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        協(xié)助寄主緩解干旱脅迫的植物根圍細(xì)菌的分離及活性初探

        2014-08-12 08:35:17楊威閆海霞李師默等
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年6期
        關(guān)鍵詞:抗旱

        楊威+閆海霞+李師默+等

        摘要:根據(jù)菌株離體條件下產(chǎn)酶活性,從分離到的183株植物根圍細(xì)菌中篩選了5株具有顯著IAA(吲哚乙酸)和ACC(1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸)脫氨酶活性的菌株進(jìn)行溫室試驗(yàn),評(píng)價(jià)其協(xié)助寄主植物緩解干旱脅迫壓力的能力。其中菌株H4-1L相對(duì)于對(duì)照組能夠顯著緩解干旱對(duì)于植物的脅迫壓力,根長(zhǎng)增加25%~31%,鮮重增加27%~44%,葉綠素含量增加21%~83%,根系活力增加50%~56%。通過(guò)形態(tài)學(xué)特征及16S rDNA序列比對(duì),鑒定該菌株為Pseudomonas putida。

        關(guān)鍵詞:植物根圍細(xì)菌;抗旱;IAA;ACC脫氨酶;惡臭假單胞

        中圖分類號(hào): S423+.4;Q939.9文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2014)06-0349-03

        收稿日期:2013-09-06

        基金項(xiàng)目:江蘇省淮安市科技項(xiàng)目(編號(hào):HASZ2012023)。

        作者簡(jiǎn)介:楊威(1983—),男,河北承德人,博士,講師,主要從事植物病害生物防治研究。E-mail:yangw107@126.com。

        通信作者:羅玉明,教授,主要從事作物高效生產(chǎn)技術(shù)研究。E-mail:yumingluo@163.com。當(dāng)植物蒸騰速率超過(guò)水分吸收速率或土壤缺乏植物可利用的水分時(shí),植物發(fā)生干旱脅迫。干旱脅迫是田間條件下存在最廣泛的一種作物生長(zhǎng)逆境。據(jù)統(tǒng)計(jì),世界干旱、半干旱地區(qū)占地球陸地面積的1/3[1],我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)約占國(guó)土面積的1/2,同時(shí)其他半濕潤(rùn)甚至濕潤(rùn)地區(qū)也常會(huì)有周期性、季節(jié)性或臨時(shí)性的干旱[2]。2011年我國(guó)長(zhǎng)江中下游五省大旱,據(jù)報(bào)道約造成農(nóng)作物受災(zāi)面積370.51萬(wàn)hm2,其中絕收面積16.68萬(wàn)hm2,直接經(jīng)濟(jì)損失149.4億元。

        目前,在干旱條件下,除了力所能及的調(diào)度灌溉水以外,人們主要依靠以下幾種途徑來(lái)緩解干旱對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的危害:(1)化學(xué)調(diào)控方法。一些能促進(jìn)水分調(diào)節(jié)、滲透調(diào)節(jié)、氣孔調(diào)節(jié)和光合調(diào)節(jié)等一系列生理生化機(jī)制的化學(xué)物質(zhì)能增強(qiáng)植物的代謝活性,提高其抗旱性[3-4],但是無(wú)論哪一種化學(xué)調(diào)節(jié)劑都存在經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題以及對(duì)于環(huán)境、土壤的副作用;(2)基因工程。近年來(lái)利用基因工程技術(shù)改進(jìn)植物體內(nèi)干旱應(yīng)答基因產(chǎn)物水平已成為培育抗逆性新品種的一種手段,至今已有不少植物已成功導(dǎo)入相關(guān)抗旱基因且抗旱程度也有所提高,如水稻、煙草、棉花等[5-6]。但是,利用基因工程培育抗旱品種在蔬菜方面的研究較少,另外在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中,植物自身也建立起了在面對(duì)干旱脅迫時(shí)的應(yīng)答反應(yīng),并且植物自身調(diào)節(jié)抗旱能力有限,不足以應(yīng)對(duì)持續(xù)干旱帶來(lái)的脅迫壓力。

        自20世紀(jì)70年代植物根圍促生細(xì)菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)這個(gè)概念提出以來(lái)[7],已經(jīng)在不同寄主植物上、不同的生態(tài)環(huán)境中分離得到多種促生菌。這些微生物在促進(jìn)植物生長(zhǎng)、抑制病害發(fā)生、調(diào)節(jié)根圍微生態(tài)結(jié)構(gòu)各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用[8],也為人類挽回了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,其中一些品種已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。近幾年,有越來(lái)越多的學(xué)者開始不只是關(guān)注 PGPR 促生抗病方面的能力,而是將注意力轉(zhuǎn)移到這些有益微生物在協(xié)助植物抗逆的作用上來(lái),包括耐鹽脅迫、耐干旱脅迫等[9]。Glick等報(bào)道,具有ACC(1-氨基環(huán)丙烷-1羧酸)脫氨酶活性的菌株能夠降低植物根部乙烯含量,促進(jìn)植物根部伸長(zhǎng)[10]。Barea等也證明根部接種產(chǎn)IAA(吲哚乙酸)的菌株能夠顯著增加植物的干重和根長(zhǎng)[11]。

        本研究旨在通過(guò)離體條件下產(chǎn)酶活性篩選,選擇具有IAA和ACC脫氨酶活性的植物根圍細(xì)菌,并且在溫室條件下評(píng)價(jià)其協(xié)助寄主植物緩解干旱脅迫的能力。

        1材料與方法

        1.1土壤采集及菌株分離

        在江蘇省淮安市武墩鎮(zhèn)蔬菜大棚采集黃瓜與辣椒根圍土壤樣品。采集方法如下:每個(gè)溫室5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)之間間隔大于10 m,另外取同一溫室內(nèi)非種植土壤1份作為對(duì)照。首先用鐵鍬挖開植物根基部深10 cm的土壤,然后用小刷子收集附著在植物根表層的土壤,收集后裝入小號(hào)自封袋,標(biāo)記編號(hào)迅速帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行下一步處理。

        本研究采用LB和KB 2種培養(yǎng)基利用稀釋涂平板法進(jìn)行菌株的分離:每份土壤樣品取1 g分別溶于9 mL無(wú)菌水,然后每組稀釋到10-3、10-4、10-5。用移液器分別吸取 100 mL 到相應(yīng)培養(yǎng)基上,涂布,每個(gè)梯度3次重復(fù)。標(biāo)記后置于28 ℃溫室培養(yǎng)箱培養(yǎng),待菌落長(zhǎng)出后,根據(jù)形態(tài)特征挑取進(jìn)行純化,-70 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

        1.2菌株代謝產(chǎn)物活性檢測(cè)

        IAA活性檢測(cè):將分離純化后的細(xì)菌接種于含有L-色氨酸(100 mg/L)的LB液體培養(yǎng)基中,30 ℃、180 r/min條件下?lián)u床培養(yǎng)1 d。取50μL菌懸液滴于白色陶瓷板上,同時(shí)加50 μL Salkowski比色液(50 mL φ=35%的HClO4 +1 mL 0.5 mol/L FeCl3),將加入50 μL IAA(50 mg/L)的比色液作為陽(yáng)性對(duì)照。白色陶瓷板于室溫、避光條件下放置30 min后觀察,顏色變紅者表示能夠產(chǎn)IAA[12]。

        ACC脫氨酶活性檢測(cè):將菌種接種到DFa培養(yǎng)液(KH2PO4 4 g/L、Na2HPO4 6 g/L、MgSO4·7H2O 0.2 g/L,葡萄糖2 g,葡萄糖酸2 g,檸檬酸2 g,ACC終濃度為3 mmol/L,pH值7.2)于30 ℃、180 r/min條件下?lián)u床培養(yǎng)1 d。以不接菌株的培養(yǎng)液做對(duì)照,檢測(cè)培養(yǎng)液在600 nm下的吸光值,根據(jù)吸光值判斷菌株是否能夠在以ACC為唯一氮源的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)。

        1.3溫室試驗(yàn)

        溫室試驗(yàn)中所選用的黃瓜、辣椒品種分別為新津優(yōu)1號(hào)、大禹牛角王,所用基質(zhì)購(gòu)自淮安市柴米河農(nóng)業(yè)科技有限公司。首先用穴盤育苗,待苗長(zhǎng)出3~4片真葉后移栽到盆缽中,溫室條件為30 ℃,光照時(shí)間16 h,黑暗時(shí)間8 h。

        根據(jù)菌株產(chǎn)酶活性篩選結(jié)果選擇5株菌株進(jìn)行溫室試驗(yàn)。每批溫室試驗(yàn)分別設(shè)5個(gè)處理組和2個(gè)對(duì)照組,每個(gè)處理組3次重復(fù),每個(gè)重復(fù)24株植株。對(duì)照組1不接種菌株,每隔3 d澆水20 mL/盆,對(duì)照組2不接種菌株,移栽1周內(nèi)正常澆水2次,1周后開始進(jìn)行干旱處理。5個(gè)處理組處理方式如下:移栽時(shí)用109 CFU/mL 的菌懸液灌根處理,20 mL/盆,移栽1周內(nèi)正常澆水2次,1周后開始進(jìn)行干旱處理。

        1.4植株生理指標(biāo)檢測(cè)

        溫室試驗(yàn)植株移栽后第21天分別檢測(cè)各處理組根長(zhǎng)、鮮重、葉綠素含量、根系活力以及葉片相對(duì)電導(dǎo)勢(shì)。檢測(cè)方法參照《植物生理學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)》。

        1.5菌株鑒定

        菌株基因組DNA提取采用樹脂型基因組試劑盒(上海賽百盛基因技術(shù)有限公司),以提取的基因組DNA為模板,利用16S通用引物擴(kuò)增其16S rDNA片段并測(cè)序(南京金斯瑞生物科技有限公司)。結(jié)果提交NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)。

        2結(jié)果與分析

        2.1菌株分離結(jié)果

        如圖1所示,本試驗(yàn)所采集的土壤樣品中,黃瓜根圍細(xì)菌數(shù)量明顯多于辣椒,10-3稀釋液在LB培養(yǎng)基上得到的菌落數(shù)最多為231,而辣椒根圍土壤中分離到的最多菌落數(shù)為24。從采集位點(diǎn)來(lái)看,不同位點(diǎn)之間根圍細(xì)菌的數(shù)量差別較大,另外根圍土壤中細(xì)菌數(shù)量明顯多于非根圍土壤。

        2.2菌株代謝產(chǎn)物活性檢測(cè)結(jié)果

        本研究將分離得到的182株根圍細(xì)菌分別檢測(cè)其產(chǎn)IAA和ACC脫氨酶活性,其中產(chǎn)IAA的菌株48株,具有ACC脫氨酶活性的菌株37株,二者兼具的菌株13株。選擇其中5株菌株進(jìn)行溫室試驗(yàn)(表1),評(píng)價(jià)其協(xié)助寄主植物緩解干旱脅迫的能力。

        2.3溫室試驗(yàn)結(jié)果

        本研究中將篩選出來(lái)的5株菌株分別進(jìn)行了2批次溫室試驗(yàn),所用植株分別為黃瓜和辣椒。從表2可以看出,與對(duì)照組2相比,菌液處理組能夠在干旱處理?xiàng)l件下增加黃瓜植株的根長(zhǎng)、鮮重、葉綠素含量以及根系活力。其中菌株H4-1L、

        溫室試驗(yàn)菌株信息

        菌株編號(hào)來(lái)源產(chǎn)IAA

        活性吸光值

        (ACC培養(yǎng)液)*H2-10K黃瓜根圍土,KB培養(yǎng)基+1.74HCK-17L黃瓜非根圍土,LB培養(yǎng)基+1.67H4-1L黃瓜根圍土,LB培養(yǎng)基+1.83L4-8L辣椒根圍土,LB培養(yǎng)基+1.52L5-10L辣椒根圍土,LB培養(yǎng)基+1.62注:“+”代表參試菌株培養(yǎng)后與對(duì)照相比產(chǎn)生明顯紅色;“*”菌株接種到ACC作為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)24 h后以未接種的培養(yǎng)液為對(duì)照檢測(cè)吸光值,表中數(shù)值為3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值。表2第1批次溫室試驗(yàn)結(jié)果(黃瓜)

        電導(dǎo)率L4-8L14.5±2.6a4.84.69±0.55b42.631.22±0.56c19.01.78±0.03c38.014.33±3.82aH4-1L17.33±2.52a25.34.75±0.19b44.431.67±0.28bc20.71.93±0.03b49.64.16±0.48bL5-10L14±1.73a1.23.78±0.52b14.932.66±1.1ab24.51.43±0.03e10.914.16±1.75aH2-10K14.67±0.76a6.13.3±0.55b0.329.71±0.39d13.21.28±0.06f-0.813.51±0.3aHCK-17L15.33±0.76a10.84.03±0.58b22.531.97±0.79bc21.82.42±0.07a87.614.87±4.7aCK213.83±4.37a3.29±1.36b26.24±0.38e1.29±0.06f13.25±1.79aCK114.17±1.26a2.56.91±2.08a110.033.3±0.16a26.91.56±0.08d20.912.23±0.91a注:同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

        HCK-17L增加效果比較明顯,特別是對(duì)根長(zhǎng)和根系活力2項(xiàng)指標(biāo),菌株H4-1L、HCK-17L處理組高于正常澆水的對(duì)照組1。從相對(duì)電導(dǎo)率來(lái)看,菌株H4-1L處理組明顯降低植株葉片的相對(duì)電導(dǎo)率,而其他處理組之間沒有明顯差異。

        與黃瓜相比,各個(gè)處理組在辣椒植株上也體現(xiàn)相似的趨勢(shì),其中H4-1L和HCK-17L能夠明顯增加辣椒植株的根長(zhǎng)、鮮重、葉綠素含量以及根系活力,特別是對(duì)于根長(zhǎng)和根系活力2個(gè)指標(biāo),H4-1L和HCK-17L處理組的促進(jìn)效果高于正常澆水的對(duì)照組1。另外H4-1L還能夠顯著降低辣椒葉片的相對(duì)電導(dǎo)率(表3)。

        從兩批次溫室試驗(yàn)結(jié)果綜合來(lái)看,菌株H4-1L協(xié)助寄主植物緩解干旱脅迫的效果更穩(wěn)定。表3第2批次溫室試驗(yàn)結(jié)果(辣椒)

        處理根長(zhǎng)

        電導(dǎo)率L4-8L10.47±3.52a-5.10.8±0.18b25.022.37±0.57d21.71.61±0.03c28.844.23±7.38aH4-1L14.43±6.84a30.80.81±0.17b26.633.61±0.32a82.91.95±0b56.038.42±5.73aL5-10L11.13±0.85a0.90.72±0.16b12.521.52±0.05e17.11.4±0.01de12.044.39±7.85aH2-10K9.93±2.39a-10.00.73±0.12b14.119.91±0.15f8.31.3±0.18e4.045.12±6.69aHCK-17L11.83±4.74a7.30.86±0.13b34.424.12±0.26c31.23.27±0.01a161.642.57±2.1aCK211.03±3.8a0.64±0.02b18.38±0.33g1.25±0.05e48.57±4.42aCK111.47±0.87a4.01.88±0.69a193.826.51±0.18b44.21.51±0.2cd20.843.77±2.54a注同表2。

        2.4菌株鑒定結(jié)果

        通過(guò)16S rDNA序列比對(duì),5株菌株鑒定結(jié)果如表4所示,其中H4-1L與惡臭假單胞菌株(GenBank登錄號(hào)CQ303714.1)序列相似性100%。另外菌株H4-1L革蘭氏染色反應(yīng)陰性,在LB培養(yǎng)基上可形成1~3 mm菌落,呈圓形、邊緣不整齊,白色,表面光滑。與《常用細(xì)菌學(xué)鑒定手冊(cè)》中假單胞菌Pseudomonas的特性一致。故鑒定為惡臭假單胞菌Pseudomonas putida。

        株測(cè)序比對(duì)結(jié)果

        編號(hào)鑒定結(jié)果相似性

        (%)L4-8LArthrobacter sp.(EF612294.1)99H4-1LPseudomonas putida(CQ303714.1)100L5-10LBacillus amyloliquefaciens(KF160918.1)99H2-10KAgrobacterium sp.(GU726172.1)100HCK-17LBacillus cereus(KF234451.1)100

        3討論

        植物根圍細(xì)菌作為植物根圍土壤中的一個(gè)特殊類群,號(hào)稱植物的“第二基因組”,與植物的健康生長(zhǎng)息息相關(guān)[13]。除了防病促生相關(guān)特性研究,近年來(lái)許多學(xué)者開始關(guān)注植物根圍細(xì)菌在協(xié)助寄主植物抗逆中的作用,包括抗干旱、抗重金屬污染等。Jacobson等報(bào)道具有ACC脫氨酶活性的惡臭假單胞菌株能夠水解乙烯合成前體ACC,阻止乙烯合成從而促進(jìn)根的伸長(zhǎng),并且討論了相關(guān)酶學(xué)性質(zhì)[14-15]。

        本研究通過(guò)離體條件下菌株產(chǎn)IAA和ACC脫氨酶活性篩選出5株植物根圍細(xì)菌并且在溫室條件下評(píng)價(jià)其協(xié)助寄主植物緩解干旱脅迫能力。其中菌株H4-1L同時(shí)具有IAA和ACC脫氨酶活性,在溫室試驗(yàn)中,該菌株能夠在干旱條件下促進(jìn)黃瓜和辣椒根部伸長(zhǎng)、增加植物鮮重、提高葉綠素含量以及根系活力,與對(duì)照組相比,能夠協(xié)助寄主緩解干旱帶來(lái)的脅迫壓力,提高植株對(duì)于干旱的耐受性。在環(huán)境不斷惡化的大背景下,具有一定的開發(fā)潛力。但是對(duì)于菌株的接種方式、多菌合劑的組合以及不同劑型的嘗試等本研究并未涉及,這些條件對(duì)于成功開發(fā)一種成熟的菌劑至關(guān)重要,也是本研究今后需要進(jìn)一步探索的內(nèi)容。

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        [15]Hontzeas N,Zoidakis J,Glick B R,et al. Expression and characterization of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase from the rhizobacterium Pseudomonas putida UW4:a key enzyme in bacterial plant growth promotion[J]. Biochimica et Biophysica acta,2004,1703(1):

        2.4菌株鑒定結(jié)果

        通過(guò)16S rDNA序列比對(duì),5株菌株鑒定結(jié)果如表4所示,其中H4-1L與惡臭假單胞菌株(GenBank登錄號(hào)CQ303714.1)序列相似性100%。另外菌株H4-1L革蘭氏染色反應(yīng)陰性,在LB培養(yǎng)基上可形成1~3 mm菌落,呈圓形、邊緣不整齊,白色,表面光滑。與《常用細(xì)菌學(xué)鑒定手冊(cè)》中假單胞菌Pseudomonas的特性一致。故鑒定為惡臭假單胞菌Pseudomonas putida。

        株測(cè)序比對(duì)結(jié)果

        編號(hào)鑒定結(jié)果相似性

        (%)L4-8LArthrobacter sp.(EF612294.1)99H4-1LPseudomonas putida(CQ303714.1)100L5-10LBacillus amyloliquefaciens(KF160918.1)99H2-10KAgrobacterium sp.(GU726172.1)100HCK-17LBacillus cereus(KF234451.1)100

        3討論

        植物根圍細(xì)菌作為植物根圍土壤中的一個(gè)特殊類群,號(hào)稱植物的“第二基因組”,與植物的健康生長(zhǎng)息息相關(guān)[13]。除了防病促生相關(guān)特性研究,近年來(lái)許多學(xué)者開始關(guān)注植物根圍細(xì)菌在協(xié)助寄主植物抗逆中的作用,包括抗干旱、抗重金屬污染等。Jacobson等報(bào)道具有ACC脫氨酶活性的惡臭假單胞菌株能夠水解乙烯合成前體ACC,阻止乙烯合成從而促進(jìn)根的伸長(zhǎng),并且討論了相關(guān)酶學(xué)性質(zhì)[14-15]。

        本研究通過(guò)離體條件下菌株產(chǎn)IAA和ACC脫氨酶活性篩選出5株植物根圍細(xì)菌并且在溫室條件下評(píng)價(jià)其協(xié)助寄主植物緩解干旱脅迫能力。其中菌株H4-1L同時(shí)具有IAA和ACC脫氨酶活性,在溫室試驗(yàn)中,該菌株能夠在干旱條件下促進(jìn)黃瓜和辣椒根部伸長(zhǎng)、增加植物鮮重、提高葉綠素含量以及根系活力,與對(duì)照組相比,能夠協(xié)助寄主緩解干旱帶來(lái)的脅迫壓力,提高植株對(duì)于干旱的耐受性。在環(huán)境不斷惡化的大背景下,具有一定的開發(fā)潛力。但是對(duì)于菌株的接種方式、多菌合劑的組合以及不同劑型的嘗試等本研究并未涉及,這些條件對(duì)于成功開發(fā)一種成熟的菌劑至關(guān)重要,也是本研究今后需要進(jìn)一步探索的內(nèi)容。

        參考文獻(xiàn):

        [1]Mahajan S,Tuteja N. Cold,salinity and drought stresses:an overview[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics,2005,444(2):139-158.

        [2]夏愛,鄧西平,薛菘. 植物抗旱的分子生物學(xué)機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 樂山師范學(xué)院學(xué)報(bào),2001,16(4):65-69.

        [3]Zeid I M,Shedeed Z A. Alterations in Nitrogen metabolites after putrescine treatment in alfalfa under drought stress[J]. Pakistan Journal of Biological Sciences,2007,10(9):1513-1518.

        [4]姜義寶,崔國(guó)文,李 紅. 干旱脅迫下外源鈣對(duì)苜??购迪嚓P(guān)生理指標(biāo)的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào),2005,14(5):32-36.

        [5]Zhang Lei,Xiao Shanshan,Li Wenqi,et al. Overexpression of a harpin-encoding gene hrf1 in rice enhances drought tolerance[J]. Journal of Experimental Botany,2011,62(12):4229-4238.

        [6]韓立敏,俞嘉寧,巨文峰. 轉(zhuǎn)TaLEA1基因丹參植株的耐鹽與耐旱性[J]. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào),2007,33(2):109-114.

        [7]Kloepper J W,Schroth M N. Plant growth-promoting rhizobacteria on radishes[J]. Proceedings of the Fourth International Conference on Plant Pathogen Bacteria,1978,2:879-82.

        [8]Lugtenberg B,Kamilova F. Plant-Growth-Promoting rhizobacteria[J]. Annual Review of Microbiology,2009,63:541-556.

        [9]Yang J,Kloepper J W,Ryu C M. Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress[J]. Trends in Plant Science,2009,14(1):1-4.

        [10]Glick B R,Todorovic B,Czarny J,et al. Promotion of plant growth by bacterial ACC deaminase[J]. Critical Reviews in Plant Sciences,2007,26(5/6):227-242.

        [11]Barea J M,Brown M E. Effects on plant growth produced by Azotobacter paspali related to synthesis of plant growth regulating substances[J]. Journal of Applied Bacteriology,1974,37(4):583-593.

        [12]Libbert E,Risch H. Interactions between plants and epiphytic bacteria regarding their auxin metabolism:V.Isolation and identification of the IAA-producing and destroying bacteria from pea plants[J]. Physiologia Plantarum,1969,22(1):51-58.

        [13]Berendsen R L. Pieterse CMJ and bakker PAHM.the rhizosphere microbiome and plant health[J]. Trends in Plant Science,2012,17(8):478-486.

        [14]Jacobson C B,Pastemak J J,Glick B R. Partial purification and characterization of the enzyme ACC deaminase from the plant growth-pormoting rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2[J]. Canadian Journal of Chemistry,1994,40(2):l019-1025.

        [15]Hontzeas N,Zoidakis J,Glick B R,et al. Expression and characterization of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase from the rhizobacterium Pseudomonas putida UW4:a key enzyme in bacterial plant growth promotion[J]. Biochimica et Biophysica acta,2004,1703(1):

        2.4菌株鑒定結(jié)果

        通過(guò)16S rDNA序列比對(duì),5株菌株鑒定結(jié)果如表4所示,其中H4-1L與惡臭假單胞菌株(GenBank登錄號(hào)CQ303714.1)序列相似性100%。另外菌株H4-1L革蘭氏染色反應(yīng)陰性,在LB培養(yǎng)基上可形成1~3 mm菌落,呈圓形、邊緣不整齊,白色,表面光滑。與《常用細(xì)菌學(xué)鑒定手冊(cè)》中假單胞菌Pseudomonas的特性一致。故鑒定為惡臭假單胞菌Pseudomonas putida。

        株測(cè)序比對(duì)結(jié)果

        編號(hào)鑒定結(jié)果相似性

        (%)L4-8LArthrobacter sp.(EF612294.1)99H4-1LPseudomonas putida(CQ303714.1)100L5-10LBacillus amyloliquefaciens(KF160918.1)99H2-10KAgrobacterium sp.(GU726172.1)100HCK-17LBacillus cereus(KF234451.1)100

        3討論

        植物根圍細(xì)菌作為植物根圍土壤中的一個(gè)特殊類群,號(hào)稱植物的“第二基因組”,與植物的健康生長(zhǎng)息息相關(guān)[13]。除了防病促生相關(guān)特性研究,近年來(lái)許多學(xué)者開始關(guān)注植物根圍細(xì)菌在協(xié)助寄主植物抗逆中的作用,包括抗干旱、抗重金屬污染等。Jacobson等報(bào)道具有ACC脫氨酶活性的惡臭假單胞菌株能夠水解乙烯合成前體ACC,阻止乙烯合成從而促進(jìn)根的伸長(zhǎng),并且討論了相關(guān)酶學(xué)性質(zhì)[14-15]。

        本研究通過(guò)離體條件下菌株產(chǎn)IAA和ACC脫氨酶活性篩選出5株植物根圍細(xì)菌并且在溫室條件下評(píng)價(jià)其協(xié)助寄主植物緩解干旱脅迫能力。其中菌株H4-1L同時(shí)具有IAA和ACC脫氨酶活性,在溫室試驗(yàn)中,該菌株能夠在干旱條件下促進(jìn)黃瓜和辣椒根部伸長(zhǎng)、增加植物鮮重、提高葉綠素含量以及根系活力,與對(duì)照組相比,能夠協(xié)助寄主緩解干旱帶來(lái)的脅迫壓力,提高植株對(duì)于干旱的耐受性。在環(huán)境不斷惡化的大背景下,具有一定的開發(fā)潛力。但是對(duì)于菌株的接種方式、多菌合劑的組合以及不同劑型的嘗試等本研究并未涉及,這些條件對(duì)于成功開發(fā)一種成熟的菌劑至關(guān)重要,也是本研究今后需要進(jìn)一步探索的內(nèi)容。

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        [4]姜義寶,崔國(guó)文,李 紅. 干旱脅迫下外源鈣對(duì)苜蓿抗旱相關(guān)生理指標(biāo)的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào),2005,14(5):32-36.

        [5]Zhang Lei,Xiao Shanshan,Li Wenqi,et al. Overexpression of a harpin-encoding gene hrf1 in rice enhances drought tolerance[J]. Journal of Experimental Botany,2011,62(12):4229-4238.

        [6]韓立敏,俞嘉寧,巨文峰. 轉(zhuǎn)TaLEA1基因丹參植株的耐鹽與耐旱性[J]. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào),2007,33(2):109-114.

        [7]Kloepper J W,Schroth M N. Plant growth-promoting rhizobacteria on radishes[J]. Proceedings of the Fourth International Conference on Plant Pathogen Bacteria,1978,2:879-82.

        [8]Lugtenberg B,Kamilova F. Plant-Growth-Promoting rhizobacteria[J]. Annual Review of Microbiology,2009,63:541-556.

        [9]Yang J,Kloepper J W,Ryu C M. Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress[J]. Trends in Plant Science,2009,14(1):1-4.

        [10]Glick B R,Todorovic B,Czarny J,et al. Promotion of plant growth by bacterial ACC deaminase[J]. Critical Reviews in Plant Sciences,2007,26(5/6):227-242.

        [11]Barea J M,Brown M E. Effects on plant growth produced by Azotobacter paspali related to synthesis of plant growth regulating substances[J]. Journal of Applied Bacteriology,1974,37(4):583-593.

        [12]Libbert E,Risch H. Interactions between plants and epiphytic bacteria regarding their auxin metabolism:V.Isolation and identification of the IAA-producing and destroying bacteria from pea plants[J]. Physiologia Plantarum,1969,22(1):51-58.

        [13]Berendsen R L. Pieterse CMJ and bakker PAHM.the rhizosphere microbiome and plant health[J]. Trends in Plant Science,2012,17(8):478-486.

        [14]Jacobson C B,Pastemak J J,Glick B R. Partial purification and characterization of the enzyme ACC deaminase from the plant growth-pormoting rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2[J]. Canadian Journal of Chemistry,1994,40(2):l019-1025.

        [15]Hontzeas N,Zoidakis J,Glick B R,et al. Expression and characterization of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase from the rhizobacterium Pseudomonas putida UW4:a key enzyme in bacterial plant growth promotion[J]. Biochimica et Biophysica acta,2004,1703(1):

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