4株红砂根际固氮菌分离鉴定及对幼苗促生作用的研究

doi:10.11686/cyxb2024170

摘要/Abstract

摘要：

为了获得荒漠植物根际土壤中的优良固氮菌，探究其对红砂幼苗氮代谢的影响，验证固氮菌的促生效果。本研究采用稀释涂布平板法，利用Ashby固体培养基从红砂根际土中分离得到4株固氮菌，通过形态学、生理生化特征以及16S rDNA序列分析鉴定菌株的分类地位及促生特性。结果表明，菌株Y3与Y2为芽孢杆菌，菌株P4为桑树肠杆菌，菌株N12为阴沟肠杆菌；4株固氮菌均能提高红砂幼苗叶和根中硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性；接种菌株后红砂幼苗根长、叶片相对含水量、地上部和地下部鲜重间均有差异（P<0.05）；其中，固氮菌P4促生效果最为显著，接种P4菌株后叶和根中NR活性分别提高了31.99%、34.63%（P<0.05），GOGAT活性分别提高了25.63%、25.08%（P<0.05），GS活性分别提高了23.31%、24.30%（P<0.05），且根长、叶片相对含水量、地上部和地下部鲜重分别增加27.99%、20.75%、33.34%、33.25%（P<0.05）。综上，4株固氮菌可促进红砂幼苗的生长发育，提高其成活率，同时也为研发微生物菌剂提供了优质菌种资源。

关键词: 固氮菌, 分离鉴定, 促生作用, 氮代谢, 红砂

Abstract:

The aim of this research was to isolate nitrogen fixing bacteria in the root zone soil of desert plants， investigate their effects on nitrogen metabolism of Reaumuria soongorica seedlings， and verify the growth-promoting effect of the isolated nitrogen fixing bacteria. In this study， four strains of nitrogen fixing bacteria were isolated from the root zone soil of R. soongorica by the dilution-coated plate method， using Ashby’s solid medium. The taxonomic status and growth-promoting characteristics of the strains were identified by morphological， physiological and biochemical characteristics as well as by 16S rDNA sequence analysis. The results showed that strains designated Y3 and Y2 were Bacillus sp.， strain P4 was Enterobacter mori， and strain N12 was Enterobacter cloacae. Inoculation with the four strains of nitrogen fixing bacteria increased the activities of nitrate reductase （NR）， glutamine synthetase （GS）， and glutamate synthetase （GOGAT） in the leaves and roots of the R. soongorica seedlings. There were also differences in the root length and relative water content of leaves， and above-ground and below-ground fresh weight of R. soongorica seedlings after inoculation with the isolated bacterial strains （P<0.05）； among them， the nitrogen fixing bacterium P4 had the most significant growth-promoting effect， with the NR activity in leaves and roots increased by 31.9% and 34.6%， respectively （P<0.05）， the GOGAT activity by 25.6% and 25.1%， respectively （P<0.05）， and the GS activity by 23.3% and 24.3%， respectively （P<0.05）. Furthermore， root length， leaf relative water content， above-ground and below-ground fresh weight were increased （P<0.05）， respectively， by 27.9%， 20.7%， 33.3% and 33.2%. In conclusion， the four strains of nitrogen fixing bacteria exhibited ability to promote the growth and development of R. soongorica seedlings and improve their survival rate. The isolated strains represent high-quality resources for the development of microbial plant growth promoting agents.

Key words: nitrogen fixing bacteria, bacterial isolation and identification, plant-growth-promoting, nitrogen metabolism, Reaumuria soongorica

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图/表 9

图1 菌株的固氮能力定性分析

Fig.1 Qualitative analysis of the nitrogen fixation capacity of strains

图2 菌株的划线纯化

Fig.2 Lineage purification of strains

表1 菌落的特征

Table 1 Characterization of colonies

菌株编号

Strain number

形态

Form

质地

Texture

表面

Surface

颜色

Colour

边缘

Edge

生长速度

Growth rate

大小

Size

干湿情况

Dry and wet conditions

高度

Height

透明度Transparency

与培养基结合程度Level of integration with culture medium

圆形

Orbicular

均匀Uniform

光滑

Smoothness

乳黄

Milk yellow

整齐

Neatly

快

Fast

小

Small

干燥

Dry

隆起Swell

不透明

Opaque

易挑取

Easy picking

圆形

Orbicular

均匀Uniform

光滑

Smoothness

乳白

Opaline

整齐

Neatly

快

Fast

小

Small

湿润

Wet

隆起Swell

不透明

Opaque

易挑取

Easy picking

N12

圆形

Orbicular

均匀Uniform

光滑

Smoothness

乳白

Opaline

整齐

Neatly

快

Fast

小

Small

干燥

Dry

隆起Swell

不透明

Opaque

易挑取

Easy picking

不规则

Irregular

均匀Uniform

粗糙

Roughness

乳黄

Milk yellow

不齐

Untidy

快

Fast

中

Medium

湿润

Wet

隆起Swell

不透明

Opaque

易挑取

Easy picking

表 2 菌株的生理生化特征

Table 2 Physiology and biochemistry characteristics of strains

菌株编号 Strain number	葡萄糖发酵 Glucose fermentation	淀粉水解 Starch hydrolysis	甲基红 Methyl red	乙酰甲基甲醇 Voges-proskauer	吲哚 Indole	明胶液化 Gelatin liquefaction	接触酶 Catalase	革兰氏染色 Gram stain
Y3	+	+	-	+	-	+	-	+
P4	+	-	-	+	-	+	+	-
N12	+	-	-	+	-	+	+	-
Y2	+	+	-	+	-	+	-	+

图3 基于16S rDNA基因序列构建菌株的系统进化树

Fig.3 Construction of a phylogenetic tree for strains based on 16S rDNA gene sequences

图4 固氮菌对红砂叶、根中硝酸还原酶的影响不同字母代表各处理间差异性显著（P<0.05）。下同。Different letters represent significant differences among the treatments （P<0.05）. The same below.

Fig.4 Effects of nitrogen fixing bacteria on nitrate reductase in leaves and roots of R. soongorica

图5 固氮菌对红砂叶、根中谷氨酸合成酶及谷氨酰胺合成酶活性的影响

Fig.5 Effects of nitrogen fixing bacteria on glutamate synthetase and glutamine synthetase activity in leaves and roots of R. soongorica

图6 40 d后红砂幼苗生长

Fig.6 Growth of R. soongorica seedlings after 40 days

图7 固氮菌对红砂幼苗生长的影响

Fig.7 Effect of nitrogen fixing bacteria on the growth of R. soongorica seedlings

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