CN111172052B - 一种改良砒砂岩土壤肥力的芽孢杆菌p75及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农业技术、环境保护和生态改良应用领域,公开了一种改良砒砂岩土壤肥力的芽孢杆菌P75及其应用。以Bacillus halotolerans P75为原料,经细菌活化后制备成菌悬液。接种在砒砂岩中,可以显著提高砒砂岩土壤的有机质、速效磷、速效钾等土壤肥力指标,促进黑麦草和苜蓿生长。
Description
技术领域
本发明属于农业技术、环境保护和生态改良应用领域,涉及一种改良砒砂岩土壤肥力的芽孢杆菌P75及其应用。
背景技术
我国砒砂岩区域约为1.67万km2,主要分布在以内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗为中心的晋陕蒙接壤区。砒砂岩由于其岩石成分中含有大量的亲水性蒙脱石,导致其遇水极其容易膨胀溃散,水土流失严重,迫切需要进行生态环境改善。砒砂岩地区坡面土层极薄、水资源匮乏,植被难以生长,因此传统的生物措施拦截和工程措施难以全面实施。
植物促生细菌(plant growth promoting bacteria,简称PGPB)是一类在一定条件下有利于植物生长的、自由生活在土壤、根际、根表和叶际的细菌。这些细菌能够固氮、溶磷、释钾,并产生植物激素,如生长素、赤霉素、细胞***素和乙烯。此外,它们还能提高植物的抗逆性,抵抗干旱、高盐和重金属毒害。
因此,利用植物促生细菌分泌植物生长激素IAA、铁载体促进植物生长,产生物膜和胞外聚合物减少土壤中水分、养分流失,提高土壤肥力,通过植物促生细菌与植物联合作用,有望对砒砂岩区水土流失起到一定防治作用。
发明内容
本发明的目的是针对目前砒砂岩区生物修复和工程修复存在的问题,提供一种能够改良砒砂岩土壤肥力的芽孢杆菌P75及其应用。
本发明的目的可通过如下技术方案实现:
一种改良砒砂岩土壤肥力的芽孢杆菌P75,分类命名为Bacillus halotoleransP75,保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏日期为2018年10月17日,菌种保藏号为CCTCCNO:M 2018690。菌落呈圆形,半透明,湿润,有粘液。菌体短杆状,有芽孢,能够分泌多糖,产生生物膜。好氧,最适生长温度为25-30℃,最适pH为6.5-7.5。
本发明所述的芽孢杆菌P75在改良砒砂岩土壤肥力、促进黑麦草和/或苜蓿生长中的应用。
本发明所述的芽孢杆菌P75在增加砒砂岩土壤有机质、增加砒砂岩土壤速效磷、速效钾、蔗糖酶活性中的应用。
由所述的芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)P75制备的生物菌剂。
作为本发明的一个优选实施例,所述的生物菌剂中芽孢杆菌(Bacillushalotolerans)P75细胞数量达到5亿CFU/ml以上。
本发明所述的生物菌剂在改良砒砂岩土壤肥力、促进黑麦草和/或苜蓿生长中的应用。
本发明所述的生物菌剂在增加砒砂岩土壤有机质、增加砒砂岩土壤速效磷、速效钾、蔗糖酶活性中的应用。
有益效果
本发明筛选到一株能够改良砒砂岩土壤肥力的芽孢杆菌Bacillus halotoleransP75,保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏日期为2018年10月17日,菌种保藏号为CCTCCNO:M 2018690,而且该芽孢杆菌能够促进黑麦草和苜蓿在砒砂岩上的生长,增加植物生物量。
本发明所述的Bacillus halotolerans P75菌株能够改良砒砂岩土壤肥力,促进黑麦草和苜蓿生长,增加植物生物量。与现有技术相比有如下优点:
(1)本发明所述的保藏号为CCTCC NO:M 2018690的Bacillus halotolerans P75能够产生吲哚乙酸,IAA最高产量可达23.9mg/L
(2)Bacillus halotolerans P75能够产生铁载体。
(3)接种Bacillus halotolerans P75的砒砂岩土壤有机质含量显著增加24.3%(P<0.05)。
(4)接种Bacillus halotolerans P75的砒砂岩土壤的速效磷含量显著增加11.9%(P<0.05)。
(5)接种Bacillus halotolerans P75的砒砂岩土壤的速效钾含量显著增加21.0%(P<0.05)。
(6)接种Bacillus halotolerans P75的砒砂岩土壤的蔗糖酶含量显著增加58.9%(P<0.05)。
(7)接种Bacillus halotolerans P75处理的苜蓿和黑麦草的地上部生物量显著增加18.9%和22.4%(P<0.05)。
(8)接种Bacillus halotolerans P75处理的苜蓿和黑麦草的根部生物量显著增加55.1%和58.7%(P<0.05)。
生物样品保藏信息
植物促生细菌P75,分类命名为Bacillus halotolerans P75,保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏地址为中国武汉武汉大学,保藏日期为2018年10月17日,菌种保藏号为CCTCC NO:M 2018690。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,对本发明的权利要求做进一步的详细说明,但不构成对本发明的任何限制,任何人在本发明权利要求保护范围之内所做的有限次的修改,仍在本发明的权利要求保护范围之内。
以下实施例中除特例说明外,均为本领域内的常规实验方法和操作步骤。
实施例1
本发明所述的改良砒砂岩土壤肥力的植物促生细菌P75菌株(CCTCC NO:M2018690)是从生长于内蒙古砒砂岩区的苜蓿根内分离纯化得到的,分离鉴定方法如下:
将苜蓿根部用热的去离子水冲洗干净,用75%的酒精和2.5%的NaClO先后消毒,并用无菌水浸洗数次。将表面消毒的根部0.1g置于无菌研钵内研磨至匀浆,加1mL无菌水混匀,再放入85℃恒温水浴锅中水浴15min。取0.1mL悬液涂布于含5mg/L Cd的LB固体培养上,同时取最后一遍浸洗的无菌水0.1mL涂布于LB固体培养基,以检测样品表面消毒是否彻底。28℃培养72h后,若无菌水涂布的平板未长菌,则从LB抗性平板上挑选长势良好的单菌落,多次划线分离纯化后4℃保存。
按常规方法提取细菌总DNA,PCR扩增细菌16S rDNA,扩增产物经测序后与GenBank中已知16S rDNA序列进行比对分析,与Bacillus halotolerans ATCC 25096(T)的16SrDNA序列相似性达到99.93%,结合其它细菌生理生化实验,将其鉴定为这个种。
实施例2菌株P75的活化和菌悬液制备
将P75(CCTCC NO:M 2018690)斜面菌种接种于LB固体培养基(胰蛋白胨10.0g,酵母膏5.0g,Nacl 10.0g,蒸馏水1000ml,琼脂20g,pH 7.0)中,30℃培养1d。然后选取饱满、粘稠的P75单菌落接种于LB液体培养基(胰蛋白胨10.0g,酵母膏5.0g,Nacl10.0g,蒸馏水1000ml,pH 7.0),30℃,160rmp振荡培养18-20h,使细胞数量达到10亿CFU/ml以上。
实施例3菌株P75产IAA的能力
根据Gordon和Weber(1951)的测定方法,用试管分装LB液体培养基,每管4mL,121℃高温灭菌后加入过滤除菌的2.5mg/mL色氨酸溶液1mL,使培养基中色氨酸的终浓度为0.5mg/mL。将菌株接种于上述培养基中,30℃摇床振荡培养3d。发酵液于12000r/min离心5min,取上清液1mL,加入10mM的正磷酸50μL,再加2mL Sackowski's显色剂,充分混合,黑暗下25℃显色30min,于530nm波长下测定吸光值。无菌培养基同上做相同的处理作为对照调零。以浓度为0、5、10、20、40、60mg/L的IAA标准液同法作标准曲线,计算发酵液中IAA的浓度。结果表明P75能产生吲哚乙酸,IAA最高产量可达23.9mg/L。
实施例4菌株P75产铁载体的能力
根据王平等的方法测定铁载体。将菌株P75(CCTCC NO:M 2018690)接种于LB液体培养基中,30℃150rpm振荡培养48h。发酵液12000rpm离心5min,取上清液与等体积CAS检测液充分混匀,显色1h后测定630nm波长处的吸光值(A),以去离子水作对照调零。另以等体积无菌LB培养基与CAS检测液充分混匀的处理,同法测定吸光值即为参比值(Ar)。A/Ar值<1,可被认为高产铁载体。结果表明菌株P75能够高产铁载体。
实施例5菌株P75提高砒砂岩土壤有机质含量的作用
将实施例2的P75(CCTCC NO:M 2018690)菌悬液按2%的接种量接种于砒砂岩土壤中,静置一个月。采用重铬酸钾容量法-稀释热法测量土壤中有机质的含量。利用浓硫酸和重铬酸钾迅速混合时产生的热来氧化有机质,以代替外加热法中的油浴加热,由于产生的热温度较低,对有机质氧化程度较低,只有77%,因此要乘以校正系数,以求得土壤有机碳的含量,再根据土壤有机碳的含量换算成土壤有机质的含量。由表1可知,与对照相比,接菌处理的砒砂岩土壤中有机质含量显著增加24.3%。
表1菌株Bacillus halotolerans P75增加砒砂岩土壤有机质含量
实施例6菌株P75提高砒砂岩土壤蔗糖酶活性的作用
将实施例2的P75(CCTCC NO:M 2018690)菌悬液按2%的接种量接种于砒砂岩土壤中,静置一个月。采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法以蔗糖为基质,根据酶促产物葡萄糖与3,5-二硝基水杨酸反应生成的有色化合物3-氨基-5-硝基水杨酸的量进行比色测定。每处理重复3次,同时进行标准曲线、无基质对照和无土壤对照试验。蔗糖酶活性以24h后1g土壤葡萄糖的毫克数表示。由表2可知,与对照相比,接菌处理的砒砂岩土壤中蔗糖酶活性显著增加58.9%。
表2菌株Bacillus halotolerans P75对砒砂岩土壤蔗糖酶活性的影响
实施例7菌株P75提高砒砂岩土壤速效磷含量的作用
将实施例2的P75(CCTCC NO:M 2018690)菌悬液按2%的接种量接种于砒砂岩土壤中,静置一个月。采用0.5mol/LNaHCO3法测量土壤中速效磷的含量,pH8.5的NaHCO3溶液中Ca2+、Al3+、Fe3+等离子的活度很低,有利于磷的提取,而溶液中OH-、HCO3 -、CO3 2-等阴离子均能置换H2PO4 -,然后将待测液中的磷用钼锑抗试剂显色,进行比色测定以确定土壤中速效磷的含量。表3结果表明,与对照相比,接菌处理的砒砂岩土壤中速效磷含量显著增加11.9%。
表3菌株Bacillus halotolerans P75对砒砂岩土壤速效磷含量的影响
实施例8菌株P75提高砒砂岩土壤速效钾含量的作用
将实施例2的P75(CCTCC NO:M 2018690)菌悬液按2%的接种量接种于砒砂岩土壤中,静置一个月。采用NH4OAc浸提,火焰光度法测定土壤中速效钾的含量。表4结果表明,与对照相比,接菌处理的砒砂岩土壤中速效钾含量显著增加21.0%。
表4菌株Bacillus halotolerans P75对砒砂岩土壤速效钾含量的影响
实施例9砒砂岩土壤中菌株P75促进苜蓿和黑麦草生长的作用
土壤取自内蒙古砒砂岩区的土壤。试验采取盆栽实验,每个穴盘装200g土,并向穴盘中添加去离子水20g,使整个土壤环境保持一定的干旱程度。将供试植物黑麦草和苜蓿种子分别用5%的次氯酸钠溶液进行表面消毒20min后,将种子置于无菌纱布上,放置在30℃无菌培养箱,保持湿度在60%~80%进行催芽,挑取大小一致露白后的种子放置于水培钵上进行培养。当种子芽长到1cm左右时,挑选长势大小均匀一致的黑麦草和苜蓿幼苗放入实施例2的P75(CCTCC NO:M 2018690)菌悬液中,蘸根处理0.5h左右,不接菌处理作为对照。然后将幼苗移栽至穴盘中,每个处理三个重复,隔半个月接菌悬液20ml强化处理,进行为期一个月的科学化管理。一个月后测量黑麦草和苜蓿的地上部干重和根部干重,以评判菌株对它们的促生效果。
由表5可知,与对照相比,接菌P75处理后的苜蓿和黑麦草的地上部生物量显著增加18.9%和22.4%(p<0.05),根部生物量显著增加55.1%和58.7%(p<0.05)。
表5菌株Bacillus halotolerans P75对苜蓿和黑麦草的促生作用
Claims (7)
1.一株能够改良砒砂岩土壤肥力的耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)P75,保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏日期为2018年10月17日,菌种保藏号为CCTCC NO:M2018690。
2.权利要求1所述的耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)P75在改良砒砂岩土壤肥力、促进黑麦草和/或苜蓿生长中的应用。
3.权利要求1所述的耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)P75在增加砒砂岩土壤有机质、增加砒砂岩土壤速效磷、速效钾和/或蔗糖酶活性中的应用。
4.由权利要求1所述的耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)P75制备的生物菌剂。
5.根据权利要求4所述的生物菌剂,其特征在于其中耐盐芽孢杆菌(Bacillushalotolerans)P75细胞数量达到5亿CFU/ml以上。
6.权利要求4或5所述的生物菌剂在改良砒砂岩土壤肥力、促进黑麦草和/或苜蓿生长中的应用。
7.权利要求4或5所述的生物菌剂在增加砒砂岩土壤有机质、增加砒砂岩土壤速效磷、速效钾、蔗糖酶活性中的应用。
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