfacearea根體積(cm3/plant)Rootvolume根直徑(mm)RootdiameterNXY1894.4400±1.51g8.3636±0.35f0.0598±0.0004de0.2476±0.0028dPYXP1105.0558±3.22f12.6273±0.52c0.0375±0.0003f0.2302±0.0031dPWXZ10109.3659±4.98f8.5010±0.41f0.0907±0.0008b0.2177±0.0053dPYXZ23137.2120±4.14d12.3230±0.44c0.0692±0.0005cd0.2857±0.0044cNXZ4147.9612±2.15c11.1753±0.49d0.0897±0.0006b0.2973±0.0057bc003PWXZ6245.7025±5.66a16.8455±0.32a0.0930±0.007ab0.4034±0.0102aNXP17171.2165±2.48b14.3299±0.35b0.1060±0.0008a0.3088±0.0121bcNXZ3107.3816±3.51f10.3150±0.40e0.0575±0.0004de0.3156±0.0064bNXZ16122.4065±1.84e10.1636±0.37e0.0757±0.0006c0.2680±0.0049d003NXZ1105.7043±2.06f7.6114±0.29g0.0467±0.0003ef0.2283±0.0040dCK57.1185±1.86h5.6376±0.34h0.0427±0.0002f0.1404±0.0029e

注(Note): CK—對(duì)照菌株Control strains(Pseudomonassp. Jm92); 數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Values followed by different small letters are significantly different at the 0.05 level.

2.5對(duì)披堿草氮、 磷含量的影響

由表3可知，接種劑003PWXZ6處理植株地上部分與整株的含磷量和含氮量均較高，顯著高于其他處理(P<0.05)，整株含磷量和含氮量較對(duì)照分別增加了70.45%和14.77%，接種劑003NXZ1、 PYXZ23和NXZ17處理整株含氮量與對(duì)照差異不顯著(P>0.05); 接種劑PYXZ23、 003PWXZ6和NXP17處理可顯著提高植株地上部分粗蛋白含量(P<0.05)，其中，接種劑003PWXZ6處理粗蛋白含量較對(duì)照增加19.11%。

表3　接種菌劑后披堿草磷、 氮及粗蛋白含量 (%)

注(Note): CK—對(duì)照菌株Control strains(Pseudomonassp. Jm92); 數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Values followed by different small letters are significantly different at the 0.05 level.

2.6PGPR菌株在披堿草根際的定殖

采用抗生素標(biāo)記法測(cè)定PGPR菌株在披堿草根際的定殖能力，各菌株在披堿草根際的數(shù)量變化如表4，各菌株均能在披堿草根際成功定殖，但各菌株在根際的數(shù)量差異顯著，各菌株數(shù)量均表現(xiàn)出逐漸增加的變化趨勢(shì)。在40 d時(shí)，菌株003PWXZ6的數(shù)量顯著多于其他處理(P<0.05)，達(dá)到1.87×109cfu/g。

表4　定植后不同時(shí)間PGPR菌株在披堿草根際的數(shù)量變化(×108 cfu/g)

注(Note): CK—對(duì)照菌株Control strains(Pseudomonassp. Jm92); 數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Values followed by different small letters are significantly different at the 0.05 level.

3　討論

3.1促生菌促生特性

3.2接種劑對(duì)披堿草生長(zhǎng)影響

牧草的生長(zhǎng)特性受多種因素制約，其中株高、 根長(zhǎng)、 地上和地下植物量等指標(biāo)能夠直接反映牧草生長(zhǎng)狀況和生產(chǎn)能力；另外，粗蛋白含量是反映牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，是飼草資源開(kāi)發(fā)及其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定的主要依據(jù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者就各種接種劑對(duì)植物的促生作用和品質(zhì)的影響進(jìn)行了大量的研究，馬文彬等[34]研究證實(shí)，接種不同處理組合的接種劑對(duì)箭筈豌豆生長(zhǎng)的影響各異，大多數(shù)菌株明顯促進(jìn)箭筈豌豆生長(zhǎng)(株高、 根長(zhǎng)、 根表面積和生物量)。韓文星等[35]利用從牧草根際篩選的優(yōu)良促生菌株制作PGPR菌肥，并進(jìn)行田間完全區(qū)組隨機(jī)試驗(yàn)，研究其對(duì)燕麥生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明燕麥各生育期株高、 地上植物量、 地下植物量均明顯高于對(duì)照，并能顯著增加燕麥粗蛋白和粗脂肪的含量。張堃等[36]研究了不同劑型的聯(lián)合固氮菌肥對(duì)青稞的促生效應(yīng)和固氮能力的影響，結(jié)果表明不同劑型的聯(lián)合固氮菌肥對(duì)青稞的株高、 生物量、 根冠比等都有促進(jìn)效果。Orhan等[37]采用Bacillussp. M3和OSU-142混合接種劑接種草莓，產(chǎn)量增加75%，莖長(zhǎng)增加15%，葉片中的N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Fe、 Mn和Zn含量增加，土壤中有效磷的含量從1.55增加到4.71。本研究10種PGPR菌株制成的接種劑對(duì)披堿草株高、 生物量及根系形態(tài)等生長(zhǎng)指標(biāo)有不同程度的促進(jìn)作用，但處理之間差異較大。部分可提高披堿草植株的氮、 磷含量，也有部分接種劑并非起到促進(jìn)效應(yīng)，可能與菌株的適應(yīng)能力有關(guān)。與對(duì)照相比，接種劑003PWXZ6和NXP17可顯著增加披堿草的株高和生物量(P<0.05); 接種劑003PWXZ6對(duì)披堿草根總長(zhǎng)、 根表面積、 根體積、 根直徑、 含磷量、 含氮量和粗蛋白含量增加顯著(P<0.05)，分別較對(duì)照增加了330%、 199%、 118%、 187%、 70%、 15%和19%。一般認(rèn)為，根系形態(tài)能反映根系吸收能力的強(qiáng)弱，其強(qiáng)弱直接影響植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，進(jìn)而影響地上部的生長(zhǎng)發(fā)育。接種劑003PWXZ6能夠顯著促進(jìn)披堿草根系生長(zhǎng)的原因可能是該菌株兼具較強(qiáng)溶磷、 固氮和分泌生長(zhǎng)素特性。

3.3優(yōu)良PGPR定殖能力

目前研究促生菌和生防菌在植物體內(nèi)定殖的方法主要有抗生素標(biāo)記、 熒光標(biāo)記法、 電鏡觀察、 抗血清法及免疫膠體金染色法[38]，其中抗利福平標(biāo)記法為普遍接受和采用的方法，其優(yōu)點(diǎn)是可以定量分析細(xì)菌在植物組織和器官中的定殖量。本研究利用此方法研究了10種促生菌在披肩草根際定殖能力，發(fā)現(xiàn)菌株003PWXZ6在披肩草根部土壤以較高數(shù)量穩(wěn)定定殖(1.87×109cfu/g)，這可能是由于菌株在披肩草根部能優(yōu)先利用基質(zhì)及披堿草根部分泌物等作為生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)，從而為菌株早期的繁殖、 生長(zhǎng)提供了生長(zhǎng)條件，使菌株能穩(wěn)定定殖在土壤中。其定殖能力明顯好于其他學(xué)者研究的菌株[39-40]，促生細(xì)菌在植物根際定殖能力主要因菌種和植物品種而異。目前，有學(xué)者研究了細(xì)菌在植物根際良好定殖的優(yōu)勢(shì)，丁婷等[41]研究發(fā)現(xiàn)菌株DZJ07-2在小麥根際的定殖能誘導(dǎo)小麥植株根部的PPO、 POD和PAL 3種防御酶活性的提高，在一定程度上增強(qiáng)了小麥對(duì)紋枯病的抗性。有關(guān)菌株003PWXZ6能在披肩草根際良好定殖的作用機(jī)理有待進(jìn)一步的研究。

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Identification of plant growth promoting rhizobacteriaElymusdahuricusand their effectives

MA Cong-yu1, ZHANG Ying2, SUN Guang-zheng1, 3, LIU Ting1, YAO Tuo1*

(1CollegeofPratacultureScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation/Sino-USCentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China; 2DepartmentofGrasslandScience,AgricultureandAnimalHusbandryCollege,QinghaiUniversity,Xining810016,China; 3StateKeyLaboratoryofCropStressBiologyforAridAreas/CollegeofPlantProtection,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objectives】 The ability of external growth promotion is an important indicator to measure the microbiological strain. To measure the selected plant growth promoting rhizobacteria and clarify their promoting growth efficiency toElymusdahuricuscanprovide the basis for the application in production.【Methods】 The root morphology ofElymusdahuricusand rhizosphere soil were collected from Ali Region of Tibet in September 2014. Ten rhizobacteria strains, which could dissolve P, fix N and excrete 3-indole acetic acid (IAA) were isolated from root and rhizosphere soil with the conventional separation method of bacteria. The capacity of dissolving P and excreting IAA, the activity of fixing N in rhizosphere were investigated, and the effect of rhizobacteria inoculants on the growth ofElymusdahuricuswere assessed.【Results】 Strains PWXZ10, 003PWXZ6, NXP17 showed the strongest phosphate solubilizing capacity (40.89 mg/L), nitrogenase activity [421.21 nmol/(mL·h)], and IAA secreting ability (31.33 μg/mL), respectively. Compared with the control strainsPseudomonassp. Jm92, inoculum 003PWXZ6 and NXP17 significantly increased plant height, aboveground biomass and underground biomass (P<0.05), but the increase effects were not significantly different between the two strains (P>0.05). In addition, inoculum 003PWXZ6 significantly increased root length, root surface area, root volume, root diameter, phosphorus content, containing nitrogen and crude protein content (P<0.05). Compared with the control strainsPseudomonassp. Jm92, above items were improved by 330%, 199%, 118%, 187%, 70%, 15%, and 19%, respectively, showing the strongest colonization ability in the rhizosphere.【Conclusions】 These results suggest that strains 003PWXZ6 and NXP17 has the best growth promoting effect toElymusdahuricusamong the strains. Therefore the strain resources is potential for the development of economy and environmental protection.

plant growth promoting rhizobacteria (PGPR); inoculums;Elymusdahuricus; growth; root

2015-11-05接受日期: 2016-03-15

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31360584, 31260025)資助。

馬驄毓 (1987—)， 女， 甘肅蘭州人， 博士研究生， 主要從草地生物多樣性研究。 E-mail: 1401893955@qq.com

E-mail: yaotuo@gsau.edu.cn

S543+.9; S154.3

A

1008-505X(2016)04-1039-10