劉拴成,張翠英,何月秋
(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,云南昆明 650201;2.集寧師范學(xué)院生物系,內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000;3.北京師范大學(xué)烏蘭察布集寧附屬中學(xué),內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000)
植物根際促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria,簡稱PGPR)的研究和應(yīng)用已成為當(dāng)前微生物研究的新熱點(diǎn)之一。目前,一般將微生物肥料分為兩大類,即狹義的(根瘤菌肥)和廣義的(通過產(chǎn)生植物激素、抗生素等促進(jìn)植物營養(yǎng)吸收的肥料)。內(nèi)生細(xì)菌是指能夠定殖在植物細(xì)胞間隙或細(xì)胞內(nèi),并與寄主植物建立和諧聯(lián)合關(guān)系的一類微生物[1],目前已在大量的非豆科農(nóng)作物根際發(fā)現(xiàn)固氮菌,如丁延芹等從小麥、玉米和黑麥草的根際土壤中分離出固氮芽孢桿菌[2]。因此,農(nóng)民們更愿意花更低廉的價格去購買那些對人類健康和環(huán)境有益的新型微生物肥料[3]?,F(xiàn)在有些人傾向于育種工作,如經(jīng)過遺傳工程改造,將來會提高種子的抗病性,但即使是應(yīng)用遺傳工程改造得到了優(yōu)良的品種,所需的時間卻是相當(dāng)長的,而且所耗費(fèi)的人力、物力、財力是相當(dāng)大的,此外育出的新品種向市場推廣還需要一定的時間[4]。而PGPR肥料的使用既對環(huán)境無污染,又對人的身體無害,同時價格低廉,很快適應(yīng)了當(dāng)代消費(fèi)者的需求。在可持續(xù)的、生態(tài)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中,有機(jī)農(nóng)業(yè)是避免或拒絕大量合成的化學(xué)肥料、殺蟲劑、生長調(diào)節(jié)劑、動物飼料添加劑的一類產(chǎn)業(yè)化系統(tǒng)[5]。為了推動有機(jī)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的可行性實(shí)施,我們主要依靠生物肥料、作物輪作、秸稈還田、廄肥、綠肥,以及遠(yuǎn)離農(nóng)場的有機(jī)廢氣物、機(jī)械化耕作、生物病蟲害防治等確保土壤生產(chǎn)力,特別是適量的微生物肥料與常規(guī)化肥混合使用不僅表現(xiàn)為增產(chǎn),還可養(yǎng)地。PGPR不僅通過供給植物營養(yǎng)來促進(jìn)植物生長,也可以幫助保護(hù)清潔的環(huán)境和土壤生產(chǎn)力,是化學(xué)合成肥料很好的替代品。生物肥料通過共生或非共生固氮作用增加土壤中的氮元素含量。據(jù)統(tǒng)計,全球約有1 750萬t氮元素是通過生物固氮來增加土壤中的氮元素含量的。高檔磷肥昂貴而且緊缺,但是生物肥料能夠彌補(bǔ)這個缺口,有多種微生物能夠溶解來源比較廉價的磷元素,如磷酸鹽。還有某些PGPR能促進(jìn)植物與有益根際真菌之間的共生[6-8],這正是當(dāng)前農(nóng)資市場上所必需的肥料,并且從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益來看也符合農(nóng)民的要求,比如增加農(nóng)民收入、減少肥料的費(fèi)用、減少溫室氣體的排放和減少硝態(tài)氮向地下水的排放[9],這正是PGPR所具有的特點(diǎn)。微生物肥料正成為新興“綠色產(chǎn)業(yè)”,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮其應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)價值、社會價值和生態(tài)價值。例如,對玉米施用“肥力高”復(fù)合菌肥,可以使抽雄期、吐絲期、開花期和成熟期均比對照提早2 d,且能促進(jìn)玉米生長,改善穗粒結(jié)構(gòu),提早成熟,提高產(chǎn)量,增加效益,同時對土壤也有一定的改良作用[10]。施用生物肥能增強(qiáng)玉米根系活力,提高葉片內(nèi)的硝酸還原酶活力及葉綠素的含量,促進(jìn)玉米生長,提高其產(chǎn)量,使其籽粒品質(zhì)也得到改善[11-13]。同時,生物肥料還可以改善土壤的理化性狀,提高土壤肥力。目前,全世界的農(nóng)藥和化學(xué)肥料使用量在增長,造成了有機(jī)肥使用不足,土壤養(yǎng)分比例失調(diào),土地板結(jié),土壤質(zhì)量下降,河流、地下水污染等一系列問題[14]。適當(dāng)降低化肥用量并配合施用生物肥料(拌種或追施),可以在不增加(甚至減少)肥料投入的情況下提高小麥、玉米等糧食作物的產(chǎn)量,從而提高經(jīng)濟(jì)效益[15]。因此,從植物根際篩選這類內(nèi)生細(xì)菌意義重大,將篩選出的菌株初步應(yīng)用在小麥試驗(yàn)上,可為將來開發(fā)這種微生物肥料提供理論依據(jù)。
試驗(yàn)所用小麥材料為川麥107,種子購自當(dāng)?shù)厥袌?;大腸桿菌DH5α,筆者所在實(shí)驗(yàn)室保存;主要試劑有胰蛋白胨、蛋白胨、氯化鈉、瓊脂、葡萄糖、氯化鈣、硝酸銨、氯化鉀、硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸錳、植酸鈣、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、三氯乙酸(TCA)、氨芐青霉素(Amp)等,均為分析純,購自永華化學(xué)科技(江蘇)有限公司。
采用土壤平板稀釋法,從不同植物根際土壤中篩選具有植酸酶活性的生防菌株,將稀釋后的細(xì)菌菌液涂布于LB平板上(含10 g胰蛋白胨、5 g蛋白胨、10 g氯化鈉、12 g瓊脂、1 L 蒸餾水,pH值=7),28 ℃培養(yǎng)2~3 d,挑取單菌落轉(zhuǎn)接到含有植酸鈣的篩選平板上(含2%葡萄糖、0.2%氯化鈣、0.5% 硝酸銨、0.05%氯化鉀、0.05%硫酸鎂、0.001%硫酸亞鐵、0.001%硫酸錳、0.1%植酸鈣、1.5%瓊脂,pH值=7),于30 ℃培養(yǎng)3 d,挑選產(chǎn)生透明消解圈的菌株,從中挑選出透明消解圈最大的菌株對指示植物進(jìn)行促生長效果研究。
1.3.1 潛在促生菌株總DNA的提取 采用CTAB法提取微量基因組DNA,具體步驟如下:(1)活化保存的菌種,挑取單菌落至含LB液體培養(yǎng)基的20 mL小管中,37 ℃、200 r/min振蕩培養(yǎng)12~16 h。(2)取1.5 mL培養(yǎng)液,12 000 r/min離心2 min,收集菌體,用蒸餾水洗滌1~2次。(3)在沉淀物管中加入565 μL TE緩沖液,用移液槍反復(fù)吹打使之懸浮。加入2 μL 50 mg/mL溶菌酶溶液(終濃度100 μg/mL),37 ℃保溫20 min。(4)加入10 μL RNase(10 mg/mL),至終濃度為 25 μg/mL,然后加入30 μL 10% SDS溶液,37 ℃保溫30 min。(5)加入2.5 μL 20 mg/mL蛋白酶K,至終濃度為50 μg/mL,37 ℃保溫60~90 min。(6)加入100 μL 5mol/L NaCl,充分混勻,再加入80 μL CTAB-NaCl溶液(含50 g/L CTAB、0.5 mol/L NaCl),混勻,于65 ℃保溫 10 min。(7)加入等體積24 ∶1的三氯甲烷、異戊醇,混勻,離心5 min,將上清液轉(zhuǎn)入1支新的離心管中,如果難以移出上清液,先用牙簽除去界面物質(zhì)。(8)加入0.6倍體積的異丙醇,輕輕混勻直至DNA沉淀下來,再分別用70%、95%的乙醇洗滌1次。(9)12 000 r/min離心5 min,棄去上清液,在超凈工作臺上風(fēng)干,重溶于100 μL TE溶液中,4 ℃保存。
1.3.2 植酸酶基因部分片段的克隆
1.3.2.1 植酸酶基因引物的設(shè)計及反應(yīng)體系 利用已合成的植酸酶引物,以從不同農(nóng)作物根系周圍分離到的CY12、CY18、CY20、CY48菌株基因組DNA為模板進(jìn)行擴(kuò)增。PCR反應(yīng)體系如表1所示,反應(yīng)程序:94 ℃ 3 min;94 ℃ 50 s,57 ℃ 1 min,72 ℃ 3 min,35個循環(huán);72 ℃延伸10 min,4 ℃保存。擴(kuò)增反應(yīng)在Eppendorf Mastercycler Gradient型PCR儀上進(jìn)行。
表1 PCR反應(yīng)體系
1.3.2.2 感受態(tài)細(xì)胞的制備、連接及轉(zhuǎn)化 將筆者所在實(shí)驗(yàn)室保存的大腸桿菌DH5α活化后,挑取單菌落于LB液體培養(yǎng)基中,于37 ℃、200 r/min反應(yīng)10~12 h,再從此瓶中取 1 mL 培養(yǎng)液,接種于另一個裝有9 mL LB液體培養(yǎng)基的 25 mL 細(xì)胞培養(yǎng)瓶中,繼續(xù)培養(yǎng)約2 h后,進(jìn)行感受態(tài)細(xì)胞制作。具體步驟如下:(1)取上述培養(yǎng)好的DH5α于50 mL LB液體培養(yǎng)基中,冰浴30 min。(2)將(1)中的培養(yǎng)物于 6 000 r/min 離心2 min,沉淀用1 mL 0.1 mol/L的CaCl2洗滌2次。(3)6 000 r/min離心2 min,將沉淀再用適量0.1 mol/L CaCl2懸浮,4 ℃放置,待用。制備好感受態(tài)細(xì)胞后,緊接著進(jìn)行連接、轉(zhuǎn)化,步驟如下:(1)連接。將PCR產(chǎn)物再經(jīng)過膠回收植酸酶基因片斷,根據(jù)以下體系進(jìn)行連接:3 μL純化后的PCR產(chǎn)物,0.5 μL pUCm-T[含有氨芐抗性(Ampr)],1 μL 10× Ligation Buffer,1 μL PEG 4000,4 μL滅菌ddH2O,0.5 μL T4DNA連接酶,混勻后于22 ℃連接過夜。(2)轉(zhuǎn)化。①取 100 μL 已制備好的感受態(tài)細(xì)胞置于冰上,待完全溶解后,輕輕混勻。②將已擴(kuò)增出的目標(biāo)片段與載體連接過夜。③加入5 μL連接液,輕輕混勻,冰上放置30 min。④42 ℃水浴熱激約90 s,冰上放置2 min。⑤加入500 μL LB液體培養(yǎng)基,37 ℃、200 r/min振蕩培養(yǎng)1~2 h后,用麥康凱瓊脂培養(yǎng)基(含100 mg/L Amp)進(jìn)行紅白反應(yīng)斑反應(yīng)篩選轉(zhuǎn)化子。麥康凱培養(yǎng)基配方:取10 g麥康凱瓊脂,加入200 mL蒸餾水,101 ℃ 滅菌 30 min。⑥選取白斑,接種于500 μL LB液體培養(yǎng)基(含100 mg/L Amp)。
1.3.2.3 植酸酶基因測序 將擴(kuò)增出的963 bp特異性片段用1.5%瓊脂糖凝膠電泳分離并回收,回收過程按照生工生物工程(上海)股份有限公司的UNIQ-10柱式DNA膠回收試劑盒的步驟進(jìn)行,并克隆至載體pUCm-T上,由生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行測序驗(yàn)證。
將得到的序列通過美國國立生物技術(shù)信息中心(NCBI)網(wǎng)站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov)上的BLAST比對找出與已公布的植酸酶基因序列同源性較高的一系列序列,通過生物學(xué)軟件DNAMAN 5.2.10.1、TreeView X 0.5.0進(jìn)行核酸序列分析。
1.5.1 磷標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 將4.0 mmol/L磷酸二氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液用Tris-HCl(0.1 mol/L,pH值=7)分別稀釋成0.0、0.8、1.6、2.4、3.2、4.0 mmol/L的溶液,按照植酸酶活性測定步驟同時反應(yīng)。以無機(jī)磷含量為縱坐標(biāo)(取0.2 mL以上稀釋液,無機(jī)磷含量分別為0.00、0.16、0.32、0.48、0.64、0.80 μmol),以D600 nm為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,列出直線回歸方程(y=kx+b)。
植酸酶活性定義:樣品在植酸鈉濃度為5 mmol/L、溫度為37 ℃、pH值=7的條件下,1 min內(nèi)從植酸鈉(Sigma,P-8810)中釋放1 μmol無機(jī)磷,即為1個植酸酶活性單位,以A表示。植酸酶活性A計算公式如下:
A=K[D600 nm(樣品)-D600 nm(空白)]/30。
式中:A為樣品植酸酶活性;K為標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率;30為反應(yīng)時間(min)。
1.5.2 植酸酶活性測定 挑取單菌落于裝有50 mL LB液體培養(yǎng)基的100 mL三角瓶中,培養(yǎng)過夜,按接種量10%接種于裝有200 mL ASW(含5 g MgCl2·6H2O、5 g MgSO4·7H2O、500 mg KCl、500 mg CaCl2、20 g NaCl、3 g胰蛋白胨、1.5 g大豆蛋白胨、5 g葡萄糖)液體培養(yǎng)基的500 mL三角瓶中,37 ℃、170 r/min,連續(xù)5 d,每隔12 h取樣1次。
該產(chǎn)酶培養(yǎng)基參照ldriss等的方法[16]并稍作修改,植酸酶活性測定參照Choi等方法[17]并稍作修改,具體步驟見表2。
表2 植酸酶活性測定步驟
注:表中各個處理的總體積均為3.0 mL。
1.6.1 室內(nèi)拌種促生長試驗(yàn) 用滅菌水將CY18分別稀釋為B200、B500、B1 000處理,濃度分別為2.5×108、1.0×108、5.0×107CFU/mL,另設(shè)清水對照(CK),取上述不同濃度菌液各10 mL,分別放入已標(biāo)記好的培養(yǎng)皿中,再將表面消過毒的小麥品種川麥107分別放入培養(yǎng)皿中拌種10 min,晾干后,將種子放入裝有土的培養(yǎng)皿中,每個培養(yǎng)皿20粒種子,各個處理3次重復(fù),共8個處理。以后根據(jù)土壤干濕狀況澆清水,以保持土壤濕潤,室內(nèi)培養(yǎng)。5 d后調(diào)查小麥植株生長狀況,分別測定其鮮質(zhì)量、株高、根長,記錄試驗(yàn)結(jié)果。
1.6.2 小區(qū)浸種促生長試驗(yàn) 參照“1.6.1”節(jié),用滅菌水將CY18分別稀釋為B200、B500、B1 000處理,另設(shè)清水對照(CK),將已消毒的小麥品種川麥107種子于上述不同濃度菌液中浸種1 h后晾干,立即播種于事先劃分好的田間小區(qū)內(nèi)。每個重復(fù)播50粒種子。各個處理3次重復(fù),共8個處理。18 d后調(diào)查小麥植株生長狀況,分別測定其鮮質(zhì)量、株高、根長。
經(jīng)過解磷菌篩選培養(yǎng)基篩選,從晉寧、屏邊、玉溪、元江等地的作物根圍共篩選出4株具有解磷作用的菌株,即CY12、CY18、CY20、CY48。通過設(shè)計特異引物,對其進(jìn)行特異性PCR電泳檢測結(jié)果表明,這4個菌株均擴(kuò)增出1個 963 bp 的特異性條帶(圖1),與預(yù)期條帶大小一致。然后選出解磷效果最好的(即透明消解圈最大的)菌株CY18(圖2),經(jīng)革蘭氏染色、芽孢染色,初步確定該菌株為芽孢桿菌,并對其進(jìn)行促生長試驗(yàn)。
將得到的序列通過NCBI網(wǎng)站中的BLAST比對,找出與已公布的植酸酶基因序列同源性較高的一系列序列,通過生物學(xué)軟件DNAMAN5.2.10.1、TreeView X 0.5.0進(jìn)行核酸序列分析。通過BLAST比對,CY18菌株與已經(jīng)在GenBank中登錄的13條植酸酶基因核苷酸序列的平均同源性高達(dá)97%,同源性范圍為91.5%~99.7%(表3)。遺傳距離范圍為0.003~0.085(表4),遺傳距離最近的為EU624118。從系統(tǒng)進(jìn)化樹和同源樹來看,按進(jìn)化中親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近明顯分為兩大進(jìn)化源,其中AF453255與AY836773、AF029053、AJ277890為第一大進(jìn)化源,其余的為第二大進(jìn)化源,CY18屬于第2大進(jìn)化源(圖3、圖4)。
2.3.1 磷標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 根據(jù)“1.5.1”節(jié)的步驟,對6個梯度的磷酸二氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液,按植酸酶活性測定步驟,以無機(jī)磷含量為縱坐標(biāo)(0.2 mL稀釋液中的無機(jī)磷含量分別為0.00、0.16、0.32、0.48、0.64、0.80 μmol)、以D600 nm為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖5)。
2.3.2 CY18菌株不同時間植酸酶活性變化 由圖6可知,CY18菌株植酸酶活性在前36 h變化緩慢,后來較快上升,72 h 時的酶活性為0.012 5 U,再以后緩慢上升直到108 h時活性達(dá)到最高值,為0.013 6 U,此后活性又極速下降。
就拌種而言,不同處理對小麥發(fā)育前期各生物學(xué)指標(biāo)有不同程度的影響(表5)。B200、B500、B1 000處理與對照相比在鮮質(zhì)量、株高、根長上作用效果整體趨勢一致,都表現(xiàn)出高濃度抑制、低濃度促生的效應(yīng),中濃度促生效果最好。B500處理與對照相比,鮮質(zhì)量、株高、根長分別增加5.56%、22.87%、52.25%,差異達(dá)到極顯著水平(除鮮質(zhì)量外)。
表3 14條芽孢桿菌植酸酶基因核苷酸序列同源性比較結(jié)果 %
表4 14條芽孢桿菌植酸酶基因核苷酸序列距離
就浸種而言,不同濃度梯度浸種小麥對生育前期各個指標(biāo)影響各異,由圖7可以看出,效果比較好的是B1 000處理,與對照相比在株高、鮮質(zhì)量上分別增加16.43%、34.18%,但以上處理對根長均無明顯影響。
表5 CY18菌液拌種在室內(nèi)對小麥鮮質(zhì)量、株高和根長的影響
注:表中數(shù)據(jù)均為“均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”。同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同小寫、大寫字母分別表示差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)。
植物根圍、根際細(xì)菌促進(jìn)植物生長的重要性眾所周知[18-19]。de Freitas等報道,假單胞菌能夠刺激小麥的生長[20]。當(dāng)豌豆、大豆的種子用根圍細(xì)菌浸泡后,其根莖的生長和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收量都會增加[21-22]。H?flich等報道,通過根圍密切相關(guān)的細(xì)菌促進(jìn)植物生長的機(jī)制更可能是由于營養(yǎng)物質(zhì)的流動、植物激素的產(chǎn)生、對土傳植物病原物的拮抗形成的[19,23]。根圍細(xì)菌棲居在有機(jī)質(zhì)相對豐富的根表,并合成植物生長素,可作為一種次生代謝產(chǎn)物促進(jìn)植物的生長。植物激素對植物的生長調(diào)節(jié)發(fā)揮著非常重要的作用,它們可以促進(jìn)種子萌發(fā)、根的延長、增加葉面積[24]。Patten等研究表明,產(chǎn)植物激素是一個細(xì)菌促進(jìn)植物生長的重要因素,它們在低濃度下,通過改變生理學(xué)和形態(tài)學(xué)過程來調(diào)控植物生長。前人已經(jīng)在假單胞菌屬中的多個種中發(fā)現(xiàn)它們可以合成IAA,從而影響根的生長[25]。國內(nèi)外利用微生物促進(jìn)植物生長成功的例子很多,但大多數(shù)集中于假單胞菌、芽孢桿菌屬中,微生物肥料雖然在近10年逐步受到重視,但仍處于摸索發(fā)展階段,目前,增加農(nóng)作物的產(chǎn)量主要依靠化學(xué)肥料,施用化學(xué)肥料雖然見效快,但是由于長期大量施用同類化學(xué)肥料,不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,而且給人畜的健康也帶來了威脅,造成大量有毒的化學(xué)成分累積,如重金屬中毒等。因此,有必要大力提倡推廣微生物的應(yīng)用,篩選能有效促進(jìn)植物生長的生物資源。
本研究表明,從根圍分離出來的細(xì)菌也能夠顯著促進(jìn)小麥的生長,應(yīng)用于促生長的菌株CY18可能的促生機(jī)制是一種激素,也表現(xiàn)出高濃度抑制,低濃度效果不明顯,只有在適合的濃度才能發(fā)揮更好的作用,另一個可能的機(jī)制就是菌株產(chǎn)生植酸酶,能更有效地吸收中等肥力土壤中的磷元素,從而促進(jìn)植物的生長。據(jù)報道,土壤中僅有0.1%的總磷可被植物利用[26-27],大部分以植酸或植酸鹽的形式貯存起來。在本研究中,應(yīng)用的菌株可以擴(kuò)增出植酸酶基因的部分編碼區(qū),所以猜測這也是促生長的一個機(jī)制,但是該菌株只表現(xiàn)出表觀的促生效應(yīng),沒有對其主要病害進(jìn)行調(diào)查。因此,對于病害的發(fā)生與前期生物學(xué)指標(biāo)的關(guān)系就不是很清楚,是否由于控制了病害而間接地促進(jìn)植物生長,還有待后人進(jìn)一步研究。由于時間有限,筆者只是對該菌株應(yīng)用于低磷條件下對農(nóng)作物的促生效果進(jìn)行初步研究,至于在什么樣的磷肥水平下菌株的解磷效果最好且促生效果最佳,還需后人進(jìn)一步研究。
細(xì)菌的生長繁殖依賴于從周圍環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)[28-29]。因此,培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例是否適合細(xì)菌的生長,以及是否適合活性物質(zhì)的產(chǎn)生,會在很大程度上影響目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量[30]。實(shí)踐表明,培養(yǎng)基的配方不僅是決定活性物質(zhì)產(chǎn)量的關(guān)鍵因素,其營養(yǎng)成分的比例也決定活性物質(zhì)的種類,除培養(yǎng)基影響外,菌株的代謝活性與培養(yǎng)條件密切相關(guān),尤其受溫度、接種量影響較大[31]。因此,在確立促生作用的主要機(jī)制后,必須針對目標(biāo)方向摸索不同培養(yǎng)基、培養(yǎng)時間、接種量、轉(zhuǎn)速等影響因素的最優(yōu)組合,力求使目標(biāo)產(chǎn)物最大化。此外,選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵時間,使目標(biāo)產(chǎn)物達(dá)到最高且穩(wěn)定,這樣有利于分離、提純活性物質(zhì)。如果條件允許,針對具體菌株的具體情況,探索不同培養(yǎng)基、培養(yǎng)時間、接種量、轉(zhuǎn)速等條件的最佳組合,將會大大提高目標(biāo)活性物質(zhì)的產(chǎn)量并降低生產(chǎn)成本。除優(yōu)化培養(yǎng)基條件、發(fā)酵條件外,利用物理或化學(xué)方法對菌株進(jìn)行誘變,或利用現(xiàn)代基因工程技術(shù)對菌株進(jìn)行遺傳改良,均是提高目標(biāo)活性物質(zhì)產(chǎn)量的有效途徑。關(guān)于細(xì)菌菌株的誘變改良,前人已做過大量試驗(yàn),并在不少菌株上取得了成功,盧文軒等采用低能氮離子束注入技術(shù)成功對硅酸鹽細(xì)菌進(jìn)行誘變,經(jīng)過初篩、復(fù)篩選出解鉀能力強(qiáng)的硅酸鹽細(xì)菌S-05,發(fā)酵液50倍稀釋處理組速效鉀含量最高,分別比原菌株處理組(CK1)、空白對照組(CK2)提高55.79%、260.84%[32]。趙志浩等通過紫外線、硫酸二乙酯交替處理篩選出1株產(chǎn)菌量和芽孢生成量較高的突變株P(guān)E-R,其產(chǎn)量約是原菌株的2倍[33]。對熒光假單胞桿菌進(jìn)行物理或化學(xué)誘變改良或進(jìn)行基因改造,以提高其抗病能力、增強(qiáng)適應(yīng)性,近些年來已有越來越多的研究報道。
通過土壤平板稀釋法,從玉米根圍分離到1株解磷作用較強(qiáng)的芽孢桿菌CY18。CY18浸種、拌種對小麥等有明顯的促生長效應(yīng),在濃度不同時,促生長效應(yīng)明顯不同:中濃度效果最佳,低濃度和高濃度效果不太理想。
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