芽孢杆菌促生作用及具有促生作用的挥发物质研究

【摘要】化学农药的使用对农业生产起了重要的作用,但长期不合理的使用对人类健康、生态环境和粮食安全等构成了严重威胁。因此,迫切需要开发和利用天然的、无毒无害、对环境友好的生物农药。芽孢杆菌(Bacillusspp.)是一种常见的根围促生细菌(plantgrowth-promotingrhizobacteria,简称PGPR),在生物农药领域研究和应用非常广泛。目前,芽孢杆菌的促生机制主要包括：1、提高植物根际养分的可利用性,如促进难溶性磷、铁和微量元素的吸收；2、产生植物激素类物质,如吲哚-3-乙酸(IAA)、细胞分裂素(cytokinin)和赤霉素(Gibberellins,GAs)等；3、产生挥发性化合物(volatiles)。此外,还可以通过抑制病原物和诱导抗性来间接地促进植物生长。本研究的目的是评价解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciem)FZB42菌株的促生活性,并对芽孢杆菌产生的挥发性促生物质进行鉴定。在促生活性评价中,为了更好地进行观察和分析,我们选择绿色荧光蛋白标记的FZB42-gfp为研究对象。实验结果表明,处理中菌悬液的浓度对促生作用的发挥影响较大,当FZBA2-gfp菌悬液浓度为3.65×106cfu/ml时,对小麦的发芽率、根长、苗长以及鲜重具有显著的促生作用。而当浓度提高为3.65×107cfu/ml时则抑制小麦的生长,浓度过低(3.65×105cfu/ml)促生效果不明显。菌株在土壤中的存活能力研究表明,该菌株在未灭菌土壤中的存活能力强于灭菌土壤,说明土壤灭菌会丧失部分芽孢杆菌生长所需的营养物质,使其生长繁殖受到限制。田间实验结果表明,利用该菌株对小麦进行拌种处理能显著增加小麦产量,比对照增加了9.04%。而海真美牌氨基酸水溶性肥料处理只增产1.7%。同时,我们还对芽孢杆菌菌株FZB42、OKB105、TM10和GB03的挥发性促生物质进行了鉴定。首先我们对挥发性物质与植物互作体系进行了优化,结果表明,互作效果与培养基的种类和菌株的接种量密切相关。接种OKB10512h发酵液5ul,7ul和10ul,10ul效果最佳,促生效果可达166.31%；接种GB035ul和10ul,5ul效果更好,促生效果可达202.12%；接种TM105u1和10ul,10ul效果更好,促生效果为114.71%。利用GC-MS对菌株产生的挥发性物质鉴定结果表明,FZB42的挥发性物质含有2种杀线虫活性相关物质己烯(3-hexene)和2-丁酮(2-Butanone).OKB105的挥发性成分则含有3种杀线虫活性相关物质,分别是苯酚(Phenol)、十六醇(1-Hexadecanol)和辛烷(Octane),并且该菌株产生的壬醛(Nonanal)具有抑制真菌的活性。外,上述2个菌株中还含有其他挥发性物质,包括癸烯Decene,癸二烯醛Decadienal,己醛Hexanal,丁烷Butane和戊烷Pentane等。但未发现已报道的具有促生作用的2,3-丁二醇和3-羟基-2-丁酮。哪种挥发性物质具有促生作用还有待进一步鉴定。本试验通过对芽孢杆菌促生作用及其挥发性物质的研究,为开发新型生物菌肥及研制新型诱导植物的系统性诱导剂或激发子打下基础。
【作者】李哲；
【导师】高学文；
【作者基本信息】南京农业大学，植物保护，2013，硕士
【关键词】芽孢杆菌Bacillusspp.；促生；浸种；小麦；挥发物质；烟草；

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