盐爪爪根际土壤产IAA菌株分离及促生特性分析

doi:10.11686/cyxb2023205

摘要/Abstract

摘要：

为丰富具有产吲哚-3-乙酸（IAA）功能的植物根际促生菌（PGPR），开发高效微生物菌肥，从南疆克孜勒苏柯尔克孜自治州耐盐植物盐爪爪根际土壤中分离产IAA的菌株。结合16S rDNA的限制性片段长度多态性PCR技术（PCR-RFLP）与16S rDNA序列分析进行菌种鉴定，分析高产IAA菌株对玉米和小麦种子发芽的影响，并通过盆栽试验验证其对盐碱胁迫下植株幼苗生长（株高、茎粗、地上干重等）的影响。结果表明，共筛选到67株PGPR菌株，其分泌IAA能力为16.65~71.63 mg·L^-1，尤以PM14、PM18分泌量较高。PM14和PM18菌株同时兼具解磷、固氮能力。所有菌株分属6个菌属，以肠杆菌属占绝对优势。接种PM14和PM18均促进了玉米和小麦种子萌发，但菌液浓度高低对种子发芽的影响有显著差异（P<0.05）。接种处理增加了玉米株高、鲜重、地上干重、茎粗和根干重，分别增加了4.7%~37.2%、28.8%~94.5%、15.8%~157.9%、4.4%~35.5%和23.5%~82.4%，但叶绿素含量无显著变化。接种处理增加了小麦株高、茎粗、鲜重和地上干重，分别增加了9.5%~33.1%、13.0%~49.6%、57.4%~112.8%和71.4%~114.3%。除接种灭活的PM14导致小麦根干重与对照相比无显著差异，其他处理均有积极作用，提高了52.8%~69.0%，而所有处理对叶绿素含量均无显著影响。综上，本研究筛选的产IAA菌株提高了植株在盐碱胁迫下的抗性，对开发适用于盐碱地区的微生物菌肥有重要意义。

关键词: 吲哚-3-乙酸, 植物根际促生菌, 盐碱胁迫, 促生, 微生物菌肥

Abstract:

Plant growth-promoting rhizobacteria that are able to produce indole-3-acetic acid （IAA） are useful for the development of high-efficiency microbial fertilizers. In this study， IAA-producing rhizobacteria were isolated from the rhizosphere soil of Kalidium foliatum growing in the Kizilsu Kirgiz Autonomous Prefecture of Xinjiang by culturing on selection media. The isolates were identified on the basis of 16S rDNA PCR-restriction fragment length polymorphisms and their 16S rDNA gene sequences. The effects of strains with a strong ability to produce IAA on the germination of maize and wheat seeds were determined. Furthermore， their effects on the growth of maize and wheat seedlings （plant height， stem diameter， aboveground dry weight） under saline-alkali stress were verified in pot experiments. A total of 67 isolates were screened， and their IAA production capacity ranged from 16.65 to 71.63 mg·L^-1. Among all the strains， PM14 and PM18 showed the highest IAA production capacity. In addition， strains PM14 and PM18 were capable of phosphorus solubilization and nitrogen fixation. On the basis of 16S rDNA gene sequence and phylogenetic analyses， the isolates were divided into six genera， of which Enterobacter was the dominant genus. Both PM14 and PM18 promoted seed germination， but there were significant differences in the promoting effect on seed germination between low- and high-concentration groups （P<0.05）. After inoculation with PM14 or PM18， the plant height， fresh weight， aboveground dry weight， stem diameter， and root dry weight of maize seedlings were increased by 4.7%-37.2%， 28.8%-94.5%， 15.8%-157.9%， 4.4%-35.5%， and 23.5%-82.4%， respectively， but there was no significant effect on chlorophyll content. The plant height， stem diameter， fresh weight and aboveground dry weight of wheat seedlings were increased by 9.5%-33.1%， 13.0%- 49.6%， 57.4%-112.8%， and 71.4%-114.3%， respectively， after inoculation with PM14 or PM18. Except for an inactivated culture of PM14， all other treatments had positive effects on root dry weight， with increases ranging from 52.8% to 69.0%. However， none of the treatments significantly affected chlorophyll content. In summary， IAA-producing plant growth-promoting rhizobacteria improved the resistance of wheat and maize plants to salt-alkali stress， which is of great significance for the development of microbial fertilizers suitable for cultivating crops in salt- and alkali-affected areas.

Key words: indole-3-acetic acid （IAA）, plant growth-promoting rhizobacteria （PGPR）, saline-alkali stress, growth-promoting effects, microbial fertilizer

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图/表 11

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菌株编号 Strain number	分泌量 Concentration	菌株编号 Strain number	分泌量 Concentration	菌株编号 Strain number	分泌量 Concentration	菌株编号 Strain number	分泌量 Concentration
PA1	16.65±1.52	PA19	30.06±3.17	PM8	27.79±2.82	PN3	39.79±2.92
PA2	26.01±2.07	PA20	30.01±2.78	PM9	20.93±2.17	PN4	26.23±2.76
PA3	33.15±3.26	PA21	26.88±2.78	PM10	37.42±3.85	PN5	32.61±3.55
PA4	33.85±3.08	PA22	30.82±3.13	PM11	19.20±1.53	PN6	25.69±2.35
PA5	25.20±1.87	PA23	30.88±3.02	PM12	30.98±2.83	PN7	33.15±2.86
PA6	46.98±4.95	PA24	20.82±1.72	PM13	33.74±2.85	PN8	25.74±1.94
PA7	20.61±1.94	PA25	26.98±1.84	PM14	62.28±6.81	PN9	38.23±3.73
PA8	29.85±1.98	PC1	44.34±3.96	PM15	34.88±2.97	PN10	18.28±1.64
PA9	46.17±4.77	PC2	22.71±1.99	PM16	21.63±2.49	PN11	30.34±3.22
PA10	23.47±1.52	PC3	22.88±1.83	PM17	24.98±1.88	PN12	33.15±3.17
PA11	59.74±5.70	PM1	27.47±2.38	PM18	71.63±5.64	PN14	17.36±1.57
PA12	54.77±5.18	PM2	30.98±2.52	PM19	39.15±3.20	PN15	20.77±1.85
PA13	26.82±2.21	PM3	23.90±2.75	PM20	18.34±2.03	PN16	33.96±2.86
PA14	59.52±4.34	PM4	32.01±3.72	PM21	22.66±2.83	PN17	20.82±1.98
PA15	49.31±4.06	PM5	28.55±1.68	PM24	19.85±1.80	PN19	33.52±1.52
PA17	24.12±1.87	PM6	28.98±2.82	PM25	27.96±2.77	PN20	43.96±4.22
PA18	44.17±4.95	PM7	23.58±1.63	PM26	24.44±3.42

菌株编号 Strain number	分泌量 Concentration	菌株编号 Strain number	分泌量 Concentration	菌株编号 Strain number	分泌量 Concentration	菌株编号 Strain number	分泌量 Concentration
PA1	16.65±1.52	PA19	30.06±3.17	PM8	27.79±2.82	PN3	39.79±2.92
PA2	26.01±2.07	PA20	30.01±2.78	PM9	20.93±2.17	PN4	26.23±2.76
PA3	33.15±3.26	PA21	26.88±2.78	PM10	37.42±3.85	PN5	32.61±3.55
PA4	33.85±3.08	PA22	30.82±3.13	PM11	19.20±1.53	PN6	25.69±2.35
PA5	25.20±1.87	PA23	30.88±3.02	PM12	30.98±2.83	PN7	33.15±2.86
PA6	46.98±4.95	PA24	20.82±1.72	PM13	33.74±2.85	PN8	25.74±1.94
PA7	20.61±1.94	PA25	26.98±1.84	PM14	62.28±6.81	PN9	38.23±3.73
PA8	29.85±1.98	PC1	44.34±3.96	PM15	34.88±2.97	PN10	18.28±1.64
PA9	46.17±4.77	PC2	22.71±1.99	PM16	21.63±2.49	PN11	30.34±3.22
PA10	23.47±1.52	PC3	22.88±1.83	PM17	24.98±1.88	PN12	33.15±3.17
PA11	59.74±5.70	PM1	27.47±2.38	PM18	71.63±5.64	PN14	17.36±1.57
PA12	54.77±5.18	PM2	30.98±2.52	PM19	39.15±3.20	PN15	20.77±1.85
PA13	26.82±2.21	PM3	23.90±2.75	PM20	18.34±2.03	PN16	33.96±2.86
PA14	59.52±4.34	PM4	32.01±3.72	PM21	22.66±2.83	PN17	20.82±1.98
PA15	49.31±4.06	PM5	28.55±1.68	PM24	19.85±1.80	PN19	33.52±1.52
PA17	24.12±1.87	PM6	28.98±2.82	PM25	27.96±2.77	PN20	43.96±4.22
PA18	44.17±4.95	PM7	23.58±1.63	PM26	24.44±3.42

处理 Treatment	发芽率 Germination rate （%）	发芽势 Germination potential （%）	发芽指数 Germination index	茎长 Stem length （cm）	根长 Root length （cm）	侧根数 Lateral root number	茎粗 Stem diameter （mm）
PM14-H	87.33±6.11a	71.33±5.03a	6.24±0.43a	7.37±0.72a	13.02±0.56ab	7.25±0.95a	2.93±0.24ab
PM14-L	94.00±6.00a	80.00±4.00a	6.71±0.43a	6.02±0.88bc	11.33±0.92bc	6.50±0.58ab	2.49±0.21cd
PM18-H	98.00±2.00a	80.00±7.21a	7.00±0.14a	5.52±0.88c	9.78±1.21cd	6.50±0.57ab	3.12±0.39a
PM18-L	88.67±6.43a	49.33±3.06b	6.33±0.46a	6.87±0.93ab	13.80±1.58a	6.75±0.96ab	2.66±0.04bc
CK₁	87.33±1.15a	40.67±5.03b	6.24±0.09a	4.97±0.38c	9.07±1.83de	6.00±0.82ab	2.52±0.08cd
CK	94.67±2.31a	76.67±1.15a	6.76±0.17a	3.45±0.45d	7.35±0.48e	5.50±0.57b	2.21±0.17d

处理 Treatment	发芽率 Germination rate （%）	发芽势 Germination potential （%）	发芽指数 Germination index	茎长 Stem length （cm）	根长 Root length （cm）	侧根数 Lateral root number	茎粗 Stem diameter （mm）
PM14-H	87.33±6.11a	71.33±5.03a	6.24±0.43a	7.37±0.72a	13.02±0.56ab	7.25±0.95a	2.93±0.24ab
PM14-L	94.00±6.00a	80.00±4.00a	6.71±0.43a	6.02±0.88bc	11.33±0.92bc	6.50±0.58ab	2.49±0.21cd
PM18-H	98.00±2.00a	80.00±7.21a	7.00±0.14a	5.52±0.88c	9.78±1.21cd	6.50±0.57ab	3.12±0.39a
PM18-L	88.67±6.43a	49.33±3.06b	6.33±0.46a	6.87±0.93ab	13.80±1.58a	6.75±0.96ab	2.66±0.04bc
CK₁	87.33±1.15a	40.67±5.03b	6.24±0.09a	4.97±0.38c	9.07±1.83de	6.00±0.82ab	2.52±0.08cd
CK	94.67±2.31a	76.67±1.15a	6.76±0.17a	3.45±0.45d	7.35±0.48e	5.50±0.57b	2.21±0.17d

处理 Treatment	发芽率 Germination rate （%）	发芽势 Germination potential （%）	发芽指数 Germination index	茎长 Stem length （cm）	根长 Root length （cm）	侧根数 Lateral root number	茎粗 Stem diameter （mm）
PM14-H	91.33±3.06a	60.67±5.03c	6.52±0.21a	12.72±0.44ab	9.63±0.52a	5.67±0.51a	1.59±0.14a
PM14-L	98.67±1.15a	82.00±3.46a	7.05±0.08a	10.87±0.54c	4.88±0.71b	4.83±0.41a	1.36±0.04bc
PM18-H	91.33±5.03a	68.33±3.21bc	6.52±0.36a	13.15±0.41a	9.72±0.90a	5.67±0.51a	1.49±0.10ab
PM18-L	99.33±1.15a	72.67±2.31b	7.09±0.08a	12.03±0.48b	9.08±0.65a	5.33±0.51a	1.19±0.15cd
CK₁	98.00±2.00a	70.67±2.31b	7.00±0.14a	8.68±0.56d	3.27±0.72b	4.83±0.41a	0.98±0.15d
CK	98.00±3.46a	76.67±1.15b	7.00±0.25a	9.20±0.74d	3.98±0.97b	5.33±0.51a	1.10±0.14d