Sep 2024, Volume 11 Issue 3
· 第十篇 ·
▎论文ID
Cite this article :
Zakiah MUSTAPHA, Radziah OTHMAN, Nik Nurnaeimah NIK MUHAMMAD NASIR, Dhiya Dalila ZAWAWI, Mohd Khairi CHE LAH, Hafizan JUAHIR. Isolation, characterization and identification of plant growth-promoting rhizobacteria from the rhizosphere of Acacia mangium at sandy BRIS soil. Front. Agr. Sci. Eng., 2024, 11(3): 499‒513 https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024559
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本研究从砂质BRIS土壤中相思树 (Acacia mangium，马占相思) 的根际分离出具有多种促进植物生长 (plant growth-promoting，PGP) 特性的潜在根际促生细菌 (PGPR)，这些特性包括固氮、溶解磷和钾、产生吲哚乙酸 (IAA) 和侧芽孢杆菌素。在24个分离的纯菌落中，8个菌落因生长速度快被选中，并在添加2% KNO3的5%有机糖蜜培养基中进一步评估。基于生化特性、PGP潜力和生长表现，我们筛选出3个表现最佳的PGPR菌株，并通过16S rRNA基因的部分测序鉴定为Paraburkholderia unamae (UA1)、Bacillus amyloliquefaciens (UA6) 和Enterobacter asburiae (UAA2)。这些选定的菌株无论是单独还是混合培养，都显示出显著的PGP特性。其中，UA1表现出最优的PGP特性，其次是UA6和UAA2。混合菌株在固氮、侧芽孢杆菌素产生以及促进玉米的物候、生长和产量方面表现尤为突出。这些微生物有潜力作为生物肥料，值得进一步研究和开发。
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BRIS土壤是一种沿马来西亚东海岸分布的沙质土，具有低营养和低水分保持能力，对植物生长不太有利。尽管如此，这类土壤中可能存在有助于植物吸收营养和抑制病害的PGPR。这些细菌具有固氮、解磷、释钾的能力，同时还能产生植物激素，促进植物生长，减少化学肥料的使用，对发展可持续农业具有重要意义。
PGPR作为有益微生物，在农业中的重要性日益凸显，有潜力替代化学肥料和农药。从本地BRIS问题土壤中分离的PGPR菌株，因其强大的适应性和环境抗压性，特别适合用于生物肥料生产。这些细菌能够通过生理变化和遗传进化，有效适应不同的生态条件，增强其在农业应用中的效果。
本研究从当地优势树种相思树的根际土壤中分离出具备多重益处的BRIS土壤PGPR，这些细菌能固定氮气、溶解磷钾、产生植物激素如IAA和侧芽孢杆菌素。对这些PGPR进行了分离、形态和生化特性分析，并在分子层面进行了鉴定。它们在含KNO3的有机糖蜜培养基中的生长能力表明了其在生物肥料生产中的潜力。考虑到工业规模应用的成本，还探讨了使用糖蜜作为经济的碳源来促进这些细菌的生长。此外，比较了单一和混合菌株在生化特性上的表现，以评估其协同效应。
所有筛选出的细菌菌株均表现出PGP特性，包括固氮、溶解磷和钾、产生侧芽孢杆菌素。其中，UA1在磷和钾的溶解以及侧芽孢杆菌素的产生上表现最佳。
所有菌株都能在添加KNO3的糖蜜培养基中生长，其中UA6的生长表现最佳 (图1)。
接种选定的PGPR对玉米的物候、生长和产量有显著影响。接种混合菌株的处理在促进玉米生长和提高产量方面表现最为突出。
通过16S rRNA基因的部分测序，将UA1鉴定为P. unamae，UA6鉴定为B. amyloliquefaciens，UAA2鉴定为E. asburiae。
实验采用完全随机设计，数据通过方差分析和Tukey多重比较进行统计分析。
采样点选择与土壤特性：选择的采样点代表了特伦加努BRIS土壤区域的不同特征。结果显示，与农业用地和住宅用地相比，年轻的沿海森林土壤中存在更多具有固氮和解磷能力的细菌，这表明自然和森林土壤的干扰会改变土壤特性和细菌群落。
植物与微生物的相互作用：相思树适应了营养贫瘠的土壤，并且能够抵抗干旱，在BRIS土壤区域生长旺盛。这种植物与根际微生物之间的相互作用可能有利于细菌生长，并可能有助于植物获取营养和抵抗疾病。
PGPR的筛选与特性：筛选出的PGPR表现出多种对植物生长有益的特性，包括固氮、溶解磷和钾、以及产生植物激素IAA。这些特性对于生物肥料的配制至关重要。
PGPR在农业中的应用潜力：研究表明，使用本地PGPR菌株作为生物肥料可以提高作物的氮素利用效率，增加植物生长和产量，同时减少化学肥料的使用。
混合菌株的效果：混合菌株相比于单一菌株在某些PGP特性上表现更好，这可能是由于它们之间的协同作用。
成本效益分析：研究还考虑了工业应用中的成本效益，发现使用糖蜜作为细菌培养基成分是一种经济有效的选择。
环境适应性：筛选出的PGPR菌株能够适应高盐环境，这表明它们可能在生物肥料生产中有广泛的应用前景。
分子鉴定结果的意义：分子鉴定结果证实了筛选出的菌株与已知的植物相关细菌具有高度相似性，这为它们的农业应用提供了科学依据。
· 结 论 ·
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编辑 | 唐静月 李云舟
审稿 | 许建香
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