[01387401]耐盐植物根际促生菌多样性、高效PGPR菌群构建及菌肥制备

1.课题来源：课题来源于宁夏自然科学基金项目（NZ1601）。 2.研究背景： 近年来,以耐盐植物种植为核心的盐碱地改良技术逐渐被重视起来。但盐生植物的培育难度较大且周期长,幼苗期也会因为盐碱地特殊的土壤性质导致其生理指标发生变化,出现成活率和保存率低等现象。而在盐碱化土壤中施加微生物肥料可以有效阻止土壤中的盐分对树木幼苗的危害。微生物肥料中的有益微生物能有效改善盐碱土壤的理化性质和土壤结构,提高土壤肥力,而且成本低,没有二次污染,因此研究利用微生物肥料改良盐碱地具有重要的意义。但目前能够应用于盐碱土的微生物菌剂较少,其原因一是盐碱土环境的特殊性,造成某些产酸菌很难在其中生长,二是盐碱土属于极端环境,目前的分离方法还没有能够分离出足够多的有效菌株。而研究出来的少数的菌剂由于盐碱土本身存在的差异,只能在极小的范围内应用。植物根际促生菌（plant growth promoting rhizobacteria, PGPR）是自由生活在土壤或附生于植物根际,能直接或间接地促进植物生长的一类功能性微生物。PGPR能够通过抑制土壤中致病菌的生长、产生植物激素、固氮、解磷、产ACC脱氨酶等多种机制为植物提供丰富的营养元素,调节土壤中离子状态的不平衡,提高植物的耐盐性和抗逆性,从而促进植物的生长。兼有“促生、营养、生防”的三重作用。作为一种极其丰富的微生物资源,根际促生菌将是未来生物型农业和可持续发展中不可缺少的生物资源。因此,筛选高效促生抗逆菌株以研制环境友好型的新型微生物肥料,是一项开辟肥源而保护生态环境的有效措施,对促进盐碱地的修复和改良也具有重要的推动作用。 3.研究目的与意义： 为了探索和发掘宁夏盐渍化土壤中的微生物资源,缓解我区盐渍化土壤的微生物肥料供给问题,提高耐盐植物的改良效果,加速盐碱地改良的进程,本研究对宁夏银北地区盐渍化土壤中的耐盐植物根际促生菌资源进行研究,在阐明耐盐植物细菌的群落组成和多样性的基础上,分离筛选具有溶磷、固氮、产ACC脱氨酶、产铁载体、产IAA等活性的菌株。通过研究菌株的促生特性,选择生长快、促生活性广、竞争力强的菌株构建高效 PGPR 菌群。并通过盆栽试验验证PGPR 菌群的促生效果。为进一步制备出适合我区特定气候、能够在盐渍化土壤中稳定发挥作用的生态菌肥提供菌种资源,为也有效利用植物根际促生菌改良盐碱土壤提供坚实的理论基础。 4.主要论点与论据： ①各植物根际土壤理化性质和酶活性有显著的根际效应,土壤微生物代谢特征、代谢类型存在差异。碳水化合物、氨基酸类、羧酸类是银北盐碱区植物根际微生物主要利用的碳源。 ②各植物根际细菌群落组成相似,多样性和相对丰度等存在差异。厚壁菌门、变形菌门和放线菌门是银北盐碱区植物根际的优势菌群。 ③筛选到多株具有较强盐碱耐受性、且同时具备2种以上促生特性的菌株,隶属于芽孢杆菌属、假单胞菌属、鞘脂单胞菌属、节杆菌属和中华根瘤菌属5个属,在属水平上多样性单一,芽孢杆菌属是6种根际土壤的共有属和优势菌属。 ④构建的高效复合菌群能显著促进植物幼苗生物量的增长,具备开发为微生物菌肥的潜能。 ⑤该复合菌群能够在以粉碎的枣树枝条为营养源的固体基质上进行生长繁殖,培养4-5天时菌群数量达到峰值,可用于大规模制备固体微生物菌肥。 5.成果的创新性、先进性： 项目首次针对宁夏盐渍化土壤中的植物根际微生物资源开展研究,通过对根际促生菌的筛选、菌群构建和功能验证,建立和优化了促生菌的分离培养体系,形成了定性初筛—功能基因PCR验证—定量复筛的筛选体系。项目在首次利用柳枝稷、柽柳和芨芨草等耐盐植物根际促生菌进行菌群构建、以废弃的枣树枝条为营养基质制备微生物菌肥方面具有创新性。 6.经济、社会、生态等效益： 开展 PGPR 作为微生物肥料的研制和菌种开发工作,这是一项开辟肥源而保护生态环境的有效措施,对促进我区盐碱地的修复和改良具有重要的推动作用。通过本项目的实施和完成,阐明了宁夏盐渍化土壤中部分耐盐植物根际细菌的群落组成和多样性,分离筛选出具有溶磷、固氮、分泌生长素、产铁载体等促生活性的菌株并构建了高效 PGPR 菌群,以废弃的枣树枝条为营养基质制备出具有促生抗逆的微生物菌肥,为研制适合我区特定气候、能够在盐渍化土壤中稳定发挥作用的生态菌肥提供了菌种资源,对促进盐碱地的修复和改良具有重要的推动作用。形成“一种以废弃枣树枝条为基质的高效促生菌肥制备方法”发明专利 7.存在的问题和改进意见： 目前为止,我们在进行菌肥的制备时,由于场地和设备限制,作为微生物营养基质和载体的枣树枝条等无法进行大量灭菌和腐熟处理,下一步,我们拟与相关企业合作申请研发项目,共同致力于微生物菌肥的生产、开发和应用。