CN110747131A - 一株高山被孢霉及其应用 - Google Patents

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Abstract

一株高山被孢霉及其应用，该高山被孢霉菌株已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏，保藏日期为2019年2月28日，保藏单位名称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：CGMCC No. 17077。该混合被孢霉菌剂比单一高山被孢霉或者长孢被孢霉菌剂的施用效果更好，包括能够直接促进秸秆降解，增加土壤速效碳氮养分以及与碳氮磷相关的酶活，还能分泌植物生长素、玉米素和脱落酸，有促进作物生长的潜力。这两株被孢霉均由长期施用有机肥的肥沃农田土壤中培养分离得到，能在土壤环境中自行繁殖增长，对环境无害，且该菌株的传代培养及菌剂的制作方法简单，菌剂原材料成本低廉，可在农业领域推广应用。

Description

一株高山被孢霉及其应用
技术领域
本发明属于微生物菌剂领域，具体涉及一株高山被孢霉及其应用。
背景技术
真菌是土壤微生物区系的重要组成部分。土壤真菌在农业生态***中发挥了关键作用，包括降解有机物质，促进养分循环转化，提高作物对养分的吸收。被孢霉属是接合菌门接合菌纲毛霉目被孢霉科中的一属，是一类土生的腐生真菌。某些被孢霉真菌在促进有机物料的降解，增加土壤养分转化，提升作物产量以及改善土壤健康等方面发挥了重要作用。
近期有研究表明，在长期施用化肥和有机肥的土壤中，某些被孢霉的丰度显著增加 (Francioli, D., Schulz, E., Lentendu, G., Wubet, T., Buscot, F., Reitz,T., 2016. Mineral vs. organic amendments: microbial community structure,activity and abundance of agriculturally relevant microbes are driven bylong-term fertilization strategies. Frontiers in Microbiology 7, 16)。高山被孢霉的生长受碳源和氮源平衡的影响，脂质合成是该物种代谢的一个重要方面 (Koike, Y.,Cai, H. J., Higashiyama, K., Fujikawa, S., Park, E. Y., 2001. Effect ofconsumed carbon to nitrogen ratio on mycelial morphology and arachidonic acidproduction in cultures of Mortierella alpina. Journal of Bioscience andBioengineering 91, 382-389)。目前高山被孢霉菌株在工业上的应用主要是产多不饱和脂肪酸，尤其是花生四烯酸 (秦新政,杨新平,陈竞,冯蕾, 2014. 高山被孢霉菌丝生长条件的响应面法优化51, 89-97 )，但在农业中的应用鲜有报道，其可能在有机物料的降解中发挥了重要作用。最近我们的研究表明了一株长孢被孢霉在促进土壤碳氮磷养分转化和植物生长激素的分泌，从而促进植物生长以及改善土壤健康方面的作用(Li, F., Chen, L.,Redmile-Gordon, M., Zhang, J. B., Zhang, C. Z., Ning, Q., Li, W., 2018.Mortierella elongata's roles in organic agriculture and crop growth promotionin a mineral soil)。目前大多数菌剂都是单一菌株的应用，尚未发现将高山被孢霉和长孢被孢霉混合制成菌剂及其在秸秆降解的研究。本发明从长期施用有机肥的土壤中分离培养出一株高山被孢霉(Mortierella alpina QY)，将其与长孢被孢霉 (Mortierella elongata SX)一起制成混合被孢霉菌剂。该混合菌剂的协同作用能显著促进秸秆降解，并通过增加土壤速效碳氮养分和与土壤碳氮磷相关的酶活来提高土壤肥力，还能分泌植物生长激素，有促进作物生长的潜力。因此，这两株被孢霉可制备成混合微生物菌剂，并在农业领域推广应用。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供一株高山被孢霉及其应用。含有高山被孢霉的混合菌剂在促进秸秆降解和土壤养分转化方面的作用显著。此外，该混合菌剂能够分泌植物生长素，玉米素和脱落酸，有促进作物生长的潜力。
技术方案：一株高山被孢霉 (Mortierella alpina QY)，该菌株均已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏，保藏日期分别为2019年2月28日，保藏单位名称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No. 17077，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所。
一种混合被孢霉菌剂，由长孢被孢霉和高山被孢霉组成，长孢被孢霉(Mortierella elongata SX) 的保藏信息见专利CN 107760610 A。
混合被孢霉菌剂的培养方法，步骤为：将生长旺盛的高山被孢霉和长孢被孢霉菌丝分别接种至PD液体培养基中，在恒温摇床25℃，180 rpm 培养7天，直至培养基中长满大量菌丝球；无菌条件下将200 mL长满菌丝球的液体培养基与事先灭菌的100 g粉碎麦麸搅拌均匀，置于25℃培养箱静置黑暗培养10天，直到菌丝完全覆盖麦麸培养基；将长满的高山被孢霉与长孢被孢霉的麦麸培养基同比例混匀，即为混合被孢霉菌剂。
所述PD液体培养基组成为：去皮马铃薯200 g、葡萄糖20 g、水1000 mL；麦麸培养基组成为：麦麸100 g装入500 mL三角瓶中，121 ℃灭菌1 h后，趁热摇散。
所述混合被孢霉菌剂在促进秸秆降解中的应用。
所述混合被孢霉菌剂在增加土壤碳氮养分转化中的应用。
所述混合被孢霉菌剂在提高土壤β-葡萄糖苷酶、N-乙酰氨基葡糖苷酶和磷酸酶活性中的应用。
所述混合被孢霉菌剂在合成生长素、玉米素和脱落酸中的应用。
相同剂量的混合被孢霉菌剂协同的作用效果明显好于单施相同剂量的高山被孢霉或者长孢被孢霉。（1）单施高山被孢霉或长孢被孢霉对秸秆降解并无显著影响，而混合菌剂显著提高了秸秆降解率，能有效促进秸秆降解（图2）。（2）单一菌剂对土壤可溶性有机碳和速效氮含量的增加不明显，甚至有所降低，而混合被孢霉菌剂的协同作用使土壤可溶性有机碳含量增加了61.3%，速效氮含量增加了25.3%（图3）。混合菌剂的施用使土壤中N-乙酰-β-D-葡糖苷酶活性提高了49.6%，远高于单施高山被孢霉（16.5%）或长孢被孢霉（19.8%）的效果（图4）。除长孢被孢霉提高土壤磷酸酶活性6.5%外，单一菌剂的处理下，土壤磷酸酶和β-葡萄糖苷酶活性均显著降低，而混合菌剂的施用使土壤磷酸酶和β-葡萄糖苷酶活性分别提高了20.7%和13.7%（图4），这些结果说明混合被孢霉菌剂的协同作用能有效改善土壤碳氮磷的养分转化，提高土壤肥力。（3）生长素和玉米素作为植物生长激素，单施高山被孢霉或长孢被孢霉使生长素的含量分别增加了46.5%和70.5%，玉米素的含量分别增加了20.0%和48.8%，而在混合被孢霉的协同作用下，生长素和玉米素的含量分别增长了95.2%和68.0%（图5），说明混合被孢霉菌剂有更强的促进作物生长的潜力。（4）施用混合菌剂的处理根系脱落酸的含量增加了94.2%，效果明显好于单施高山被孢霉（增加32.5%）或长孢被孢霉（增加69.0%）（图5），脱落酸与作物的抗逆性密切相关，说明该被混合孢霉菌剂的协同作用能够更好地提升玉米的抗逆境能力。
有益效果：1. 具有环境安全性。两株被孢霉均由长期施用有机肥的土壤中分离所得，易于适应土壤环境，可与其他微生物形成互作联盟并达到生态稳定平衡，实现绿色生态农业。2. 具有高效性。在该混合被孢霉菌剂的协同作用下，不仅显著促进秸秆降解，且其对土壤碳氮养分的增加幅度达到61.3%和25.3%，对作物根系生长素含量的增长幅度达到95.2%，对土壤养分转化和作物生长的益处明显。3. 具有可推广性。该混合被孢霉菌剂的制作过程简单，麦麸的成本低廉，该菌剂易于推广。
附图说明
图1为高山被孢霉在培养基上的生长形态；
图2为被孢霉菌剂对秸秆降解的影响；
图3为被孢霉菌剂对土壤碳氮磷养分影响；
图4为被孢霉菌剂对土壤碳氮磷相关酶活的影响；
图5为被孢霉菌剂对植物生长激素的影响。
具体实施方式
以下实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
实施例1
从祁阳长期定位施肥试验地表层0~20 cm土壤中分离培养出一株高山被孢霉(Mortierella alpina QY), 该菌株均已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏，保藏日期分别为2019年2月28日，保藏单位名称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No. 17077，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所。该表层土壤养分指标为: pH 5.99、土壤有机碳16.67 g/kg、全氮1.77 g/kg、全磷2.23 g/kg、全钾13.17 g/kg、速效磷29.25 mg/kg、速效钾427.83 mg/kg。
长孢被孢霉(Mortierella elongata SX)的分离方法参考CN 107760610 A。
实施步骤
步骤1：将生长旺盛的高山被孢霉和长孢被孢霉菌丝分别接种至PD液体培养基中，于25℃，180 rpm恒温摇床培养7天，直到液体培养基浑浊并长满大量菌丝球。
步骤2：将麦麸粉碎，在121 ℃高压灭菌1h后，趁热摇散。
步骤3：在超净台中将200 ml长满菌丝的液体培养基与100 g无菌麦麸混匀，放置在25 ℃培养箱中黑暗培养10天，直到菌丝完全将麦麸覆盖。
步骤4：将长满高山被孢霉和长孢被孢霉菌丝的麦麸培养基同比例混合，制成混合被孢霉菌剂。
步骤5：将10 g玉米秸秆劈成四瓣，并剪成1cm左右的小段装入网袋中，网袋规格为10 cm×15 cm，筛孔为150目。
步骤6：准确称取30 g菌剂（分别为30g接种高山被孢霉的菌剂，30g接种长孢被孢霉的菌剂，30g混合被孢霉菌剂），加入6 kg土壤中，充分混匀后装盆，并将装满秸秆的网袋埋入其中。
步骤6：充分浇水后种植作物。
对比例1实施步骤
步骤1：准确称取经灭菌处理过的麦麸培养基30 g，加入6 kg土壤中，充分混匀后装盆，并埋入网袋秸秆。
步骤2：充分浇水后种植作物。
种植作物为玉米，玉米种子先用30% 的H2O2浸泡30 min，过滤，先用自来水清洗几遍，再用蒸馏水清洗3次，用吸水纸将种子表面的水吸干，每盆选择5颗相同大小的种子，种植到土壤中，在三叶期进行定苗，每盆留苗3株。
玉米在温室中进行种植，期间按时浇水除草。种植60天后测定秸秆降解率，土壤养分和酶活含量以及植物根系的生长素含量。
测定结果如图所示。结果表明，相同剂量的混合被孢霉菌剂的协同作用效果比单一菌剂的施用效果更好。单一菌剂的施用对秸秆降解率和土壤速效碳氮养分的含量的增加并不显著，甚至有所降低，而混合菌剂的施用不仅显著促进了秸秆的降解，还使土壤可溶性有机碳含量增加了61.3%，速效氮含量增加了25.3%（图2, 3）。混合菌剂使土壤N-乙酰-β-D-葡糖苷酶活性提高了49.6%，远高于单施高山被孢霉或长孢被孢霉提高的16.5%和19.8%。此外，单一菌剂的施用使土壤磷酸酶和β-葡萄糖苷酶活性显著下降（除长孢被孢霉提高土壤磷酸酶活性6.5%外），而在混合菌剂的协同作用下，磷酸酶和β-葡萄糖苷酶的活性分别提高了20.7%和13.7%（图4），说明混合被孢霉菌剂的协同作用能有效改善土壤碳氮磷的养分转化，提高土壤肥力。两株被孢霉均能分泌生长素和玉米素，单施高山被孢霉或长孢被孢霉使生长素的含量分别增加了46.5%和70.5%，玉米素的含量分别增加了20.0%和48.8%，而在混合被孢霉的协同作用下，生长素和玉米素的含量分别增长了95.2%和68.0%（图5），说明混合被孢霉菌剂有更强的促进作物生长的潜力。施用混合菌剂的处理根系脱落酸的含量增加了94.2%，效果明显好于单施高山被孢霉（增加32.5%）或长孢被孢霉（增加69.0%）（图5），脱落酸与作物的抗逆性密切相关，说明混合被孢霉菌剂的协同作用能够更好地提升玉米的抗逆境能力。

Claims (8)

1.一株高山被孢霉 (Mortierella alpina QY)，该菌株已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏，保藏日期为2019年2月28日，保藏单位名称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No. 17077。
2.一种混合被孢霉菌剂，其特征在于由长孢被孢霉和权利要求1所述的高山被孢霉组成。
3.权利要求2所述混合被孢霉菌剂的培养方法，其特征在于步骤为：将生长旺盛的高山被孢霉和长孢被孢霉菌丝分别接种至PD液体培养基中，在恒温摇床25℃，180 rpm 培养7天，直至培养基中长满大量菌丝球；无菌条件下将200mL长满菌丝球的液体培养基与事先灭菌的100 g粉碎麦麸搅拌均匀，置于25℃培养箱静置黑暗培养10天，直到菌丝完全覆盖麦麸培养基；将长满的高山被孢霉与长孢被孢霉的麦麸培养基混匀，即为混合被孢霉菌剂。
4.根据权利要求3所述混合被孢霉菌剂的培养方法，其特征在于所述PD液体培养基组成为：去皮马铃薯200 g、葡萄糖20 g、水1000 mL；麦麸培养基组成为：粉碎麦麸100 g装入500 mL三角瓶中，121 ℃灭菌1 h后，趁热摇散。
5.权利要求2所述混合被孢霉菌剂在促进秸秆降解中的应用。
6.权利要求2所述混合被孢霉菌剂在增加土壤碳氮养分转化中的应用。
7.权利要求2所述混合被孢霉菌剂在提高土壤β-葡萄糖苷酶、N-乙酰氨基葡糖苷酶和磷酸酶活性中的应用。
8.权利要求2所述混合被孢霉菌剂在合成生长素、玉米素和脱落酸中的应用。
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