羅毅，蘇有健，張永利，夏先江，宋莉，王燁軍，廖萬有

安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽 黃山 245000

茶園芽孢桿菌QM7促生特性及耐酸鋁機(jī)制初步研究

羅毅，蘇有健，張永利，夏先江，宋莉，王燁軍，廖萬有*

安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽 黃山 245000

目前含芽孢桿菌等微生物制劑的有機(jī)肥料在酸性茶園土壤中的生物活性不高，難以起到有效的促生作用，達(dá)到部分替代和減少化肥使用量的目的。本實驗分離得到1株耐酸鋁芽孢桿菌，命名為QM7。試驗發(fā)現(xiàn)菌株促生能力受到鋁離子濃度的影響，在無鋁條件下菌株生長素（IAA）的分泌量為85.6mg·L-1，當(dāng)鋁離子濃度為1mmol·L-1時IAA分泌量為36.8mg·L-1；盆栽結(jié)果表明，在6周內(nèi)菌株可以增加茶苗根系表面積56.8%，根尖數(shù)27.3%；蛋白電泳分析發(fā)現(xiàn)高濃度的鋁脅迫會導(dǎo)致菌株胞內(nèi)64種與轉(zhuǎn)錄、翻譯和代謝相關(guān)蛋白的表達(dá)發(fā)生差異，使得菌株生長受到抑制。

茶園土壤；耐酸鋁芽孢桿菌；生長素（IAA）；蛋白電泳

茶樹〔Camellia sinensis (L.) O. Kuntze〕是典型的喜酸作物，適宜生長的土壤pH值范圍為3.2～6.0。長期栽培茶樹會導(dǎo)致茶園土壤酸化不斷加重，土壤中活性鋁的含量顯著增高[1]。鋁對土壤中絕大多數(shù)有益微生物會構(gòu)成危害[2-3]，不利于有機(jī)質(zhì)的礦化、氮素的固定及土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，是茶園等酸性土壤質(zhì)量提升的主要障礙因子。近年來隨著環(huán)境酸化問題的日益嚴(yán)重，特別是化肥的過度使用，加速了土壤酸化及鋁的溶出，使得酸性土壤養(yǎng)分失調(diào)和生態(tài)失衡問題愈加嚴(yán)重[4]。借助耐酸鋁微生物的代謝系統(tǒng)對活性鋁的適應(yīng)作用來提高土壤生物活性是未來酸性土壤改良的發(fā)展方向之一[5]。

芽孢桿菌（Bacillus spp.）是最常見的根際促生細(xì)菌之一，其生理特性豐富多樣，對人畜無毒無害，不污染環(huán)境，對根系環(huán)境具有良好的適應(yīng)性，因而已被作為防治土傳病害，提供植物營養(yǎng)的微生物有機(jī)肥類產(chǎn)品而廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[6-7]。一些文獻(xiàn)也報道了在茶園中將枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）和蕈狀芽孢桿菌（Bacillus mycoides）作為生物藥劑，防治真菌病害[8-9]。然而，在酸性土壤中，上述菌株由于鋁的毒害作用，定殖和促生能力有限。學(xué)者通常將對鋁的耐受性＞1mmol·L-1的微生物定義為耐酸鋁菌[10]，對其中的一些微生物研究發(fā)現(xiàn)，鋁作用于細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞核和細(xì)胞器，影響微生物的物質(zhì)和能量代謝，抑制微生物的生長。針對這些毒害作用，微生物通過多種途徑進(jìn)行緩解，包括保持細(xì)胞壁和膜的完整性和流動性[11]、改變參與三羧酸（TCA）循環(huán)途徑中不同酶的活性，調(diào)節(jié)檸檬酸、草酸和蘋果酸等有機(jī)酸的含量等[12]。目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)芽孢桿菌對鋁的耐受性低，100μmol·L-1的Al3+就會引起細(xì)胞中毒[13]，因此對其耐酸鋁機(jī)理的報道較少，故加強(qiáng)此方面的研究有助于更廣泛地使用芽孢桿菌等根際促生菌制劑在茶樹栽培上的應(yīng)用。

本研究分離出一株耐鋁特性較好的促生芽孢桿菌，研究它在茶園土壤中對茶樹根系的促生效果和鋁脅迫下蛋白表達(dá)的差異，旨在為提高芽孢桿菌在酸性茶園土壤環(huán)境下的生物活性奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1菌株和培養(yǎng)基

1.1.2主要試劑及儀器

細(xì)菌基因組提取試劑盒購自天根生化科技（北京）有限公司；DNA膠回收試劑盒購自生工生物工程（上海）股份有限公司；聚合酶、T載體和連接酶等均為Takara生物工程(大連)有限公司產(chǎn)品。根系掃描儀10000XL（美國愛普生公司）、超聲細(xì)胞破碎儀（浙江新芝）、電泳儀（SE-600全套電泳設(shè)備，美國GE公司）、光密度掃描儀（美國GE公司）、4800 Plus MALDI TOF/TOFTMAnalyzer質(zhì)譜儀（美國ABI）。

1.2研究方法

1.2.1耐酸鋁芽孢桿菌的分離

采集地表下10～30cm深的新鮮土樣10g，放入90mL無菌水中振蕩10min，70℃水浴15min，轉(zhuǎn)接10mL懸浮液到90mL的S-LB液體培養(yǎng)基（含1mmol·L-1Al3+）中振蕩培養(yǎng)過夜，然后吸取培養(yǎng)液涂抹于S-LB固體培養(yǎng)基平板上（含1mmol·L-1Al3+）30℃培養(yǎng)，待有明顯的菌落生成，用接種環(huán)挑取菌落，按平板劃線法分離純化，直至獲得純菌株。

1.2.2菌株的鑒定

菌株基因組DNA的提取采用試劑盒法，使用通用引物B27F（5′-AGAGTTTGATCCTG GCTCAG-3′）和U1492R（5′-GGTTACCTTGTT ACGACTT-3′）擴(kuò)增細(xì)菌的16S rDNA基因，PCR產(chǎn)物連接到TaKaRa pMD19-T Vector上，轉(zhuǎn)化大腸桿菌E. coli DH 5α進(jìn)行克隆，經(jīng)過藍(lán)白斑篩選和B27F和U1492R引物PCR擴(kuò)增檢測陽性克隆和測序。序列在GenBank數(shù)據(jù)庫中檢索分析。選取相似菌種的16 S rDNA基因序列下載，構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，分析菌株親緣關(guān)系。

在混合料拌和過程中，嚴(yán)格控制拌和樓集料級配，嚴(yán)禁出現(xiàn)隨意放料的情況。攤鋪和碾壓時要嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行，壓實度要控制在95%～100%范圍內(nèi)，平整度要滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，其母體瀝青混合料具體質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

1.2.3菌株QM7促生特性的測定

用Salkowski比色法[14]進(jìn)行分泌生長素的測定。將菌株培養(yǎng)液（Al3+濃度為0、1mmol·L-1）于10 000 r·min-1，4℃條件下離心10min，取上清液2mL加等量比色液在黑暗中靜置30min，立即在波長530nm下測定吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線采用IAA標(biāo)準(zhǔn)品（Sigma）制作。盆栽試驗選取長勢一致的茶苗用2%的次氯酸鈉表面消毒10min，用無菌水反復(fù)沖洗后，每株移栽于5 kg滅菌茶園土壤中（濕熱滅菌121℃，2 h），土壤有機(jī)質(zhì)含量17.35g·kg-1，全氮含量1.12g·kg-1，速效磷含量30.46mg·kg-1，速效鉀含量85.23mg·kg-1，活性鋁含量224.12mg·kg-1，pH4.52。將芽孢桿菌QM7接種于LB培養(yǎng)基中，170 r·min-1，30℃培養(yǎng)48 h，離心去除培養(yǎng)基（6 800 r·min-1，10min），用無菌水水洗兩遍離心后，菌體重懸于無菌水，接入菌體到盆栽土壤（通過稀釋涂布法確定最終含量為每克土107個菌群），對照加等量無菌水。每個處理20個重復(fù)，室外自然生長6周后，測定根長、根直徑、根面積和根尖數(shù)。

1.2.4菌株QM7耐鋁特性的測定

將活化后的細(xì)菌培養(yǎng)物離心，無菌蒸餾水洗滌2次，重新懸于無菌蒸餾水中調(diào)節(jié)A600至1.0，接種環(huán)劃線接種于含不同鋁離子濃度（Al3+：0、1.0、1.5mmol·L-1）的固體S-LB培養(yǎng)基上，以不含鋁的S-LB為對照，30℃培養(yǎng)，3 d后觀察培養(yǎng)結(jié)果。

1.2.5鋁脅迫下菌株QM7胞內(nèi)蛋白表達(dá)差異

將對數(shù)生長期的菌株QM7培養(yǎng)液分成等量兩份離心，并用無菌蒸餾水洗滌2次，分別重懸于Al3+濃度為1mmol·L-1（pH4.5）、0.5mmol·L-1（pH5.0）和無鋁（pH 7.0）的S-LB液體培養(yǎng)基中，170 r·min-1，30℃培養(yǎng)30min后離心收集菌體。樣品送生工生物工程（上海）公司，按照二維（2-D）蛋白電泳法和質(zhì)譜串聯(lián)技術(shù)檢測[12]。數(shù)據(jù)經(jīng)Mascot蛋白數(shù)據(jù)庫比對，離子得分大于63（Ions scores＞63）為陽性結(jié)果，選取差異蛋白列表，分析鋁脅迫下菌株QM7的響應(yīng)機(jī)制。

1.2.6數(shù)據(jù)分析

盆栽實驗和蛋白電泳實驗各設(shè)2個重復(fù)，兩次結(jié)果相似。實驗數(shù)據(jù)使用SPSS，version 17.0軟件進(jìn)行方差分析和多組樣本間差異顯著性分析（Duncan’s multiple range tests, P＜0.01）。

2 結(jié)果與分析

2.1耐酸鋁芽孢桿菌的分離和鑒定

用pH 4.5，Al3+濃度為1mmol·L-1的培養(yǎng)基做篩選培養(yǎng)基，結(jié)合70℃水浴15min，從10份不同的茶園土壤樣品中最終分離得到1株耐酸鋁特性較好的細(xì)菌菌株，命名為QM7。菌株形態(tài)及革蘭氏染色結(jié)果表明QM7為桿狀陽性菌。16 S rDNA測序后，所得序列均已提交到GenBank（登錄號：KM894175）。通過與GenBank中的已知序列進(jìn)行BLAST比對后發(fā)現(xiàn)，與數(shù)據(jù)庫中枯草芽孢桿菌的16 S rDNA序列相似度為99%，根據(jù)比對結(jié)果，將DNA序列與已發(fā)表的相關(guān)序列進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析（圖1）。

2.2菌株QM7促生特性的測定

采用Salkowski比色法判斷菌株是否分泌生長素。結(jié)果表明，菌株QM7的培養(yǎng)液可以與顯色液結(jié)合呈現(xiàn)粉紅色，說明它具有生長素分泌能力。生長素定量測定結(jié)果表明，1mmol·L-1鋁脅迫導(dǎo)致菌株生長素的分泌量由對照的（85.6±8.2）mg·L-1減少至（36.8±9.6）mg·L-1，較對照減少了57.0%，差異極顯著（P＜0.01）。根系掃描結(jié)果（表1）顯示，種植6周后QM7處理的茶苗根系與對照相比有顯著增長，同時根面積增加56.8%，根尖數(shù)增加27.3%，而對根系直徑的促進(jìn)效果不顯著，表明QM7可以有效地促進(jìn)茶苗側(cè)根的發(fā)育，有利于扦插茶苗的生根。

圖1　基于菌株QM7的16 S rDNA序列構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig. 1 Phylogenetic tree based on 16 S rDNA sequences of strains QM7 using the neighbor-joining method

表1　根生長測定Table 1 Rootgrowth assay

2.3菌株QM7耐鋁特性的測定

分別用鋁濃度為0、1.0、1.5mmol·L-1的S-LB培養(yǎng)基測定QM7對鋁的耐受能力。結(jié)果表明，鋁離子會影響QM7的生長，但在鋁離子濃度為1mmol·L-1時菌落仍可以生長，當(dāng)鋁離子濃度達(dá)到1.5mmol·L-1時則完全抑制了菌株生長（圖2）。說明菌株QM7有一定的耐鋁特性，對鋁離子的耐受濃度介于1.0～1.5mmol·L-1之間。

2.4鋁脅迫下菌株QM7胞內(nèi)蛋白表達(dá)差異

蛋白電泳圖譜（圖3）顯示，與對照相比鋁處理后的菌株QM7有64種胞內(nèi)蛋白的表達(dá)量呈現(xiàn)差異變化，隨著鋁離子濃度的增加部分蛋白如電泳點號為8119、2134和2410等的濃度逐漸增加，點號為4225、4118和4115等蛋白的濃度逐漸減少。切膠測序結(jié)果見表2，從表2中可以看出7種蛋白表達(dá)量增加10倍以上，4種蛋白的表達(dá)量僅為對照的1/4（P＜0.01）。蛋白序列比對后分析發(fā)現(xiàn)，差異蛋白主要由分子伴侶、響應(yīng)調(diào)控因子、代謝酶、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等構(gòu)成。對結(jié)果的研究發(fā)現(xiàn)，通過改變參與三羧酸（TCA）循環(huán)途徑中不同酶的活性，調(diào)節(jié)檸檬酸、草酸和蘋果酸等有機(jī)酸的含量螯合鋁可能是QM7響應(yīng)鋁脅迫的主要機(jī)制之一。然而，鋁對菌株QM7的DNA和蛋白的毒害作用仍不可避免，復(fù)制延長因子（FusA）和核糖體蛋白（RplA L1 and L6）受到鋁離子的影響，會導(dǎo)致復(fù)制和翻譯過程中錯誤率的增加。

圖2　S-LB培養(yǎng)基上QM7生長情況Fig. 2 QM7growth on S-LB medium

表2　MALDI-TOF肽指紋圖譜識別鋁脅迫下QM7胞內(nèi)差異蛋白Table 2 Identification of changed proteins of strain QM7 under Al- stress using MALDI-TOF peptide mass mapping

3 結(jié)論與討論

茶園土壤中，活性鋁的含量較高，導(dǎo)致促生微生物的數(shù)量較少，生物活性作用不明顯[15-16]，阻礙了茶園生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。大多數(shù)細(xì)菌的耐鋁能力往往較弱，當(dāng)鋁濃度達(dá)到100μmol·L-1甚至50μmol·L-1時，就能夠抑制短根瘤菌（Bradyrhizobium spp.）的生長[17]。本實驗所用菌株QM7在1mmol·L-1鋁濃度下仍能生長，具備了耐酸鋁細(xì)菌的基本特征，但其生長素的分泌量在鋁作用下顯著下降，因此促生效果低于趙青云等對中性土壤中促生菌的研究結(jié)果[18-19]。目前在茶園中用微生物有機(jī)肥料部分替代化肥對茶葉促生和增產(chǎn)的報道還較少，推測其原因是多數(shù)根際促生菌株在鋁脅迫下生長和代謝能力受到抑制，導(dǎo)致生長素的合成能力下降，促生效果不明顯[13]。

圖3　QM7胞內(nèi)蛋白電泳圖Fig. 3 Intracellular protein electrophoresis of QM7

近年來對芽孢桿菌響應(yīng)外界環(huán)境脅迫的機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，酸、熱和養(yǎng)分脅迫下，菌株通過增強(qiáng)乙酰輔酶A和調(diào)控因子σB的表達(dá)調(diào)節(jié)糖代謝途徑來緩解環(huán)境壓力[20-21]。除此之外，糖異生過程FadN蛋白的上調(diào)使得更多的脂肪酸進(jìn)入TCA循環(huán)中[22]。檸檬酸、草酸和蘋果酸對鋁的螯合能力大于其他有機(jī)酸類，因此調(diào)節(jié)上述有機(jī)酸含量，是菌株改變對鋁耐受能力的有效手段之一。同時，QM7通過上調(diào)乙酰乙酸乙酯酶（Adc）、2,6-α氧化還原酶（AcoA）、NADH丁醇脫氫酶（YugJ）去除TCA循環(huán)中的副產(chǎn)物[23]。從能量代謝的角度分析，鋁離子通過模擬Fe3+干擾TCA循環(huán)和氧化磷酸化等細(xì)胞代謝過程，降低電子傳遞鏈組分復(fù)合物酶的活性，使得細(xì)胞處于缺能狀態(tài)。QM7可能通過α-酮戊二酸脫氫酶（OdhA），將琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)化成琥珀酸，這一過程是底物水平磷酸化，在保證細(xì)胞能量需求的同時，還提供了一種螯合鋁的產(chǎn)物——草酸[24]。此外鋁離子還是一種助氧劑，能使細(xì)胞內(nèi)ROS分子顯著增加[25]，為緩解氧化作用，QM7通過OdhA酶的作用提高煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和α-酮戊二酸清除ROS的能力[26]。然而，如何通過上述反應(yīng)提高緩解鋁毒的有效率還需進(jìn)一步實驗研究。

本研究分離得到一株芽孢桿菌QM7，利用茶園土壤盆栽實驗發(fā)現(xiàn)菌株QM7對茶樹幼苗的根系有良好的促生作用，從它對鋁離子脅迫的響應(yīng)推測，QM7是通過加強(qiáng)三羧酸循環(huán)和能量代謝途徑緩解鋁的毒害作用。本研究為將來通過調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分，刺激相關(guān)胞內(nèi)代謝從而進(jìn)一步提高芽孢桿菌在酸性土壤中的適應(yīng)能力和相關(guān)菌劑在茶樹促生方面的應(yīng)用奠定研究基礎(chǔ)，但芽孢桿菌是否存在其他途徑來適應(yīng)酸、鋁脅迫環(huán)境，保持其生物活性尚待以后研究。

[1] Guo JH, Liu XJ, Zhang Y, et al. Significant acidification in major Chinese croplands [J]. Science, 2010, 327(5968): 1008-1010.

[2] Singh S, Pandey A, Kumar B, et al. Enhancement ingrowth and quality parameters of tea (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) through inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi in an acid soil [J]. Biology and Fertility of Soils, 2010, 46(5): 427-433.

[3] 王世強(qiáng), 胡長玉, 程東華, 等. 調(diào)節(jié)茶園土壤pH對其土著微生物區(qū)系及生理群的影響[J]. 土壤, 2011, 43(1): 76-80.

[4] 于天一, 孫秀山, 石程仁, 等. 土壤酸化危害及防治技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2014, 33(11): 3137-3143.

[5] Panhwar QA, Naher UA, Radziah O, et al. Eliminating aluminum toxicity in an acid sulfate soil for rice cultivation using plantgrowth promoting bacteria [J]. Molecules, 2015, 20(3): 3628-3646.

[6] Huang X, Chen L, Ran W, et al. Trichoderma harzianum strain SQR-T37 and its bio-organic fertilizer could control Rhizoctonia solani damping-off disease in cucumber seedlings mainly by the mycoparasitism [J]. Applied Microbiology Biotechnology, 2011, 91(3): 741-755.

[7] Lugtenberg B, Kamilova F. Plant-growth-promoting rhizobacteria [J]. Annual Review of Microbiology, 2009, 63: 541-556.

[8] Singh S, Sood A, Sharma S, et al. Studies on rhizospheric mycoflora of tea (Camellia sinensis). vitro antagonism with dominant bacteria [J]. Chinese Journal of Applied & Environmental Biology, 2007, 13: 357-360.

[9] Zhao J, Wu X, Nie C, et al. Analysis of unculturable bacterial communities in tea orchard soils based on nested PCR-DGGE [J]. World Journal Microbiology Biotechnology, 2012, 28(5): 1967-1979.

[10] Tahara K, Norisada M, Hogetsu T, et al. Aluminum tolerance and aluminum-induced deposition of callose and lignin in the root tips of Melaleuca and Eucalyptus species [J]. Journal of Forest Research, 2005, 10(4): 325-333.

[11] Wang C, Zhao X Q, Aizawa T, et al. High aluminum tolerance of Rhodotorula sp. RS1 is associated with thickening of the cell wall rather than chelation of aluminum ions [J]. Pedosphere, 2013, 23(1): 29-38.

[12] Wang C, Wang CY, Zhao XQ, et al. Proteomic analysis of a high aluminum tolerant yeast Rhodotorula taiwanensis RS1 in response to aluminum stress [J]. Biochimica et Biophysica Acta, 2013, 1834(10): 1969-1975.

[13] 王閣奇, 年洪娟, 趙麗偉, 等. 酸性土壤中耐鋁細(xì)菌的篩選鑒定及其耐鋁能力分析[J]. 中國微生態(tài)學(xué)雜志, 2012, 24(3): 219-222.

[14] Glickmann E, Dessaux Y. A critical examination of the specificity of the salkowski reagent for indolic compounds produced by phytopathogenic bacteria [J]. Applied & Environmental Microbiology, 1995, 61(2): 793-796.

[15] Zhao J, Wu X, Nie C, et al. Analysis of unculturable bacterial communities in tea orchard soils based on nested PCR-DGGE [J]. World Journal Microbiology Biotechnology, 2012, 28(5): 1967-1979.

[16] Zheng XF, Su YK, Liu B, et al. Microbial community diversity in tea root zone soils at different elevations [J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2010, 18(4): 866-871.

[17] Whelan AM, Alexander M. Effects of low pH and high Al, Mn and Fe levels on the survival ofRhizobium trifolii and the nodulation of subterranean clover [J]. Plant & Soil, 1986, 92(3): 363-371.

[18] 易有金, 肖浪濤, 王若仲, 等. 內(nèi)生枯草芽孢桿菌B-001對煙草幼苗的促生作用及其生長動態(tài)[J]. 植物保護(hù)學(xué)報, 2007, 34(6): 619-623.

[19] Zhao Q, Dong C, Yang X, et al. Biocontrol of Fusarium wilt disease for Cucumis melo melon using bio-organic fertilizer [J]. Appiedl Soil Ecology, 2011, 47(1): 67-75.

[20] Hecker M, Reder A, Fuchs S, et al. Physiological proteomics and stress/starvation responses in Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus [J]. Research in Microbiology, 2009, 160(4): 245-258.

[21] Ter Beek A, Wijman JG, Zakrzewska A, et al. Comparative physiological and transcriptional analysis of weak organic acid stress in Bacillus subtilis [J]. Food Microbiology, 2015, 45(Pt A): 71-82.

[22] Tojo S, Satomura T, Matsuoka H, et al. Catabolite repression of the Bacillus subtilis FadR regulon, which is involved in fatty acid catabolism [J]. Journal of Bacteriology, 2011, 193(10): 2388-2395.

[23] Petrackova D, Semberova L, Halada P, et al. Stress proteins in the cytoplasmic membrane fraction of Bacillus subtilis [J]. Folia Microbiologica, 2010, 55(5): 427-434.

[24] Joseph L, Ryan M, Christopher A, et al. Pseudomonas fluorescens orchestrates a fine metabolic-balancing act to counter aluminium toxicity [J]. Environmental Microbiology, 2010, 12(6): 1384-1390.

[25] Exley C, Birchall JD. The cellular toxicity of aluminium [J]. Journal of Theoretical Biology, 1992, 159(1): 83-98.

[26] Wang C, Wang CY, Zhao XQ, et al. Proteomic analysis of a high aluminum tolerant yeast Rhodotorula taiwanensis RS1 in response to aluminum stress [J]. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins & Proteomics, 2013, 1834(10): 1969-1975.

Research on The Promoting Effects on Tea Growth and Aluminum Tolerant Mechanism of Bacillus subtilis Strain QM7

LUO Yi, SU Youjian, ZHANG Yongli, XIA Xianjiang, SONG Li, WANG Yejun, LIAO Wangyou*
Tea Research Institute, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Huangshan 245000, China

At present, the biological activities of Bacillus.spp and other microorganisms in the acid teagarden soil are not high, thereby difficult to effectively promote plantgrowth and replace or reduce the usage of chemical fertilizer. In this study, one of Aluminum (Al) tolerance strains, Bacillus subtilis QM7 was isolated from teagarden soil. The auxin (IAA) production of QM7 was influenced by Al concentration (from 85.6mg·L-1to 36.8mg·L-1under 0 to 1mmol·L-1external Al respectively). Results of pot experiment showed that strain QM7 could promote plantgrowth by increasing root surface area by 56.8% and numbers of root tips by 27.3% in 6 weeks. Two-dimensionalgel electrophoresis (2-DE) was used to identify proteins involved in Al toxicity-induced changes. Results showed that more than 64 proteins differentially expressed in response to Al stress, including proteins involved in DNA transcription, protein translation and cell envelope, which reduced thegrowth of Bacillus subtilis.

tea planting soil, aluminum tolerance Bacillus subtilis, auxin (IAA), two-dimensionalgel electrophoresis

S154.3；Q939.1

A

1000-369X（2016）06-567-08

2016-04-07

2016-07-26

國家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系土壤肥料崗位項目（CARS-23-07B）、安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新基金項目（16A0823）、安徽省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)茶產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系茶樹栽培崗位項目（2016N1820）。

羅毅，男，助理研究員，博士，主要從事茶園土壤微生物研究。*通訊作者：savetheday@163.com