中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) 2023 39 30 123 131 ChineseAgriculturalScienceBulletin 基 金 項(xiàng) 目 國(guó) 家 自 然 科 學(xué) 基 金 面 上 項(xiàng) 目 群 體 感 應(yīng) QS 介 導(dǎo) 內(nèi) 生Burkholderia pyrrocinia 的 生 防 分 子 機(jī) 制 32071770 2021 01 2024 12 在 研 山 西 省 1331 工程 資助項(xiàng)目 太行山藥用植物生物肥料工程研究中心 1331KSC 第 一 作 者 簡(jiǎn) 介 孟 靜 女 1995 年 出 生 山 西 朔 州 人 碩 士 研 究 生 研 究 方 向 資 源 微 生 物 通 信 地 址 046011 山 西 省 長(zhǎng) 治 市 潞 州 區(qū) 保 寧 門 東 街73 號(hào) 長(zhǎng) 治學(xué)院 Tel 17835096536 E mail 2681697272 通 信 作 者 任 嘉 紅 女 1976 年 出 生 云 南 文 山 人 教 授 博 士 研 究 方 向 森 林 微 生 物 通 信 地 址 046011 山 西 省 長(zhǎng) 治 市 潞 州 區(qū) 保 寧 門 東 街73 號(hào) 長(zhǎng) 治 學(xué)院 Tel 15235535898 E mail renjiahong 收稿日期 2022 11 23 修回日期 2023 08 12 一株黨參根際促生長(zhǎng)菌的促生長(zhǎng)特性及其揮發(fā)性物質(zhì) 對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響 孟 靜 1 2 張麗慧 1 2 白變霞 1 任嘉紅 1 1 長(zhǎng)治學(xué)院生命科學(xué)系 山西長(zhǎng)治046011 2 山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 太原030000 摘 要 探 討 植 物 根 際 促 生 菌DM11 的 促 生 長(zhǎng) 特 性 及 所 產(chǎn) 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) VOCs 對(duì) 農(nóng) 作 物 生 長(zhǎng) 的 影 響 采 用 形 態(tài) 生 理 生 化 指 標(biāo) BIOLOG 系 統(tǒng) 和16SrDNA 序 列 對(duì)DM11 進(jìn) 行 鑒 定 通 過(guò) 頂 空 氣 相 色 譜 質(zhì) 譜 聯(lián) 用 法 分 析 其 所 產(chǎn)VOCs 利 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 研 究VOCs 對(duì) 黃 瓜 和 番 茄 生 長(zhǎng) 的 影 響 及 拮 抗 作 用 并 測(cè) 定 菌 株 促 生 長(zhǎng) 特 性 及 對(duì) 苗 的 促 生 長(zhǎng) 作 用 DM11 鑒 定 為 塞 維 瓦 爾 假 單 胞 菌 具 產(chǎn) 生 長(zhǎng) 素 嗜 鐵 素 解 磷 固 氮 耐 鹽 等 促 生 長(zhǎng) 特 性 所 產(chǎn)VOCs 對(duì) 黃 瓜 番 茄 生 長(zhǎng) 和 誘 導(dǎo) 系 統(tǒng) 抗 性 ISR 相 關(guān) 指 標(biāo) 有 促 進(jìn) 作 用 VOCs 種 類4 種 主 要 成 分1 十 一 烯 對(duì)2 種 農(nóng) 作 物 具 促 生 長(zhǎng) 作 用 并 抑 制3 種 供 試 病 原 真 菌 的 生 長(zhǎng) 黃 瓜 番 茄 幼 苗 接 種DM11 后 葉 片 數(shù) 苗 高 分 別 增 長(zhǎng)15 94 11 63 7 50 6 55 DM11 菌 株 及 其 所 產(chǎn)VOCs 具有開(kāi)發(fā)為生物菌劑的潛力 關(guān)鍵詞 植物根際促生菌 揮發(fā)性物質(zhì) 促生作用 誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性 賽維瓦爾假單胞菌 中圖分類號(hào) S144 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 論文編號(hào) casb2022 0959 Growth Promoting Characteristics of Rhizosphere Growth Promoting Bacteria of Codonopsis pilosula and Effects of Its Volatile Substances on Crop Growth MENG Jing 1 2 ZHANG Lihui 1 2 BAI Bianxia 1 REN Jiahong 1 1 Department of Life Sciences Changzhi College Changzhi Shanxi 046011 2 School of Life Science Shanxi Normal University Taiyuan 030000 Abstract The growth promoting characteristics of plant growth promoting rhizobacteria PGPR strain DM 11 and the effects of volatile compounds VOCs produced by DM 11 on plant growth were investigated DM 11 was identified by morphological physiological and biochemical indexes BIOLOG system and 16 s rDNA sequence The VOCs were analyzed by headspace gas chromatography mass spectrometry HS GC MS The antifungal activity and growth promoting effects on cucumber and tomato of VOCs produced by strain DM 11 were studied by the dual culture on two section of a Petri dish The growth promoting characteristics of the strain and its growth promoting effect on seedlings were determined DM 11 was identified as Pseudomonas thivervalensis which was shown to produce IAA siderophore solubilize insoluble phosphate fix nitrogen and tolerate salt stress The VOCs produced by strain DM 11 could promote the growth of cucumber and tomato and the indexes related to induced systemic resistance ISR There were 4 kinds of VOCs and the main component 1 undecene could promote the growth of two crops and inhibit the growth of three pathogenic fungi DM 11 can promote the growth of cucumber and tomato and the number of leaves and seedling height increased by 15 94 11 63 7 50 and 6 55 respectively DM 11 strain and its VOCs have the potential to be中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) 0 引言 植 物 根 際 促 生 菌 plant growth promoting rhizobacteria PGPR 是 一 大 類 自 由 生 活 在 土 壤 或 附 生 于 植 物 根 系 可 促 進(jìn) 植 物 生 長(zhǎng) 及 對(duì) 礦 質(zhì) 營(yíng) 養(yǎng) 的 吸 收 利 用 并 能 抑 制 有 害 生 物 的 有 益 微 生 物 1 2 目 前 已 分 離 鑒 定 出 多 種 PGPR 菌 株 其 中 假 單 胞 菌 屬 Pseudomonas 是 促 生 抗 逆 的 優(yōu) 選 菌 種 之 一 3 PGPR 對(duì)植物有直接和間接的促生作用 直接作用包括產(chǎn)揮 發(fā) 性 物 質(zhì) Volatileorganiccompounds VOCs 解 磷 固 氮 產(chǎn) 嗜 鐵 素 分 泌 植 物 激 素 IAA 等 間 接 促 生 作 用 包 括抑制病原體的存活 防止病菌的侵害 促進(jìn)有益的共 生 作 用 4 近 年 來(lái) PGPR 的 促 生 抗 病 效 果 引 起 了 人 們 的 高 度 關(guān) 注 例 如 從 東 北 玉 米 根 際 分 離 篩 選 出 的5 株P(guān)GPR 對(duì) 玉 米 有 明 顯 促 生 長(zhǎng) 作 用 具 產(chǎn) 生 長(zhǎng) 素 IAA 溶 磷 解 鉀 產(chǎn) 嗜 鐵 素 等 促 生 長(zhǎng) 特 性 5 高 亞 慧 6 等 分 離 獲 得 的PGPR 菌 株 GX14001 所 產(chǎn)VOCs 對(duì) 本 氏 煙 草 Nicotiana benthamiana 和 上 海 青 Brassica chinensis 均 表 現(xiàn) 出 顯 著 促 生 效 果 棉 花 內(nèi) 生 細(xì) 菌 S258 產(chǎn) 生 的VOCs 對(duì) 病 原 真 菌 具 有 抑 制 作 用 并 能 促 進(jìn) 擬 南 芥 的 生 長(zhǎng) 7 因 此 開(kāi) 展PGPR 菌 株 促 生 長(zhǎng) 特 性 和VOCs 的 研 究 對(duì) 植 物 的 促 生 長(zhǎng) 和 抗 病 性 具 有 重 要 意義 DM11 是 一 株 實(shí) 驗(yàn) 室 前 期 從 黨 參 根 際 分 離 的 PGPR 菌 株 本 研 究 以DM11 菌 株 為 研 究 對(duì) 象 開(kāi) 展 該 菌 株 的 鑒 定 及 促 生 特 性 測(cè) 定 檢 測(cè) 其 所 產(chǎn)VOCs 對(duì) 黃 瓜 番 茄 幼 苗 系 統(tǒng) 抗 性 相 關(guān) 生 理 指 標(biāo) 的 影 響 采 用 SPME GC MS 方 法 檢 測(cè) 其 所 產(chǎn)VOCs 的 成 分 組 成 并 測(cè) 定VOCs 主 要 成 分 拮 抗 作 用 和 促 生 長(zhǎng) 作 用 本 研 究為生物新菌劑的研發(fā)提供了備選資源 1 材料與方法 1 1 植物材料 黃 瓜 Cucumis sativus L 番 茄 Solanum lycopersicumL 1 2 供試菌株 菌 株DM11 分 離 自 山 西 省 長(zhǎng) 治 市 黨 參 根 際 現(xiàn) 保 藏 于 中 國(guó) 典 型 培 養(yǎng) 物 保 藏 中 心 CCTCC 保 藏 號(hào) CCTCCM2017582 1 3 培養(yǎng)基 LB 培 養(yǎng) 基 NBRIP 培 養(yǎng) 基 8 CAS 檢 測(cè) 平 板 9 Ashby 固 氮 培 養(yǎng) 基 10 King 培 養(yǎng) 基 11 MKB 培 養(yǎng) 基 9 1 2MS 培養(yǎng)基 12 1 4 方法 1 4 1 菌 株 的 活 化 及 菌 液 制 備 將DM11 甘 油 管 菌 種 于 LB 平 板 上 劃 線 活 化 30 培 養(yǎng)48h 后 挑 取 單 菌 落 接 種 于20 mL LB 液 體 培 養(yǎng) 基 中 搖 培 30 180 r min 24h 后備用 1 4 2 菌株的鑒定 參照文獻(xiàn) 13 14 對(duì)其進(jìn)行形態(tài) 生理生 化 Biolog 及16SrDNA 序列分析鑒定 1 4 3 促 生 長(zhǎng) 特 性 的 測(cè) 定 對(duì)DM11 菌 株 開(kāi) 展 解 磷 產(chǎn) IAA 產(chǎn) 嗜 鐵 素 能 力 耐 鹽 與 固 氮 能 力 的 測(cè) 定 解 磷 參 照 文 獻(xiàn) 8 產(chǎn)IAA 參 照 文 獻(xiàn) 11 產(chǎn) 嗜 鐵 素 參 照 文 獻(xiàn) 9 耐鹽與固氮參照文獻(xiàn) 10 1 4 4 DM11 菌 株VOCs 對(duì) 農(nóng) 作 物 幼 苗 的 影 響 采 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 其 中 一 室 為L(zhǎng)B 培 養(yǎng) 基 另 一 室1 2MS 培 養(yǎng) 基 分 別 將 催 芽 露 白 的 無(wú) 菌 黃 瓜 番 茄 種 子 移 栽 到1 2 MS 培 養(yǎng) 基 每 皿5 株 另 一 室 加 入20 L 菌 液 菌 含 量10 9 CFU 3 個(gè) 重 復(fù) 光 照16h 黑 暗8h 光 照 強(qiáng) 度H1 25 共 培 養(yǎng)5 d 后 測(cè) 量 幼 苗 根 長(zhǎng) 側(cè) 根 數(shù) 芽長(zhǎng)等 DM11 產(chǎn) 生 的VOCs 對(duì) 農(nóng) 作 物 生 理 指 標(biāo) 的 測(cè) 定 將 露 白 的 無(wú) 菌 黃 瓜 番 茄 種 子 移 栽 到 裝 有1 2MS 培 養(yǎng) 基 的 錐 形 瓶 中 每 瓶3 株 將 無(wú) 菌 的5mL 小 燒 杯 放 入 錐 形 瓶 中 并 接 入2mL 菌 液 培 養(yǎng) 條 件 同 上 共 培 養(yǎng) 15d 后 測(cè) 量 幼 苗POD 15 MDA 16 PPO 17 總 酚 18 1 3 葡聚糖酶 19 等系統(tǒng)抗性相關(guān)生理指標(biāo) 1 4 5 DM11 菌 株VOCs 的 鑒 定 將DM11 菌 株500 L 菌 液 接 種 于 裝 有50mLLB 液 體 培 養(yǎng) 基 的100mL 三 角 瓶 中 用 錫 箔 紙 封 口 30 180r min 振 蕩 培 養(yǎng)48h 后 備用 通 過(guò) 頂 空 氣 相 色 譜 質(zhì) 譜 聯(lián) 用 HS GC MS 法 鑒 定 DM11 菌 株VOCs 選 取65 m PDMS DVB 纖 維 頭 進(jìn) 行 測(cè) 定 將 老 化 好 的SPME 針 頭 刺 穿 錫 箔 紙 置 于 DM11 培 養(yǎng) 液 上 層 約2 cm 處 吸 附 萃 取30 min 每 5 min 晃 動(dòng) 錐 形 瓶60 次 萃 取 結(jié) 束 后 迅 速 插 入 氣 相 色 譜 的 氣 化 室 推 出 纖 維 頭 進(jìn) 樣 口 溫 度 為260 爐 溫 起 始40 利 用 氣 化 室 高 溫 熱 解 析 目 標(biāo) 待 測(cè) 物2min 走 樣72min 色 譜 分 離 結(jié) 束 后 定 性 和 定 量 分 析 方 法 參 照文獻(xiàn) 6 1 4 6 VOCs 對(duì) 病 原 菌 的 影 響 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 檢 測(cè) DM11 菌 株VOCs 對(duì) 病 原 菌 的 拮 抗 作 用 一 室 分 別 接 developed as biological agents Keywords plant growth promoting rhizobacteria PGPR volatile organic compounds VOCs promoting growth induced systemic resistance ISR Pseudomonas thivervalensis 124種 香 蕉 枯 萎 病 菌 尖 孢 鐮 刀 菌 和 棉 花 立 枯 菌 一 塊5mm 的 菌 餅 于PDA 培 養(yǎng) 基 上 另 一 室 在LB 培 養(yǎng) 基 涂 布 50 L 菌液 28 培養(yǎng)4 6d 后 測(cè)定抑菌率 20 1 4 7 單 一VOCs 對(duì) 農(nóng) 作 物 和 病 原 菌 的 影 響 采 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 檢 測(cè)DM11 單 一VOCs 對(duì) 農(nóng) 作 物 生 長(zhǎng) 的 影 響 將 生 長(zhǎng) 狀 況 一 致 的 種 子 移 栽 到1 2MS 培 養(yǎng) 基 中 每 皿5 株 另 一 室 放 置2cm 的 無(wú) 菌 玻 璃 培 養(yǎng) 皿 并 分 別 加 入5 7 10 15 L1 十 一 烯 單 一VOCs 設(shè) 置 條 件 同1 4 4 培養(yǎng)5d 測(cè)量幼苗芽長(zhǎng) 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 檢 測(cè) 單 一VOCs 的 抑 菌 作 用 一 室分別接種香蕉枯萎病菌 尖孢鐮刀菌 棉花立枯菌一 塊5mm 的 菌 餅 于PDA 培 養(yǎng) 基 另 一 室 放 置 直 徑2cm 無(wú) 菌 玻 璃 培 養(yǎng) 皿 并 分 別 加 入80 100 120 140 L1 十一烯VOCs 28 培養(yǎng)4 6d 測(cè)定抑菌率 20 1 4 8 盆栽實(shí)驗(yàn) 盆栽實(shí)驗(yàn)參照文獻(xiàn) 2 2 結(jié)果與分析 2 1 DM11 菌株的鑒定 DM11 菌 株 革 蘭 氏 陰 性 G 細(xì) 菌 桿 狀 菌 落 乳 白 色 大 而 濕 潤(rùn) 有 光 澤 圓 形 邊 緣 整 齊 易 挑 起 好 氧 接 觸 酶 實(shí) 驗(yàn) 3 KOH 試 驗(yàn) 明 膠 水 解 試 驗(yàn) 甲 基 紅 和 伏普實(shí)驗(yàn)均為陽(yáng)性 油脂實(shí)驗(yàn)陰性 無(wú)膿青素產(chǎn)生 該 菌 株 BIOLOG 鑒 定 為 賽 維 瓦 爾 假 單 胞 菌 Pseudomonas thivervalensis 其16S rDNA 序 列 全 長(zhǎng) 1498 bp 將 該 序 列 提 交 GeneBank 登 錄 號(hào) 為 ON885287 進(jìn) 行 比 對(duì) 分 析 結(jié) 果 顯 示 該 菌 株16S rDNA 序 列 與 Pseudomonas 屬 菌 株 序 列 相 似 性 達(dá) 99 采 用 鄰 接 法 構(gòu) 建 系 統(tǒng) 發(fā) 育 樹(shù) 可 以 看 出 DM11 最 接 近P thivervalensis CPs4 MK267298 圖1 因 圖 1 基于菌株 DM 11 16 S rDNA 及其同源序列構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù) 此 最終將DM11 菌株鑒定為P thivervalensis 2 2 DM11 菌株促生長(zhǎng)特性的測(cè)定 2 2 1 解 磷 與 產(chǎn)IAA 能 力 的 鑒 定 DM11 菌 株 的 解 無(wú) 機(jī) 磷 動(dòng) 力 學(xué) 曲 線 如 圖2 所 示 隨 著 培 養(yǎng) 時(shí) 間 增 加 菌 株 發(fā) 酵 液 中 可 溶 性 磷 含 量 呈 先 升 高 后 下 降 的 趨 勢(shì) 1 2 d 時(shí) 顯 著 升 高 2 4 d 趨 于 穩(wěn) 定 4 d 時(shí) 達(dá) 到 最 高 311 56mg L 圖2 經(jīng) 檢 測(cè) DM11 還 具 有 產(chǎn)IAA 的 能 力 該 菌 株 產(chǎn)IAA 的 動(dòng) 力 學(xué) 曲 線 如 圖3 所 示 隨 培 養(yǎng) 時(shí) 間 的 增 加 菌 株 產(chǎn)IAA 能 力 呈 現(xiàn) 逐 漸 升 高 后 趨 于 平 緩 的 趨 勢(shì) 其 中 第5 d 時(shí) 發(fā) 酵 液 中IAA 含 量 最多 36 3mg L 2 2 2 產(chǎn) 嗜 鐵 素 能 力 鑒 定 DM11 菌 株 產(chǎn) 嗜 鐵 素 動(dòng) 力 學(xué) 曲 線 如 圖4 所 示 0 9h 時(shí) 菌 株 發(fā) 酵 液 上 清 中 的 嗜 鐵 素 含 量 無(wú) 明 顯 變 化 9h 后 急 劇 增 加 至18h 后 趨 于 平 緩 因此 DM11 菌株具有較強(qiáng)的產(chǎn)嗜鐵素能力 2 2 3 固 氮 與 耐 鹽 能 力 的 鑒 定 將DM11 點(diǎn) 接 于 無(wú) 氮 培 養(yǎng)基上檢測(cè)其固氮能力 培養(yǎng)4d 后 可以發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng) 基 上 長(zhǎng) 出 明 顯 的 菌 落 圖5 說(shuō) 明 該 菌 株 可 固 定 空 氣 中 的 氮 具 自 身 固 氮 作 用 將DM11 菌 株 接 種 于 不 同 NaCl 濃度 的培 養(yǎng)基 中 振蕩 培養(yǎng)24h 后 結(jié)果 如圖6 所 示 NaCl 濃 度 為1 2 時(shí) OD600 無(wú) 顯 著 變 化 NaCl 濃 度 高 于2 時(shí) OD600 顯 著 下 降 當(dāng)NaCl 濃 度5 時(shí) 孟 靜 等 一 株 黨 參 根 際 促 生 長(zhǎng) 菌 的 促 生 長(zhǎng) 特 性 及 其 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 對(duì) 農(nóng) 作 物 生 長(zhǎng) 的 影 響 125中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) OD600 降 至 最 低 細(xì) 菌 數(shù) 量 接 近 于 零 按 照Vreeland 21 的分類法 可將DM11 菌株判斷為輕度耐鹽菌 2 3 DM11 菌株VOCs 對(duì)農(nóng)作物幼苗的影響 2 3 1 對(duì) 農(nóng) 作 物 形 態(tài) 指 標(biāo) 的 影 響 通 過(guò) 二 分 格 平 板 培 養(yǎng) 皿 法 將DM11 菌 株 分 別 與 黃 瓜 番 茄 共 培 養(yǎng)5d 后 與 對(duì) 照CK 相 比 黃 瓜 和 番 茄 幼 苗 主 根 分 別 增 長(zhǎng)79 42 41 88 芽 長(zhǎng) 分 別 增 長(zhǎng)27 89 25 85 黃 瓜 側(cè) 根 數(shù) 增 加48 59 表1 說(shuō) 明DM11 菌 株 分 泌 的VOCs 含 有 發(fā) 酵 天 數(shù) 可 溶 性 磷 含 量 天 數(shù) 濃 度 40 35 30 25 20 圖 2 DM 11 菌株解無(wú)機(jī)磷動(dòng)力學(xué)曲線 圖 3 DM 11 菌株產(chǎn) IAA 動(dòng)力學(xué)曲線 時(shí) 間 菌 密 度 鐵 載 體 相 對(duì) 含 量 菌 密 度 鐵 載 體 圖 4 DM 11 菌株產(chǎn)嗜鐵素動(dòng)力學(xué)曲線 圖 5 DM 11 菌株耐鹽能力 濃 度 OD600 圖 6 DM 11 菌株耐鹽能力 126促生長(zhǎng)成分 2 3 2 對(duì) 農(nóng) 作 物 系 統(tǒng) 抗 性 相 關(guān) 生 理 指 標(biāo) 的 影 響 將 黃 瓜 番 茄 與DM11 菌 株 不 接 觸 共 培 養(yǎng)15d 后 對(duì) 幼 苗 葉 片 的 系 統(tǒng) 抗 性 相 關(guān) 生 理 指 標(biāo) 進(jìn) 行 測(cè) 定 從 圖7 可 知 與 對(duì) 照CK 相 比 黃 瓜MDA 含 量 升 高 而 番 茄MDA 含 量 降 低 表 明DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 對(duì) 番 茄 細(xì) 胞 膜 質(zhì) 過(guò) 氧 化 程 度 有 所 消 減 總 酚 與 抗 氧 化 相 關(guān) 與 對(duì) 照 相 比 DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 使 黃 瓜 總 酚 合 成 增 多 DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 可 以 有 效 促 進(jìn) 黃 瓜 和 番 茄 幼 苗 合 成POD 從 而 增 加 農(nóng) 作 物 在 不 良 環(huán) 境 中 的 抗 性 黃 瓜 番 茄 經(jīng)DM11 菌 株VOCs 處 理 后 PPO 含 量 遠(yuǎn) 高 于 對(duì) 照 說(shuō) 明DM11 菌 株VOCs 促 進(jìn) 植 物 多 酚 氧 化 酶 的 產(chǎn) 生 進(jìn) 而 增 加2 種 農(nóng) 作 物 的 抗 病 性 另 外 DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 使 黃 瓜 番 茄 中 1 3 葡 聚 糖 酶 的 合 成 減 少 說(shuō) 明DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 對(duì)2 種 農(nóng) 作 物 生 長(zhǎng) 沒(méi) 有 產(chǎn) 生 脅 迫 且 有 促 進(jìn) 作 用 以 上 生 理 指 標(biāo) 與 植 物 抗 性 相 關(guān) 這 說(shuō) 明DM11 所 產(chǎn)VOCs 具 有 誘 導(dǎo) 植 物系統(tǒng)抗性的作用 2 4 DM11 菌 株VOCs 的 鑒 定 及 單 一VOCs 對(duì) 病 原 菌 和 農(nóng)作物的影響 2 4 1 DM11 菌 株VOCs 分 析 通 過(guò) 頂 空 氣 相 色 譜 質(zhì) 譜 聯(lián) 用 法 分 析DM11 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 并 應(yīng) 用Nist05 和 表 1 2 種農(nóng)作物幼苗根長(zhǎng) 芽長(zhǎng)和側(cè)根數(shù) 農(nóng)作物 黃瓜 黃瓜 番茄 番茄 處理 CK DM11 CK DM11 主根長(zhǎng) 1 560 0 053 2 799 0 454 1 829 0 134 2 595 0 212 芽長(zhǎng) 4 109 0 487 5 255 0 397 4 109 0 487 5 171 0 609 側(cè)根數(shù) 9 467 1 642 14 067 1 486 黃 瓜 番 茄 含 量 黃 瓜 番 茄 總 酚 濃 度 黃 瓜 番 茄 活 性 黃 瓜 番 茄 活 力 孟 靜 等 一 株 黨 參 根 際 促 生 長(zhǎng) 菌 的 促 生 長(zhǎng) 特 性 及 其 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 對(duì) 農(nóng) 作 物 生 長(zhǎng) 的 影 響 127中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) Nist05s 質(zhì) 譜 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 通 過(guò) 計(jì) 算 機(jī) 檢 索 結(jié) 合 每 一 個(gè) 色 譜 峰 的 質(zhì) 譜 特 征 數(shù) 據(jù) 分 析 結(jié) 合 對(duì) 照 所 產(chǎn) 生 的 氣 體 成 分 進(jìn) 行 綜 合 分 析 可 知DM11 產(chǎn)4 種VOCs 成 分 分 別 為 苯 乙 酮 1 十 一 烯 1H Indene 1 methylene 2 5 二 叔 丁 基 酚 表2 其 中 1 十 一 烯 含 量 最 高 峰 面 積 為 44 361 為DM11 菌 株VOCs 主 要 成 分 其 他3 種 成 分 苯 乙 酮 1H Indene 1 methylene 2 5 二 叔 丁 基 酚 含 量 較 少 峰 面 積 分 別 為0 164 0 703 和0 551 因 此 選 擇 主 要 成 分1 十 一 烯 開(kāi) 展 后 續(xù) 的 拮 抗 實(shí) 驗(yàn) 和 接 種 實(shí) 驗(yàn) 2 4 2 主 要 成 分1 十 一 烯 對(duì) 病 原 菌 的 拮 抗 作 用 利 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 測(cè) 定DM11 菌 株 所 產(chǎn)VOCs 對(duì) 香 蕉 枯 黃 瓜 番 茄 葡 聚 糖 圖 7 2 種農(nóng)作物幼苗生理指標(biāo)測(cè)定 表 2 DM 11 產(chǎn)生的 VOCs 成分 保留時(shí)間 min 8 945 9 397 11 416 22 210 面積 0 164 44 361 0 703 0 551 名稱 苯乙酮 Acetophenone 1 十一烯 1 Undecene 1H Indene 1 methylene 2 5 二叔丁基酚 Phenol 2 5 bis 1 1 dimethylethyl 萎 病 菌 尖 孢 鐮 刀 菌 棉 花 立 枯 菌3 種 病 原 真 菌 的 拮 抗 作 用 發(fā) 現(xiàn)DM11 所 產(chǎn)VOCs 對(duì)3 種 供 試 病 原 菌 均 有 拮 抗 作 用 其 中 主 要 成 分1 十 一 烯 從 低 濃 度 到 高 濃 度 對(duì)3 種 病 原 菌 的 生 長(zhǎng) 有 不 同 程 度 的 抑 制 作 用 對(duì) 香 蕉 枯 萎 病 菌 的 抑 菌 率 分 別 為4 95 23 22 76 16 94 74 對(duì) 尖 孢 鐮 刀 菌 的 抑 菌 率 分 別 為 35 33 86 44 94 01 97 16 對(duì) 棉 花 立 枯 菌 的 抑 菌 率 分 別 為19 47 58 09 87 79 97 03 表3 圖8 2 4 3 主 要 成 分1 十 一 烯 對(duì)2 種 農(nóng) 作 物 的 促 生 作 用 采 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 分 別 將5 L 7 L 10 L 15 L1 十 一 烯 與 黃 瓜 番 茄 幼 苗 共 培 養(yǎng) 研 究 發(fā) 現(xiàn) 1 十 一 烯 對(duì) 黃 瓜 具 有 促 生 長(zhǎng) 作 用 其 中 15 L 時(shí) 作 用 最 明 顯 芽 長(zhǎng) 為6 525 cm 1 十 一 烯 加 入 量 為5 10 L 時(shí) 對(duì) 番 茄 起 促 生 長(zhǎng) 作 用 其 中7 L 作 用 最 顯 著 芽 長(zhǎng) 為3 9cm 表 3 不同體積的 1 十一烯對(duì) 3 種病原菌的抑菌作用 病原菌 香蕉枯萎病菌 尖孢鐮刀菌 棉花立枯菌 80 L 4 95 1 93d 35 33 1 97d 19 47 2 06d 100 L 23 22 0 54c 86 44 0 55c 58 09 2 06c 120 L 76 16 1 42b 94 01 1 97b 87 79 2 49b 140 L 94 74 3 26a 97 16 0 95a 97 03 2 97a 注 表中數(shù)據(jù)為平均數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)偏差 同行不同小寫(xiě)字母表示差異顯著性 P 0 05 128但15 L 時(shí) 就 起 抑 制 作 用 圖9 因 此 適 量 的1 十 一 烯對(duì)黃瓜 番茄的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用 2 4 4 盆 栽 實(shí) 驗(yàn) 將DM11 菌 液 分 別 接 種 于 黃 瓜 番 茄 盆 栽 苗 40 d 后 測(cè) 定 其 葉 片 數(shù) 和 苗 高 結(jié) 果 如 表4 圖 10 所 示 可 以 看 出 DM11 菌 株 對(duì)2 種 農(nóng) 作 物 均 有 明 顯 的 促 生 長(zhǎng) 效 果 與 對(duì) 照CK 相 比 黃 瓜 和 番 茄 苗 的 葉 A 尖孢鐮刀菌 B 香蕉枯萎病菌 C 棉花立枯菌 圖 8 1 十一烯對(duì) 3 種病原菌的抑菌作用 不同小寫(xiě)字母代表P 0 05 水平上顯著差異 圖 9 1 十一烯對(duì)黃瓜 番茄芽長(zhǎng)的影響 片數(shù) 苗高分別增長(zhǎng)了15 94 11 63 7 50 6 55 3 結(jié)論與討論 大 部 分 假 單 胞 菌 屬 Pseudomonas 菌 株 是 國(guó) 內(nèi) 外 普 遍 采 用 的 促 生 抗 逆 的 優(yōu) 選PGPR 菌 種 之 一 3 本 課 題 組 前 期 從 潞 黨 參 根 際 分 離 篩 選 出 一 株P(guān)GPR 菌 株 表 4 2 種農(nóng)作物幼苗葉片數(shù) 苗高 農(nóng)作物 黃瓜 番茄 葉片數(shù) 15 94 7 08 11 63 7 65 苗高 7 50 4 16 6 55 6 02 A 黃瓜 B 番茄 圖 10 2 種農(nóng)作物幼苗的盆栽實(shí)驗(yàn) 孟 靜 等 一 株 黨 參 根 際 促 生 長(zhǎng) 菌 的 促 生 長(zhǎng) 特 性 及 其 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 對(duì) 農(nóng) 作 物 生 長(zhǎng) 的 影 響 129中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) DM11 采 用 形 態(tài) 生 理 生 化 指 標(biāo) BIOLOG 系 統(tǒng) 和16S rDNA 序 列 將 該 菌 株 鑒 定 為 賽 維 瓦 爾 假 單 胞 菌 P thivervalensis 檢 測(cè) 發(fā) 現(xiàn)DM11 菌 株 具 有 解 磷 產(chǎn) IAA 產(chǎn) 嗜 鐵 素 固 氮 耐 鹽 等 多 種 促 生 長(zhǎng) 特 性 和 促 生 長(zhǎng) 作 用 盆 栽 黃 瓜 番 茄 苗 接 種DM11 后 在 葉 片 數(shù) 苗 高 方 面 較 對(duì) 照 分 別 增 長(zhǎng) 了15 94 11 63 7 50 6 55 不 少 PGPR 菌 株 會(huì) 產(chǎn) 生 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) Volatile organiccompounds VOCs 里 面 的 一 些 組 成 成 分 具 有 防 治 植 物 病 蟲(chóng) 害 促 進(jìn) 生 長(zhǎng) 作 用 7 12 目 前 細(xì) 菌 產(chǎn) 生 的VOCs 成 分 已 鑒 定340 種 我 們 通 過(guò)SPME GC MS 研 究 發(fā) 現(xiàn) DM11 菌 株 產(chǎn) 生 苯 乙 酮 1 十 一 烯 1H Indene 1 methylene 2 5 二 叔 頂 基 酚 等4 種VOCs 主 要 成 分 為 1 十 一 烯 44 361 生 防 菌 株 假 單 胞 KNU17Pc1 能 產(chǎn) 生13 種VOCs 其 中 十 一 烯 是 最 主 要 的 成 分 22 從 楊 樹(shù) 根 際 分 離 的 PGPR 菌 株 Pseudomonas sp ST TJ4 的VOCs 具 有 抑 菌 作 用 十 一 烯 也 是 最 主 要 的 成 分 23 RYU 等 24 發(fā) 現(xiàn) 兩 株 芽 孢 桿 菌 所 產(chǎn) VOCs 能 促 進(jìn) 野 生 型 擬 南 芥 的 生 長(zhǎng) P fluorescens SS101 也 能 通 過(guò) VOCs 促 進(jìn) 植 物 的 生 長(zhǎng) 25 本 研 究 發(fā) 現(xiàn) DM11 菌 株 所 產(chǎn) 的VOCs 及 其 主 要 成 分 1 十 一 烯 對(duì) 黃 瓜 和 番 茄 的 生 長(zhǎng) 具 有 促 進(jìn) 作 用 生 防 菌 株 內(nèi) 生 解 淀 粉 芽 孢 桿 菌 Bacillus amyloliquefaciens BEB17 產(chǎn) 生 的VOCs 具 有 廣 譜 抑 菌 活 性 26 解 淀 粉 芽 孢 桿 菌LJ02 產(chǎn) 生 的VOCs 中 的2 類 單一化合物對(duì)腐皮殼菌 草莓灰霉病菌 棗漿胞病菌都 具 有 良 好 抑 制 作 用 27 B amyloliquefaciens NJN 6 產(chǎn) 生 的 包 括2 癸 酮 等 酮 類 物 質(zhì) 在 內(nèi) 的11 種VOCs 可 以 完 全 抑 制 香 蕉 枯 萎 病 菌 菌 絲 的 生 長(zhǎng) 和 孢 子 的 萌 發(fā) 28 筆 者 采 用 二 分 格 培 養(yǎng) 皿 法 檢 測(cè)DM11 菌 株 所 產(chǎn) 的 VOCs 并 對(duì) 其 主 要 成 分1 十 一 烯 的 抑 菌 能 力 進(jìn) 行 測(cè) 試 發(fā) 現(xiàn) 該 物 質(zhì) 對(duì) 香 蕉 枯 萎 病 菌 尖 孢 鐮 刀 菌 棉 花 立 枯 菌3 種 供 試 病 原 真 菌 均 具 有 拮 抗 作 用 以 上 研 究 結(jié) 果 明 確 了1 十 一 烯 在DM11 菌 株 對(duì) 植 物 促 生 及 拮 抗 起 關(guān) 鍵 作 用 進(jìn) 一 步 證 實(shí) 了1 十 一 烯 具 有 開(kāi) 發(fā) 成 新 型 農(nóng) 藥的潛力 不少生物因子和非生物因子可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng) 抗 性 ISR 導(dǎo) 致 植 物 的SOD POD CAT PAL PPO 等 防 御 酶 活 性 的 升 高 29 POD PPO 可 通 過(guò) 催 化 木 質(zhì) 素 及 醌 類 化 合 物 形 成 構(gòu) 成 保 護(hù) 性 屏 蔽 而 使 細(xì) 胞 免 受 病 菌 的 侵 害 從 而 增 強(qiáng) 植 物 抵 抗 逆 境 的 能 力 30 本 研 究 發(fā) 現(xiàn)DM11 菌 株 所 產(chǎn)VOCs 具 有 誘 導(dǎo) 植 物 系 統(tǒng) 抗 性 的 作 用 該 菌 株 產(chǎn) 生 的VOCs 使 黃 瓜 和 番 茄 幼 苗 主 根 芽 長(zhǎng) 增 長(zhǎng) POD PPO 活 性 增 加 總 酚 與 抗 氧 化 相 關(guān) 與 對(duì) 照 相 比 番 茄 幼 苗 的MDA 和 總 酚 含 量 下 降 另 外 2 種 農(nóng) 作 物 中 的 葡 聚 糖 酶 的 量 較 對(duì) 照 減 少 1 3 葡 聚 糖 是 一 類 重 要 的 抗 真 菌 蛋 白 在 抑 制 病 原 菌 的 侵染和降解其細(xì)胞壁過(guò)程中發(fā)揮重要作用 在正常的 環(huán) 境 條 件 下 高 等 植 物 中 1 3 葡 聚 糖 酶 含 量 不 高 而 且 活 性 很 低 只 有 低 水 平 的 組 成 型 表 達(dá) 31 說(shuō) 明DM11 所產(chǎn)VOCs 對(duì)2 種農(nóng)作物的生長(zhǎng)沒(méi)有脅迫 可 以 看 出 賽 維 瓦 爾 假 單 胞 菌DM11 及 其 所 產(chǎn) VOCs 尤 其 是1 十 一 烯 具 有 開(kāi) 發(fā) 為 生 物 菌 劑 和 農(nóng) 藥 的 潛 力 但 溫 室 條 件 與 自 然 環(huán) 境 存 在 差 異 許 多 實(shí) 驗(yàn) 室 篩 選 出 的 優(yōu) 良PGPR 菌 株 及 其 產(chǎn) 物 在 大 田 應(yīng) 用 效 果 并 不 理 想 后 續(xù) 我 們 將 進(jìn) 一 步 深 入 開(kāi) 展DM11 菌 株 的 大 田 接 種 及 定 殖 試 驗(yàn) 并 揭 示 該 菌 株 所 產(chǎn)VOCs 對(duì) 植 物 促 生 抗 逆 相 關(guān) 基 因 影 響 的 研 究 以 期 為PGPR 菌 株 的開(kāi)發(fā)利用提供理論支撐 參 考 文 獻(xiàn) 1 VURUKONDA S S VARDHARAJULA S SHRIVASTAVA M et al Enhancement of drought stress tolerance in crops by plant growth promoting rhizobacteria J Microbiological research 2016 184 13 24 2 劉 國(guó) 強(qiáng) 旭 格 拉 哈 布 丁 艾 山 江 等 黑 果 枸 杞 根 際 促 生 菌 的 篩 選 鑒 定 及 促 生 能 力 分 析 J 廈 門 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 自 然 科 學(xué) 版 2019 58 1 56 62 3 BACKERR ROKEMJS LANGUMARANG etal Plantgrowth promoting thizobacteria context mechanisms of action and roadmap to commercialization of biostimulants for sustainable agriculture J Frontiersinplantscience 2018 9 5 1473 4 穆 文 強(qiáng) 康 慎 敏 李 平 蘭 根 際 促 生 菌 對(duì) 植 物 的 生 長(zhǎng) 促 進(jìn) 作 用 及 機(jī) 制研究進(jìn)展 J 生命科學(xué) 2022 34 2 118 127 5 陳 臘 米 國(guó) 華 李 可 可 等 多 功 能 植 物 根 際 促 生 菌 對(duì) 東 北 黑 土 區(qū) 玉 米的促生效果 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) 2020 31 8 2759 2766 6 高 亞 慧 姜 明 國(guó) 豐 景 等 產(chǎn) 生 促 生 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 的 潛 在PGPR 菌 株 篩 選 及 其 促 生 特 性 研 究 J 生 物 技 術(shù) 通 報(bào) 2022 38 3 103 112 7 羅曉宇 單晨陽(yáng) 賈召召 等 內(nèi)生細(xì)菌S258 產(chǎn)揮發(fā)性 有機(jī)物的 抑菌 促生長(zhǎng)活性及其 組分分析 J 華北農(nóng)學(xué)報(bào) 2021 36 5 198 203 8 王 君 范 延 輝 尚 帥 等 一 株 根 際 解 磷 菌 的 篩 選 鑒 定 及 溶 磷 促 生 作 用 J 中國(guó)土壤與肥料 2022 6 195 203 9 LOUDEN B C HAARMANN D LYNNE A M Use of blue agar CAS assay for siderophore detection J Journal of microbiology biologyeducation 2011 12 1 51 53 10 張 燁 廖 怡 陳 尚 武 等 文 冠 果 一 二 年 生 植 株 根 系 內(nèi) 生 菌 的 分 離 鑒定和固氮活性 J 植物生態(tài)學(xué)報(bào) 2010 34