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根际促生细菌的生产和应用现状及发展趋势-终极版

根际促生细菌的概述及生产应用

现状和发展趋势

——“微生物肥料”学学习论文

根际促生细菌的概述及生产应用现状和发展趋势

摘要

随着世界人口的迅猛增长,耕地减少,粮食危机、食品安全及环境污染己成为人们关注的热点。氮、磷、钾素的供应状况是其实现潜在生产能力、发挥生态效能的主要因子之一。为了满足植物生长所需的氮、磷、钾等营养元素,工业化肥一直被认为是实现这一目的的主要途径。然而,随着化肥施用量的增加,一方面会增加农业成本,另一方面造成对环境的危害,同时破坏了土壤结构、微生物区系和多样性等。人们为了维护自身生存的生态环境和食品安全,减少对工业化肥的依赖,一直在努力探寻新的生物生态肥源,以替代或部分替代工业化肥。

近20年来,随着生物技术等新技术的不断进步,微生物肥料的研究与应用有了很大的发展⋯,在我国也有微生物肥料应用方面的很多报道。根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria, 缩写PGPR)是研究热点。近年来的研究表明,植物根际促生细菌不但可以固定空气中的氮气,溶解土壤中不能被植物直接吸收的磷素,释放铝硅酸盐矿物中的钟素,而且还可分泌植物生长调节物质,促进植物根系生长,增强植物抗病能力。将促进植物生长菌作为生物肥料的接种剂,与化肥相比具有成本低,使用安全,持续效果好,增产稳定,非再生能源消耗少,对环境、食品安全,经济效益高等特点,同时可以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,改良盐碱地,保持农牧业生态系统的平衡,实现农牧业生产的可持续发展。发达国家重点致力于筛选和利用生物技术构建高效PGPR菌株,研制有PGPR功能的新型微生物肥料。PGPR作为最具防病潜力与应用价值的一类生防菌,不仅能够促进植物生长,增加作物的产量,还能提高防病能力,因而成为许多学者研究的对象。大量的研究事实证明了PGPR处理植物后能达到促进生长与防治病害的目的。本文主要论述了根际促生细菌的分类、特征和功能应用,旨在为我国微生物肥料的研究生产增加新的研究方向和促进环境保护的和谐发展。

关键词:根际促生细菌;土壤;微生物肥料;生产应用;发展趋势

Key words:

PGPR;soil; Microbial fertilizer; The production and application; Development trend

Abstract

With the rapid growth of the world's population, cultivated land change, the food crisis, food safety and environmental pollution has

become the focus in people. Nitrogen, phosphorus, and potassium

supply condition is its realization potential production capacity,

the main factors play one of ecological efficiency. In order to meet the plants need to grow nitrogen, phosphorus, potassium and other nutrients, industrial chemical fertilizer was thought to realize this aim is the main way. However, with the increase of chemical

fertilizer, on one hand, will increase agricultural cost, the other cause damage to the environment, and destroyed the harm of soil structure, the microflora and diversity, etc. People in order to maintain their own survival ecological environment and food safety

and reducing the dependence of industrial chemical fertilizer, has been trying to find new biological ecology FeiYuan to completely or partly replace industrial chemical fertilizer.

Over the past 20 years, with the new technology such as biological technology advances, the research and application of microbial fertilizers has greatly developed in China, also have. Many of the application of microbial fertilizers reports. The rhizosphere grows fungus (placing an abbreviation for rhizobacteria, have - PGPR) is hotspot. Recent studies show that plant rhizosphere grows bacteria

can not only fixed the air in the soil, dissolved nitrogen absorbed

by plants cannot directly phosphorus, the ZhongSu aluminum silicate minerals release, but also can secrete plant growth regulating substances, promote plant root growth, enhance plant resistance. Will promote plant growth bacteria as the inoculum biological fertilizer, compared with fertilizers with lower cost, the use of safe,

continuous effect is good, increase stability, the renewable energy consumption, on the environment, food safety, and the economic

benefit is higher characteristic, also can improve the soil structure, improve the content of soil organic matter, improved the saline-alkali, maintain the balance of the ecosystem agriculture, to realize the sustainable development of agriculture production. Developed countries focus using biotechnology to screening and constructing efficient PGPR strains of PGPR function, develop a new microorganism fertilizer. As the most potential PGPR prevention with the

application value kind of bio-control bacteria, can not only promote plant growth, and increasing crop production, but also can improve

the ability to resist many scholars, so it becomes the object of

study. A lot of research evidence of PGPR processing plants can attain to promote the growth and after the purpose of prevention and cure disease. This paper mainly discusses the rhizosphere grows bacteria classification, characteristics and functions, aiming at China application study of microbiological fertilizer increased production new research direction and promote the harmonious development of environmental protection.

前言

以微生物肥料、微生物农药、微生物食品、微生物饲料等为核心的微生物农业【1】即“白色农业”将成为未来农业可持续发展的重要方向之一。土壤犹如一“天然的肥料加工厂”,倘若把土壤中的生物全部消灭,就无疑于“人去楼空”的工厂,土壤便会变成没有活力的“死寂”或“老朽”土壤,失去“造血”功能。为此,科学家提出了“土壤生态肥力”的概念,并以土壤生物多样性、土壤生物量及生物适应性与稳定性为其定量诊断的指标。近年来的研究表明,植物根际促生细菌不但可以固定空气中的氮气,溶解土壤中不能被植物直接吸收的磷素,释放铝硅酸盐矿物中的钟素,而且还可分泌植物生长调节物质,促进植物根系生长,增强植物抗病能力。将促进植物生长菌作为生物肥料的接剂,与化肥相比具有成本低,使用安全,持续效果好,增产稳定,非再生能源消耗少,对环境、食品安全,经济效益高等特点,同时可以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,改良盐碱地,保持农牧业生态系统的平衡,实现农牧业生产的可持续发展【2】。

1. 根际促生细菌(plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR )的概述

1.1 PGPR的相关定义

PGPR是指能够促进植物对矿质营养的吸收和利用,或者产生促进植物生长的代谢物,甚至抑制有害微生物的根际细菌。一般具有固氮、溶磷、解钾能力,或能产生植物激素、分泌抗生素等功能的细菌、蓝细菌等。根际是指受植物活根影响的土壤微区,它的范围是围绕根表面1"~2mm厚的土壤。由于植物根系不断地分泌各种代谢产物,包括糖类、氨基酸、有机酸、脂肪酸和甾醇、生长素、核苷酸、黄酮、酶类以及其他化合物,为微生物提供营养;加上根表组织陆续死亡和脱落,改良周围土壤的物理和化学性质,丰富了土壤有机质,也为微生物的大量繁殖创造了条件,使植物根际具有很高的生物活性,因而植物根际是土壤微生物生活特别旺盛的区域根际中微生物的数量和活性远高于远离根的土壤,其数量可达109/cm3,比根际外土壤中高10.100倍,由于细菌对各种根分泌物的利用率及敏感性远远超过放线菌、真菌和原生动物等,因而在根

际中占主导地位。

1.2 PGPR的分类

植物根际微生物种类多、活性高,构成根际特定的微生物区系。根据对植物的作用,可将根际细菌(rhizobacteria)分为有益(2%。5%)、有害(8%.15%)和中性(80%一90%)三大类。根际效应是指根际细菌与非根际细菌的数量比值(R/S),它包括了根系对根际土壤在物理、化学和生物化学等方面性质的影响。活跃生长的作物根际R/S比一般为2.20之间,也有超过100的报道,它随植物种类及生长时期的不同而有所变动。根际微生物区系主要以细菌为主,根际细菌可分为对植物有益、有害和中性3类【3】。PGPR主要有八个属,如下图。有研究证明PGPR广泛存在于植物根系中,据不完全统计,包括假单胞杆菌属和芽孢杆菌属在内的20多个菌具有防病促生潜能。

1.3 PGPR与植物生长的关系

根际土壤微生物与植物生长的关系密切。在陆地生态系统中,植物是最主要的生产者,土壤微生物是有机质的分解者;植物向微生物提供碳源和能源,而微生物则将有机物矿质化,向植物提供无机养分。这种微生物一植物之间的相互作用维系或主导了陆地生态系统的生态功能【4】。PGPR对植物生长有利,与植物的关系密切,PGPR的生长和分布受植物根系分泌物的影响,且随植物的生长发生变化。PGPR对植物生长的影响比其他土壤微生物显著,目前研究最多的是PGPR的促生作用和生防作用。促生作用是指PGPR能合成某些化合物(如氨基酸、生长激素、赤霉素等)有利于植物的生长,或者产生一些物质(有机络合剂)促进植物对营养物质的吸收。生防作用是指PGPR能够减轻或抑制植物病原微生物,问接促进植物的生长,因此,有人将PGPR的生防作用又称为间接促生作用【5】。

2 PGPR的特征

2.1固氮作用

自然界大气中接近80%氮气,不能直接为高等植物吸收利用,只有某些微生物能直接将大气中的氮通过固氮酶还原成NH4+,这类微生物称为固氮微生物。一些细菌的固氮作用表明PGPR可增加植物的生物固氮量,提高植物蛋白质含量和植物产量。

2.2溶解土壤中难溶性磷

部分促生菌,比如假单胞菌属(Pseudomonas),可分泌有机酸如甲酸、醋酸、丙酸、乙醇酸、延胡索酸、乳酸、丁二酸等,这些酸可降解土壤pH,使不溶性的磷转变成可溶性的磷,供植物吸收和利用。研究结果证明;土壤中存在的微生物,能够将植物难以吸收利用的磷转化为可吸收利用的形式,具有这种能力的微生物称之为解磷菌或磷细菌(Phosphate.solubilizing microorganism,PSM)。其中能够分解有机磷化合物的细菌,称为解有机磷细菌;能够分解植物难以吸收的无机磷酸盐为可直接吸收利用形态的细菌,称为解无机磷细菌。2.3解钾作用

硅酸盐细菌,俗称钾细菌,是1950年由前苏联学者亚历山大罗夫从土壤中分离得到的,经研究认为有释放铝硅酸盐矿物中钾素的能力。由于土壤中含量丰富的钾主要以稳定的铝硅酸盐状态存在,不易被植物吸收和利用,硅酸盐细菌的出现使人们有兴趣试图利用该菌以缓解土壤中严重缺乏有效态钾的状态。一些学者随后对硅酸盐细菌进行了研究,有的学者认为它具有分解钾矿物的能力,能有效提高土壤可利用钾的含量。80年代后又陆续有报道证实硅酸盐细菌能促进钾长石等矿物的溶解,释放K、P、Fe、Mg、Si02等多种矿质元素,硅酸盐细菌在生物肥料、矿物分解、有机陶瓷添加剂等方面都有广阔的应用前景。硅酸盐细菌用于农业生产也有较长的历史,有报道指出硅酸盐细菌除提供钾素营养之外,还具有抗病害和刺激生长的作用,但其作用机理还不清楚,也未见其有关抗生、促生类物质的研究报道。据此,我国有些单位将其经工业发酵制成菌剂大面积推广应用。而有些学者认为硅酸盐细菌的作用是刺激作用,为农作物补充钾素营养的作用微不足道,生产试验表明其所带来的增产效果是不多的,而且不稳定,因此不宜推广应用。对硅酸盐细菌的解钾活性及其它一些功能仍然值得研究。

2.4分泌抗生素

有些促生菌可分泌抗生素,如芽孢杆菌、假单胞菌、土壤杆菌等属种。这类微生物通过分泌抗生素来限制其它微生物的生长,战胜竞争对手,占有更多的空间和营养条件,从而限制致病菌的繁殖和生长。随着分子生物学理论和基因重组技术的不断发展,通过分子生物学手段改造从自然界筛选的野生型根际促生细菌,使有益菌株促进作物生长、生物固氮、降解污染物及防治病虫害的生物功能得到大幅度增强成为根际促生细菌新的研究热点,而且通过研究其根际定殖情况表明,多数根际细菌保留着野生型菌株所特有的强定殖力,生物学功能和遗传性稳定性。

3 根际促生细菌的研究手段

3.1 传统检测方法

研究PGPR作用机理的传统方法:平板培养和筛选技术,酶联免疫技术,荧光抗体技术,免疫电泳技术和近年发展的DNA指纹技术(包括RELP图谱、RAPD图谱、16SRNA及16SrDNA图谱等)。这些方法在实际应用中都存在不足之处,首先是需要从土壤中回收所接种的PGPR菌株并获得较纯的单菌落;其次是工作量大、强度高,不利于采集大量的数据进行统计分析;另外,费用和技术要求都

很高。

3.2 分子标记技术

外源分子标记技术【6】能够克服传统检测技术的缺。点,通过遗传重组将外源基因(标记基因)导人供试菌株,在检测或回收释放的菌株时可以将其与同类土著细菌分开,这种方法已广泛应用于微生物分子生态学的研究领域¨引。抗性标记系统、发光标记系统、发光酶标记系统等是跟踪检测释放到环境中的微生物的一些常用的标记系统 J,其中发光酶基因(1ux)标记因其特异性高、检测方便而得到广泛使用 l1 。与其他报告基因相比,lux基因具有快速、简便、灵敏、对细胞无伤害和底物价廉等优点,在分子生物学、临床微生物、生化检测中呈现潜在应用价值

3.3 荧光原位杂交技术

荧光原位杂交(FISH)是20世纪70年代后期生物学领域新发展起来的技术。FISH 技术应用非放射性荧光物质标记核酸探针,通过杂交在核中或染色体上显示DNA 序列位置。FISH技术结合分子生物学的精确性和显微镜的可视性,可进行微生物的空问分布情况分析和特征性微生物的鉴定与定量分析。1989年,DeLong将荧光标记寡核苷酸探针用于检测单个微生物细胞,开创了FISH技术应用于微生物生态学的先河。由于该法操作容易、安全、检测迅速,目前已广泛应用于环境微生物生态学及其它多个领域,成为研究微生物群落最具生命力的技术之一。应用FISH技术来研究PGPR在植物根部的分布及定殖动态,已经成为近年来根际微生物的研究热点之一。

4 PGPR的生物防治功能及其应用现状

近年来,人们深入研究植物促生细菌的功能和促生机制,研制新型肥料一微生物肥料。肥料中特定菌株能在植物根际快速繁殖,固定大气中的氮素,促进土壤中固定态的磷、钾元素释放,充分发挥环境的养分潜力。但是传统的微生物肥料专一性不强,而且一种微生物肥料不可能适用于所有的植物。因此,需要研究植物根际促生细菌,获得植物促生专用菌株【7】,提高植物产量,降低环境污染,保护生态环境,实现生产的可持续发展。自1 926年Sanford报道土壤中某些拮抗性微生物对于土传病原菌具有抑制性以来,对芽孢杆菌的研究主要集

中于植物病害的防治方面。植物促生菌并非专门对付某种病原的生物防治菌,然而,绝大多数促生菌在植物根系周围繁衍却具备保护植物免受或减轻病原微生物侵袭的功能。近年来已有多种植物促生菌被用于作物生产使其免受病原的侵袭。

4.1通过产生噬铁素抑制病害

噬铁素是一种低分子量的配位体,可与Fe3+形成络合物,其功能是向细胞提供铁素营养。其抑制植物病害的作用机理是在低铁环境下与铁离子亲和,形成铁.噬铁素复合物。产生菌通过膜外专一性受体利用复合物,而其它机体不能利用。因此菌株通过分泌噬铁素从环境中结合铁离子为自身所利用,限制植物根际有害细菌和真菌的生长,防止真菌孢子萌发。荧光假单胞菌(FPs)在低铁条件下会分泌产生具有专一性的Fe3+载体复合物(假单胞杆菌素),不能被大多数其它微生物利用,但其产生菌可通过位于细胞外膜上的特殊受体加以吸收。这样FPs的菌株就可以通过Fe的竞争限制根部有害的细菌和真菌或病原物的生长与定殖,阻碍真菌孢子的萌发。Duijfr【8】报道恶臭假单胞菌株wcs358r抑制Fusarium枯萎病只依靠铁载体介导的铁竞争。由于植物能在比细菌生长所需的Fe”浓度(10{molfL)t氐得多的条件下(104mol/L)正常生长,

这些铁载体不大可能对植物的生长造成严重损掣删。Alexander,Zuberer指出铁载体可通过增加根系附近的Fe的有效性从而促进植物生长。

4.2产生抗真菌酶类

植物可以通过合成某些酶类来分解真菌的细胞壁以达到抗病的目的。同样,某些促生菌类亦可通过合成一些酶类(如几丁质酶、B.1,3.葡聚糖苷酶、蛋白酶、卵磷脂酶C、脂肪酶等)来消灭或抑制真菌。如细菌有时不与寄主菌丝有直接接触,同样可以引起它们的解体,最终消失,这与细菌产生的卵磷脂酶C、p.1,3.葡聚糖苷酶、几丁质酶和纤维素酶等有关。通过酶的作用,使真菌细胞壁遭到破坏,继而引起原生质体解体。卵磷脂酶C在几丁质酶和纤维素酶的协同作用下,作用于植物细胞膜,影响其通透性和其它一系列生理活性,强化了原产生的植物激素和抑菌物质的防病促生作用。研究表明,淡紫拟青霉几丁质酶对南方根结线虫幼虫有一定的致死作用,经纯化后的酶液浸泡2天,线虫卵孵出的幼虫存活率下降53.5%。寄生植物细胞膜在卵磷脂酶C作用下,可增强一些微量肽和含氮杂环抑菌物质的抗病作用。卵磷脂酶C也是昆虫a-夕}毒素,对一些敏感害虫有毒杀效果。此外,Pieter报道FPs菌株B7/4产生一些未知物质,抑制病原菌镰刀菌(Fusariumoxysporum,F.culmorum)的培养滤液的粗纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶及对物的毒性。这表明抑制病原菌产生植物毒素及钝化或抑制真菌水解酶活性是PGPR的另一种促生机制。

4.3抗生素的抑菌作用

微生物产生的抗生素是它们抑制植物病害的重要因素。不同菌株产生抗生素的种类不同。现在已从根际微生物的培养物中分离到多种抗生素,如1.羧基吩嗪(phenazin—e-1·carboxylic acid,PCA)、藤黄绿脓菌素(pyoluteorin,

Pit)、吡咯菌素(pyrrolnitrin,Prn)、2,4·二乙酰藤黄酚(2,4-diacetylphloroglucinol,DAPG)、绿脓菌素(pyocyanin)、卵菌素A(OomycinA)等。这些抗生素具有一定的专一性,能够选择性地抑制病害,且通常在很低浓度下就可阻碍病原微生物的生长。已有实验不但在离体或活体条件下检查并证实了这些抗生素及其产生茵对许多病原真菌的拮抗作用和抑病作用,而且还在分别接种有抗生素产生茵的植物根际原位检测到了这抗生素的存在。Tarabily 报道,紫色链霉菌(Streptomyces violasceus)产生的抗生素和小单孢菌(Micromomospora carbonacea)产生的纤维素酶协同作用,抑制了蚜虫类引起的根腐病,从而促进植物生长。

4.4产生HCN

某些根际促生细菌在代谢过程中能产生HCN【9】,有报道指出HCN对于植物根部的病原菌有抑制作用。但目前对HCN的看法不一,也有报道认为有些FPS菌株产生的HCN对植物生长实际有害。一些荧光假单胞菌产生的HCN能抑制烟草的黑根病。有学者对菌株PsfCHAO的研究表明,该菌株有hcnABC的基因簇控制HCN的合成缺失hcn基因的菌株其抑菌作用消失。而导入hcn基因后能大量产生HCN,有效抑制Septoria tritic引起的小麦叶病。多数研究者提出HCN的抑菌机理可能是:①接拮抗根部病原菌而不损害植物(如烟草);②可诱发植物抗性机制。4.5诱发系统抗性(induced systemic resistance,ISR)

许多植物本身具备一定的系统抗病性能,对多种病害具有一定的抵抗能力。然而,某些植物的这种系统抗病能力需要被环境中的非生物或生物因子诱导激活才能形成有效的抗病机制。这种诱导可以是病原或非病原微生物及其代谢产物,亦可通过植物促生菌的处理获得系统抗病机制。一些根际微生物或其代谢物施用后,能诱导植物产生抗性,许多与防御反应有关的细胞壁修饰(如木质化、次级代谢产物积累)的由宿主植物可诱导基因编码的各种产物将增加,如与植物防卫有关的蛋白:几丁质酶、p.1,3.葡聚糖及SOD酶等的活性增加;一些低分子量的微生物拮抗物质:植物菌素和酚类化合物的积累等。某些微生物在离体条件下,未表现出对植物病原体的拮抗作用,但仍可用于防治某些病原体引起的植物病害。Liu和Kloepper报道了两种根际细菌.恶臭假单胞菌株

89B.27和粘质沙雷氏菌株90.176,可诱导黄瓜的系统抗性盼541。

4.6竞争作用

在植物根际存在着微生物之间对养分和生态位的竞争:在微生物生长过程中存在对养分如C、N、P、Fe和S等的竞争:在微生物定殖过程中存在生态位的竞争。某些植物促生茵在植物根或种子周围具有很强的营养及空间竞争能力,并通过此方式抑制病原菌的繁衍和发展。如某些植物促生菌限制病原菌尸.ultimum【10】就是通过消耗掉种子的渗出物而起作用的,因为种子的渗出物(尤其是长链脂肪酸)是病原菌萌发所必须的物质,促生菌耗掉了种子渗出物也就清除了这种病原的发生条件。研究表明,植物叶片上只有很少的地方可供微生物侵入,用叶面腐生细菌可较容易地占据这些位置,从而减少病原侵入的可

能性。在这作用中,成功的根部定植是前提,否则,上述抑菌机制并无实际意义。

4.7 提高植物的抗逆性

有些根际微生物可提高宿主的抗旱性、抗盐碱性、抗极端温度、湿度和PH值、抗重金属毒害能力,提高宿主植物的逆境生存能力。不同菌株之间的抗逆能力具明显差异,如VA菌根的侵染能扩大植物根系的吸收面积,促进根的分支和延长根的寿命,还能分泌多种有益物质。实验证明,VA茵根作用很多,有研究者在土壤含盐量高达49/kg的情况下,筛选到的Glomces mosseae 93菌株对植物有较好的促生效果,不仅植物生长量比对照提高22%,植物含磷量也比对照增加37.1%。对其它营养的吸收也有促进作用,提高了植物抗逆性。又有研究表明,经高温蒸汽灭菌的土壤中Mn的含量提高了15倍,对植物生长有毒害,接种VA菌种后,提高了植物对Mn的抗

性,改善植物根际环境,增强植物的抗病力。

4.8 微生态学理论

1997年,德国Volker Rush博士首先明确提出微生态学的概念,并在德国的赫尔本建立起第一个微生态学研究所。微生态学是研究微生物之间及其与环境和宿主之间相互依存和相互制衡关系的科学1591。微生物调节剂对植物生长的作用机制可以用微生态理论解释为:它能够调节根际生态平衡,在植物根部形成生物屏障,以阻止有害菌的定植与入侵,从而起到生物保护作用。很多根际微生物能够促进植物生长,且无环境污染,因此被广泛开发用作生物肥料、生防制剂及作物和土壤中残留化学物质的降解剂【11】。目前大部分的工作还是集中于菌种的筛选和对植物作用效果的应用研究方面,促进植物生长机理的基础研究对于加强微生物制剂应用于农业生产具有重要意义。

5 PGPR及微生物肥料的发展趋势

我国微生物肥料具有品种多、应用广的特点,尤其是在研制开发微生物与有机营养物质、微生物与无机营养物质的复合而成的新产品方面处于领先地位。微生物肥料在降低化肥施用量、提高化肥利用率和减少化肥过量施用导致的环境污染方面取得了较好的效果。将促进植物生长菌作为生物肥料的接种剂,与化肥相比具有成本低,使用安全,持续效果好,增产稳定,非再生能源消耗少,对环境、食品安全,经济效益高等特点,同时可以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,改良盐碱地,保持农牧业生态系统的平衡,实现农牧业生产的可持续发展。发达国家重点致力于筛选和利用生物技术构建高效PGPR菌株,研制有PGPR功能的新型微生物肥料。PGPR作为最具防病潜力与应用价值的一类生防菌,不仅能够促进植物生长,增加作物的产量,还能提高防病能力,因而成为许多学者研究的对象。大量的研究事实证明了PGPR处理植物后能达到促进生长与防治病害的目的。但是由于我国在微生物肥料方面研究缺乏投入使得我国的生物肥料产业存在整体水平不高、技术创新不足、产品质量与应用效

果表现欠稳定,这些都制约了我国微生物肥料的进一步推广和普及。结合我国和世界农业可持续发展的需要PGPR的发展趋势主要是以下四种:

5.1 优良菌株的选育

利用常规菌种筛选技术,结合现代基因工程技术手段,筛选出具有营养促生、腐熟转化、降解修复【12】等功能的优良菌株。减轻和克服作物病害与连作障碍的新资源,以及修复土壤和分解腐熟有机物料的功能菌群。

5.2 功能菌株的组合

近年来随着研究的不断深入,PGPR的研究与应用有向多菌株复合方向发展的趋势,单一菌种单一功能的肥料已经不能满足现代农业发展的需要,不能适应作物生长发育需要多种营养元素的需求。需要研究者在深入了解微生物特性的基础上采用新的技术手段,根据不同的用途把不同功能的菌株进行科学的组合,排除菌株间相互拮抗,使功能不同的菌株功能互补,发出复合菌群的互惠、协同共生的作用。

5.3 多功能肥料的研发

PGPR由于其微生物活动的特性,必将在微生物种群繁殖生长的同时向作物根际分泌一些次生代谢产物,而其中的一些次生代谢产物具有改善植物营养、刺激生长和抑制病菌等综合功能。许多微生物的功能,也不是单一的,有些自生固氮菌除有固氮作用外,还能抑制病菌;有些杀虫细菌同时具有抑菌作用,许多微生物都有刺激植物生长作用,因此,PGPR将向功能的多样化方面发展;除要求肥效外,还可开发兼有防治土传染病害【13】(如小麦、西瓜和棉花枯萎病)的生物肥料。

5.4 PGPR重点产品的研究和应用前景

目前,我国微生物肥料研发在PGPR方面的热点产品是土壤修复菌剂。研制开发的微生物肥料可通过筛选能够改善根际环境的微生物菌群,达到促进作物对应用物质的吸收与利用,控制病虫害的发展,提高作物的产量和品质。然而在PGPR产品研究和应用方面,应针对我国高效共生固氮菌剂产品种类相对单一,存在应用效果不甚明显、稳定性不能满足实际需要的问题,以在中西部具有良好应用前景和效果的豆科牧草、豆科中药材,以及我国主要的豆科作物如生、大豆为应用对象,研制抗逆性强、固氮性能高的PGPR产。将促进植物生长菌作为生物肥料的接种剂,与化肥相比具有成本低,使用安全,持续效果好,增产稳定,非再生能源消耗少,对环境、食品安全,经济效益高等特点,同时可以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,改良盐碱地,保持农牧业生态系统的平衡,实现农牧业生产的可持续发展。发达国家重点致力于筛选和利用生物技术构建高效PGPR菌株,研制有PGPR功能的新型微生物肥料。PGPR作为最具防病潜力与应用价值的一类生防菌,不仅能够促进植物生长,增加作物的产量,还能提高防病能力,具有十分开阔的发展前景,将成为农业发展研究的新的热点和形成新型的农业产业。

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根际促生细菌的生产和应用现状及发展趋势-终极版

根际促生细菌的概述及生产应用 现状和发展趋势 ——“微生物肥料”学学习论文

根际促生细菌的概述及生产应用现状和发展趋势 摘要 随着世界人口的迅猛增长,耕地减少,粮食危机、食品安全及环境污染己成为人们关注的热点。氮、磷、钾素的供应状况是其实现潜在生产能力、发挥生态效能的主要因子之一。为了满足植物生长所需的氮、磷、钾等营养元素,工业化肥一直被认为是实现这一目的的主要途径。然而,随着化肥施用量的增加,一方面会增加农业成本,另一方面造成对环境的危害,同时破坏了土壤结构、微生物区系和多样性等。人们为了维护自身生存的生态环境和食品安全,减少对工业化肥的依赖,一直在努力探寻新的生物生态肥源,以替代或部分替代工业化肥。 近20年来,随着生物技术等新技术的不断进步,微生物肥料的研究与应用有了很大的发展⋯,在我国也有微生物肥料应用方面的很多报道。根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria, 缩写PGPR)是研究热点。近年来的研究表明,植物根际促生细菌不但可以固定空气中的氮气,溶解土壤中不能被植物直接吸收的磷素,释放铝硅酸盐矿物中的钟素,而且还可分泌植物生长调节物质,促进植物根系生长,增强植物抗病能力。将促进植物生长菌作为生物肥料的接种剂,与化肥相比具有成本低,使用安全,持续效果好,增产稳定,非再生能源消耗少,对环境、食品安全,经济效益高等特点,同时可以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,改良盐碱地,保持农牧业生态系统的平衡,实现农牧业生产的可持续发展。发达国家重点致力于筛选和利用生物技术构建高效PGPR菌株,研制有PGPR功能的新型微生物肥料。PGPR作为最具防病潜力与应用价值的一类生防菌,不仅能够促进植物生长,增加作物的产量,还能提高防病能力,因而成为许多学者研究的对象。大量的研究事实证明了PGPR处理植物后能达到促进生长与防治病害的目的。本文主要论述了根际促生细菌的分类、特征和功能应用,旨在为我国微生物肥料的研究生产增加新的研究方向和促进环境保护的和谐发展。 关键词:根际促生细菌;土壤;微生物肥料;生产应用;发展趋势 Key words: PGPR;soil; Microbial fertilizer; The production and application; Development trend Abstract With the rapid growth of the world's population, cultivated land change, the food crisis, food safety and environmental pollution has

促生菌剂与植物根系分泌物的交互作用

促生菌剂与植物根系分泌物的交互作用 植物生长受到许多因素的影响,其中菌根是一种重要的因素。菌根是植物根系 与一种特定的真菌(通常为根霉菌)之间的共生关系。它通过与植物根系共生,在土壤中提供植物无法从土壤中吸收到的营养物质,并帮助植物抵御外界环境的压力。 促生菌剂是一种在农业生产中常用的生物肥料,能够促进植物的生长和发育, 增加产量和改善品质。然而,促生菌剂与植物根系分泌物之间的交互作用在植物生长和农业生产中起着重要的作用。本文将探讨促生菌剂与植物根系分泌物的交互作用,以及这种交互作用对植物生长和农业生产的影响。 首先,促生菌剂的应用可以改变植物根系的分泌物。植物根系会分泌一系列的 化合物,包括根泌物和根际土壤溶液。这些化合物可以对土壤微生物群落的组成和功能产生影响。研究发现,促生菌剂的应用可以增加植物根系分泌物中一些有益微生物的含量,如产生抗生素的细菌和真菌,以及植物生长促进菌(PGPR)。这些 有益微生物可以通过抑制病原微生物的生长和引起植物免疫系统的激活来保护植物健康。此外,促生菌剂的应用还可以改变植物根系分泌物中的化学物质组成,从而影响土壤中的营养循环和有机质的分解。这种改变可能进一步影响土壤微生物数量和功能,从而对植物生长和养分吸收产生影响。 其次,植物根系分泌物也可以影响促生菌剂的生物学活性。植物根系分泌物中 的化合物可以促进促生菌剂的生长和发展。研究表明,植物根系分泌物中的一些有机酸和糖类化合物可以提供促生菌剂所需的碳源和能量,从而促进其生长和繁殖。此外,植物根系分泌物中还含有一些特定的化合物,如黄酮类物质和激素类化合物,这些化合物能够诱导促生菌剂产生植物生长相关的酶和激素,从而进一步促进植物的生长和发育。 最后,促生菌剂与植物根系分泌物的交互作用对植物生长和农业生产具有重要 的影响。研究表明,通过调节促生菌剂和植物根系分泌物之间的交互作用,可以提高植物的耐逆性和抗病性。例如,一些促生菌剂可以诱导植物根系分泌物中的化合

植物根际促生菌和微生物肥料研究进展浅析

植物根际促生菌和微生物肥料研究进展浅析作者:曹桂林 来源:《南方农业·下旬》2020年第09期 摘要植物根际促生菌是生活在植物根际土壤中,能够促进植物生长、防病害和增加作物产量的有益菌。由于其分布在多个种属,因此具有多种不同的作用机制来促进植物生长。由植物根际促生菌制成的微生物肥料经济、环保,大力推动了绿色农业的发展。基于此,围绕植物根际促生菌的促生机制和微生物肥料在土壤改良和农作物生产上的应用进行了详细分析,为微生物肥料进一步研发和利用提供依据。 关键词植物根际促生菌;促生机制;微生物肥料 中图分类号:S182 文献标志码:B DOI:10.19415/https://www.docsj.com/doc/9919160839.html,ki.1673-890x.2020.27.097 植物根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)是指在植物根系土壤中生存的有益菌,可以促进植物生长,同时具有防病害和提高作物收成的作用,根据PGPR在植物根际定期繁殖的地理位置,分为胞内PGPR和胞外PGPR。目前所发现的具有防病促生潜能的多个种类、属性的根系微生物,包括芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、农杆菌属(A grobacterium)以及埃文氏菌属(Eriwinia)等[1-2]。 如今,在我国的农业生产中,对生态环境方面造成威胁的是农药、肥料、添加剂的使用量逐年增加,污染土壤和空气,造成土壤板结、水土失衡等一系列问题。因此,研究安全有效的新型肥料已成为当前阶段的研究热点。通过研究植物根际促生菌发现,PGPR具有促进作物生长并增产的作用,可以部分替代化肥,并在数量和性能上和化肥很好地互相补充,达到绿色生产、保障食品安全的目的。因此,将PGPR制成不同种类和剂型的微生物肥料,可大力推动我国农业可持续发展的实现,意义重大[3]。 1 植物根际促生菌的促生机制 1.1 产生ACC脱氨酶 乙烯是一种重要的植物激素,但过量会阻碍植物的生长发育,甚至造成植物死亡。而1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶(1-aminoeyclopropane-1-earboxylate- deaminase,ACC脱氨酶)可分解ACC(乙烯的前体)为氨和α-丁酮酸,使乙烯浓度降低,有效减少对植物造成的不良影响,从而保证植物正常生长[4]。研究者们先后在多种土壤微生物中发现该酶的存在,并发现含ACC脱氨酶的PGPR在条件较差的环境中能够有效地促进植物生长。姚强等证实了从山东滨海盐碱化土壤中分离出产ACC脱氨酶的耐盐菌属于假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus),可以有效促进盐胁迫下的小麦种子发芽[5]。费诗萱等从红枣根际土壤分离筛选

植物根际微生物对植物生长与发育的影响研究

植物根际微生物对植物生长与发育的影响研 究 随着人们对自然环境的深入了解,越来越多的研究表明,植物根际微生物对植 物的生长发育产生了重要的影响。 一、植物根际微生物的分类 植物根际微生物可以分为细菌和真菌两类。细菌包括固氮菌、溶磷菌、溶钾菌、产吲哚乙酸菌等。真菌包括担子菌门、不完全菌门和接合菌门,其中真菌门中的丝状菌和芽孢杆菌是常见的植物根际微生物。 二、植物根际微生物的功能 1. 有利菌群:充分利用土壤养分,尤其是有机质和肥料,促进植物生长发育。 同时,这些菌群还能抵御一些土传病害和真菌感染。 2. 固氮:植物根际细菌中的一些固氮菌可以将大气中的氮气转化为植物可吸收 的氨氮,为植物提供了重要的氮源。 3. 磷和钾的溶解:植物根际细菌中的一些溶磷菌和溶钾菌可以将土壤中的磷和 钾溶解为植物可以吸收的形式,确保植物吸收这些元素的稳定性。 4. 生物调节剂:一些植物根际微生物产生的生物调节剂(如吲哚乙酸)可以促 进植物的萌发、生长和适应环境的能力。 三、植物根际微生物对植物生长发育的影响 1. 维持土壤健康:植物根际微生物可以影响土壤物理化学性质,维持土壤的可 持续性和健康性。这对于植物的生长发育至关重要。

2. 促进植物生长:植物根际微生物对植物生长发育的促进作用主要是通过增加植物可吸收的养分和生物调节剂的产生来实现的。这可以让植物更健康、更长寿,并且促进产量增加。 3. 抗性:植物根际微生物可以增加植物的抵抗力,使植物更容易在变化的环境下生存。这样,植物更有可能在抗病抗逆境的同时实现更好的生长发育。 四、植物根际微生物的应用 植物根际微生物的研究及其应用正在迅速发展,它们被广泛应用于农业、生态环境保护、生物控制等领域。 1. 农业领域:植物根际微生物可以作为一种良好的肥料和生物调节剂来使用,用于提高植物育种品质和增加农业生产力。 2. 生态环境保护:植物根际微生物的使用还可以被广泛应用于生态环境保护领域。尤其是在环境污染治理领域,植物根际微生物可以作为一种生态治理方式,以减轻污染的影响。 3. 生物控制:植物根际微生物不仅可以起到促进植物生长的作用,还可以用于控制某些病原菌或真菌的传播。这种方法也被成为生物控制,目前已被应用于实践中。 综上所述,植物根际微生物对植物生长发育的影响至关重要,它们既是土壤生态系统中不可或缺的生物组成部分,也是人类生活和农业生产的重要因素。因此,进一步的研究和应用已成为当今社会对于推动农业可持续发展的必然选择。

植物根际微生物对植物生长发育的影响

植物根际微生物对植物生长发育的影响 根际微生物是指存在于植物根部周围的微生物群体,包括细菌、真菌、放线菌 等多种微生物。这些微生物与植物之间通过共生关系相互影响,对植物生长发育和健康具有重要影响。本文将从微生物的类型、作用机制及其实际应用等方面进一步探讨根际微生物对植物生长发育的影响。 一、根际微生物的类型 根际微生物包括细菌、真菌、放线菌等多种类型。其中对于植物生长发育有积 极作用的细菌包括植物生长促进细菌、植物病原菌抑制细菌和腐生细菌等。真菌方面则主要包括根际真菌和附生真菌,这些真菌主要对植物生长发育有促进作用。除此之外,还有一些放线菌,这些放线菌对植物生长发育同样有重要作用。 二、根际微生物的作用机制 根际微生物对植物生长发育的影响与其作用机制密切相关。这些微生物通过以 下几种途径影响植物的生长发育。 1.能够产生植物生长活性物质 一些根际微生物能够分泌一些植物生长调节物质,例如植物激素,这些物质对 植物的生长发育起到促进作用。例如,一些细菌通过菌体生长来产生植物生长素,进而促进植物的生长发育。 2.能够竞争植物病原菌 一些根际微生物通过与植物病原菌的竞争,减少植物的病原菌侵染。例如,在 根际土壤中存在一些放线菌,这些放线菌能够分泌抗生素,抑制植物病原菌的生长,从而为植物提供抗病保护。 3.能够促进植物营养吸收

一些根际微生物通过与植物共生,能够促进植物对养分的吸收。例如,一些细 菌能够分泌酵素,分解土壤中的养分,从而使这些养分更易于被植物吸收利用。三、根际微生物对植物生长发育的实际应用 根际微生物的研究进一步揭示了根际微生物与植物之间紧密的共生关系,这种 关系在实际农业生产中具有广泛应用价值。 1.种植生物促进剂 种植生物促进剂是一种通过喷施植物生长促进菌来促进植物生长的产品。这些 菌通过根系与植物共生,促进植物的生长发育。例如,聚菌生和无菌肥液等种植生物促进剂都是通过细菌与植物共生,增强植物养分吸收能力,从而达到促进植物生长的目的。这种方法在减少化肥的使用、增加作物产量及增加作物抗病能力等方面具有广泛应用前景。 2.有机农业和生态农业的推广 在有机农业和生态农业的模式中,根际微生物被广泛应用。这些农业模式主张 采用自然方式栽培农作物,强调保持土壤生态平衡,通过增加土壤有机物和增加根系微生物的数量来达到促进作物生长的目的。这种农业模式有利于提高土壤肥力和改善作物品质,以及减少化肥和农药的使用。 3.根际微生物杀菌剂 根际微生物杀菌剂是一种能够抑制植物病原菌侵染的产品。这种杀菌剂是通过 选择性杀死病原菌,或者增强植物与病原菌的竞争关系,从而达到减少植物病害的目的。这种杀菌剂不仅可以提高作物产量,减少植物性状的变异,同时又可以减少化学农药的使用量,降低环境污染。 总之,根际微生物对植物生长发育的影响是非常重要的。通过深入研究根际微 生物的类型及其作用机制,可发掘出根际微生物在实际应用中的广泛用途,为提高植物的产量和品质,减少化肥和农药的使用,以及改善生态环境做出了重要的贡献。

植物根际促生菌案例

植物根际促生菌案例 全文共四篇示例,供读者参考 第一篇示例: 植物根际促生菌是一种有益细菌,它可以与植物共生,提高植物 的生长和抗逆能力。在农业生产中,农民们越来越重视使用植物根际 促生菌来改善农作物的生长情况,提高产量和质量。 在我国山东省的一家农场,农民们使用了植物根际促生菌来种植 大豆,取得了显著的效果。在之前的生产中,这家农场的大豆产量一 直维持在一个较低的水平,而且还经常受到病虫害的侵袭。农场主决 定尝试使用植物根际促生菌来改善这种情况。 经过专业团队的研究和调查,农场主选用了符合当地土壤气候条 件的植物根际促生菌,并按照建议的用量进行了投入。在种植季节开 始之前,农场主和专家们一起进行了培训,学习如何正确使用植物根 际促生菌,并注意植物的生长情况。 种植季节到来后,农场主和工人们开始了大豆的种植工作。他们 在播种时加入了植物根际促生菌,确保每颗种子都能受益于植物根际 促生菌。随着时间的推移,大豆开始生长茁壮,叶片翠绿,茎秆粗壮,生长势头良好。 经过一个生长季节的努力,大豆开始成熟。农场主和工人们惊喜 地发现,这一季的大豆产量竟然超过了往年的水平,而且还完全没有

受到病虫害的侵袭。农场主非常高兴,他的种植技术得到了肯定,植物根际促生菌的效果也得到了验证。 在收获的那天,农场主和工人们一起忙碌地收割着丰收的大豆。每摘下一株大豆,他们的脸上都洋溢着幸福的笑容。这一季的努力和付出得到了丰硕的回报,植物根际促生菌不负众望,让这片土地充满了生机和希望。 经过这次成功的实践,这家农场决定将继续使用植物根际促生菌来种植其他农作物,以提高产量和质量。他们也计划将这种种植技术推广给其他农民,帮助更多的人受益于植物根际促生菌的力量。 植物根际促生菌的出现,为农业生产提供了一种全新的思路和方式。它不仅可以改善土壤环境,增强植物的营养吸收能力,还可以提高作物的抗逆性,减少化肥农药的使用,保护生态环境。相信随着技术的不断进步和实践的不断推广,植物根际促生菌将在农业生产中发挥越来越重要的作用,为农民带来更多的好处。【2000字】 第二篇示例: 植物根际促生菌是一种对植物生长有益的微生物,它们可以促进植物的生长发育,提高植物的抗逆性,促进植物的养分吸收。在农业生产中,利用植物根际促生菌可以有效地提高作物的产量和品质,降低农药的使用量,减少农业对环境的影响。本文将通过介绍一个关于植物根际促生菌的案例来探讨其在农业生产中的应用。 案例名称:利用植物根际促生菌提高水稻产量的实践

植物根围促生细菌促生机制研究进展

植物根围促生细菌促生机制研究进展 摘要:化肥农药的滥用已严重破坏土壤结构、导致土壤重金属污染、病原菌抗药性增加,危及农产品安全,造成环境资源的破坏,因此,开发环境友好、改善土壤肥力、增强植物抗性、多重防治机制共同作用的生物肥料和生物农药显得尤为重要。植物根围促生细菌(PGPR)因其较强的植物根部定殖能力及具有抑制植物病原菌和促进植物生长的作用而备受关注。本文从直接促生和间接促生两个方面重点阐述了PGPR的促生作用机制,并分析了PGPR在农业生产中的应用和发展前景。 关键词:植物根围促生细菌(PGPR);促生作用;促生机制 中图分类号:S471文献标识号:A文章编号:1001-4942(2019)05-0148-07 植物根际是指生物、化学和物理特性受到影响的紧密环绕植物根的区域[1]。在植物根际范围内存在着大量微生物,其中主要以细菌为主。根据对植物的不同作用可以将根际细菌(rhizobacteria)分为有益(2%~5%)、有害(8%~15%)和中性(80%~90%)三类,其中存在着一类细菌,它们与植物的根部有特殊的相互作用,具有促进植物生长的能力,这类细菌就是通常所说的植物根围细菌(plantgrowth-promotingrhizobacteria,PGPR)。PGPR在植物根部具有很强的定殖能力[2],对根部的病原物具有抑制作用,可被用于防治真菌、细菌和病毒病害[3],同时能够促进植物的生长,表现在可以显著提高种子萌发率、促进根系生长和增加植物重量和产量[4,5]。PGPR主要包括芽孢杆菌属(Bacillusspp.)、假单胞菌属(Pseudomonasspp.)、肠杆菌属(Enterobacterspp.)、克雷伯氏菌属(Klebsiellaspp.)、固氮菌属(Azotobacterspp.)等[4,6-9]。 1PGPR促进植物生长机理研究

根际促生专用菌肥研制及其对玉米促生作用的研究

根际促生专用菌肥研制及其对玉米促生作用的研究 根际促生专用菌肥研制及其对玉米促生作用的研究 近年来,农业生产领域对于研究和开发高效、环保的肥料需求不断增加。在此背景下,根际促生专用菌肥成为农业科技研究的热点之一。本文将介绍根际促生专用菌肥的研制过程,并阐述其对玉米促生作用的研究结果。 一、根际促生专用菌肥研制过程 1. 菌种筛选 根际促生专用菌肥研制的第一步是对菌种进行筛选。科研人员通过多次实验和研究,从大量的微生物中筛选出一种或多种对玉米生长促进作用明显的菌株。这些菌株可以通过培养和纯化技术得到纯种菌备用。 2. 菌剂制备 菌剂制备是根际促生专用菌肥研制的关键环节。一方面,科研人员需要确定最适合菌株生长的培养条件,如温度、培养基成分等。另一方面,科研人员还需要探索适合在大面积农田上施用的菌剂形式,如粉剂、颗粒剂等,并进行多次试验和实地验证,以确保菌剂具有良好的存活率和施用效果。 3. 田间试验 田间试验是根际促生专用菌肥研制的重要环节之一。科研人员将已制备好的菌剂按照一定比例加入田地中,与常规施肥方法进行对比实验。在实验过程中,科研人员需要对玉米的生长情况进行定期观察和测量,以获取相关数据和进行统计分析。经过多次田间试验和数据对比,科研人员可以得出根际促生专用菌肥对玉米促生作用的初步结论。 二、根际促生专用菌肥对玉米促生作用的研究结果

经过多次田间试验和数据分析,科研人员得出了根际促生专用菌肥对玉米促生的研究结果如下: 1. 促进根系发育 根际促生专用菌肥可以增强玉米的根系发育,使其根系更加发达,根长和根毛数量显著增加。这可以帮助玉米植株更好地吸收土壤中的养分和水分,增加玉米的养分吸收能力和抗旱性能。 2. 提高养分利用率 根际促生专用菌肥可以增强玉米对土壤中养分的吸收和利用能力。菌株与玉米根系形成共生关系,菌株通过固氮作用将大气中的氮转化为植物可以利用的形态,提供给玉米植株。同时,菌株还可以分泌植物生长激素和酶类,促进土壤中有机氮、磷、钾等养分的矿化和转化,使之变为植物可吸收的形式,增加养分利用率。 3. 增加产量和品质 根际促生专用菌肥可以显著提高玉米的产量和品质。通过实验和试验田的对比发现,施用根际促生专用菌肥的玉米植株生长更健壮,结实更多,产量明显增加。同时,菌株还可以促进玉米籽粒的充实度和品质,提高玉米的养分含量和抗逆性,使之更符合市场需求。 综上所述,根际促生专用菌肥的研制对于推动农业生产的高效、环保发展起到了积极作用。在玉米生产中,根际促生菌肥可以促进根系发育,提高养分利用率,增加产量和品质。通过进一步的研究和应用,相信根际促生专用菌肥在农业生产中的应用前景将更加广阔 综上所述,根际促生专用菌肥在玉米生产中具有明显的优势和作用。通过增强根系发育,提高养分利用率,以及增加产

根际微生物在农业生态系统中的应用

根际微生物在农业生态系统中的应用根际微生物在农业生态系统中扮演着至关重要的角色,它们是 土壤中的重要组成部分,并对植物的健康和生长产生深远的影响。根际微生物不仅可以促进植物生长,还可以帮助植物克服病虫害 以及逆境环境。因此,利用根际微生物促进农业生产的方法和技 术也得到了广泛的应用。 首先,根际微生物可以促进植物生长。土壤中的多种微生物与 植物根系形成了密切的关系,共同组成了土壤生态系统。这些微 生物可以通过分解有机物和转化资源元素来为植物提供养分,例 如氮、磷、钾等。此外,还有一些微生物可以直接与植物根系共生,形成固氮菌根,为植物供应大量的氮素。这种共生关系使植 物无需额外的氮源,不仅减少了肥料的使用量,还可以同时提高 土壤的肥力水平,使生产成本得到大幅降低。 其次,根际微生物在植物健康和防病方面也具备重要作用。根 际微生物可以促进根生长并保持根健康,从而提高植物的抵御病 虫害和逆境的能力。有些微生物可以分解有害物质,抑制土壤中 的有害微生物,减少病害的发生。例如,一些细菌和真菌可以分 解土壤中的有机物,释放出一些抑制病原体生长的化合物,这样 可以使植物免疫于某些病原菌的侵袭。

此外,根际微生物对于土壤质量的改善也发挥了巨大的作用。微生物活动的产物可以丰富土壤有机质,有利于土壤的保水性和肥力籍,促进植物生长的同时还能为其提供健康的生长环境。地下微生物中的一些细菌、真菌和放线菌等,还能形成具有很高抗氧化能力的多种天然物质,这些物质对于植物的健康和生长也起到重要的作用。 综合来看,根际微生物在农业生产中的应用极其广泛。通过优化不同微生物的组合和生态位,可以调节土壤中的微生物群落构成从而提高农作物的生长质量和产量,同时还能降低化肥的使用量以及病害的发生。农业生产中相关的研究和应用还有很大的发展空间,对于未来农业可持续发展和保护生态环境也有着重要意义。

植物根际微生物的功能与应用

植物根际微生物的功能与应用植物根际微生物是生活在植物根际土壤中的微小生物群体,包括细菌、真菌和古菌等。它们与植物根系形成了密切的共生关系,发挥着 重要的生态功能。本文将介绍植物根际微生物的功能以及其在农业、 生态修复和生物控制等方面的应用。 一、植物根际微生物的功能 1. 生物固氮 部分植物根际细菌具有固氮的能力,能够将大气中的氮气转化为植 物可利用的氨态氮,提供植物生长所需的营养元素。比如,豆科植物 根际的根瘤菌能够与植物共生,形成根瘤,通过固氮活性酶固定氮气,从而为植物提供氮源。 2. 生物溶磷 一些植物根际细菌具有溶解无机磷的能力,可以将土壤中的磷转化 为植物可吸收的溶解态磷。这对于磷素含量较低的土壤来说,可以显 著提高植物对磷的吸收利用效率。此外,植物根际微生物还能合成有 机酸、酶和胞外多糖等物质,促进磷素的溶解和释放。 3. 生物抗病 植物根际微生物中的一些细菌和真菌能够通过竞争、抑制和排斥等 方式,抵御病原微生物的入侵。它们产生抗生素、植物生长激素和干

扰素等物质,可以抑制病原微生物的生长和感染,提高植物的抗病能力。 4. 生物调节 植物根际微生物通过与植物的共生关系,参与调节和促进植物的生 长和发育。它们产生的激素和生长因子可以刺激植物细胞分裂和延伸,促进根系生长和营养吸收。同时,微生物还能够增加植物的耐盐、耐 旱和耐寒性,提高植物的适应能力。 二、植物根际微生物的应用 1. 农业应用 植物根际微生物在农业生产中有着广泛的应用。例如,通过施用固 氮菌肥料,可以提高作物对氮素的利用效率,减少化学氮肥的使用和 环境污染。此外,利用溶磷细菌促进磷素的释放和吸收,可以降低磷 肥的施用量,减少磷素流失和土壤磷素积累。此外,植物根际微生物 还可以改善土壤结构和质地,增加土壤肥力,提高农作物产量和品质。 2. 生态修复 植物根际微生物在生态修复领域也有着重要的应用价值。它们可以 降解土壤中的有机污染物、重金属和农药等有害物质,促进土壤的修 复和再生。此外,植物根际微生物还能够修复受损生态系统中的水体 和土壤,改善环境质量,提高生态系统的稳定性和功能。 3. 生物控制

植物根际促生菌的促生机制与应用

植物根际促生菌的促生机制与应用 摘要:植物根际促生菌(Plant Growth Promoting Rhizobacteria,PGPR),因其能直接改变土壤元素形态、分泌生长素及抑制植物病原菌,从而促进植物生 长发育,提高作物产量。本文重点梳理了PGPR在促进植物生长、增强植物抗逆性、抑制植物病原体及实际应用的功能方面进行了介绍,旨在为今后PGPR的研 究和应用提供理论参考。 关键词:PGPR;促生机制;应用 1 前言 在植物根系代谢过程中,周围被土壤覆盖的区域称为根际,关系到植物根系 生长和活动的非常重要的区域。生长或附着在植物根部的菌株可以促进植物的生 长发育,抑制有害病原体的生长,这类微生物被称为植物根际促生菌(Plant Growth Promoting Rhizobacteria,PGPR)[1]。PGPR通过直接或间接的方式对植 物生长发育起到促进作用。通过其分泌生长激素或改变土壤元素形态对植物生长 起到直接促生作用,或者通过抑制植物病原体或降解有害物质,间接促进植物生长。 2 PGPR的促生机制 2.1直接机制 PGPR通过固氮、矿质养分的溶解和植物激素的产生来提高植物对土壤养分的 吸收,直接影响植物生长活性,并根据PGPR的种类、性能强度和植物的种类变 化而变化。 2.1.1 固氮 生物固氮是一个惊人的过程,约占全球固氮量的三分之二,通过微生物与植 物的共生或非共生作用发生的。氮是植物生长发育最重要的元素之一,在生长和

各种代谢活动中起着重要作用。PGPR将空气中的游离氮转化为氨,然后被植物吸 收利用。PGPR未来将成为植物氮元素管理越来越重要的组成部分。化学氮肥只有 约30-50%被植物吸收,剩余吸附在土壤的有机氮变得不可吸收或浸入自然环境中 流失,造成土壤污染。而PGPR的菌肥菌剂具有环境友好型特点,更有利于环境 发展和农业可持续发展. 2.1.2 磷酸盐增溶 磷是仅次于氮的植物生长发育第二重要元素。土壤中磷常以不溶或难溶性的 形式存在(例如磷酸钙和磷酸锌等),导致植物根系很难吸收。PGPR解磷菌对难 溶性磷的溶解和形态转化是植物吸收土壤磷元素的重要来源。溶解和转化土壤中 难溶性磷的PGPR包括在节杆菌属、芽孢杆菌属、伯克霍尔德氏菌属、根瘤菌属、假单胞菌属、沙雷氏菌属等,土壤接种后可改善植物生长和产量。因此,近年来 从植物根际土壤中提取有效的溶磷菌来转化土壤中的不溶性磷,减少化肥用量成 为土壤磷利用的热点。 2.1.3 产铁载体 铁是所有生物体的重要生长因子。土壤中植物可利用的铁相对稀缺,在低铁 胁迫条件下,PGPR产生铁载体来获取铁离子,将铁元素转化成植物可吸收状态。 其次,铁载体的合成和转运通常在缺铁时高度表达,与Fe3+的结合能力非常强且 特异,可从各种水溶性和水不溶性化合物中提取Fe3+。此外,PGPR产生的铁载体 能对污染土壤的重金属形成稳定的化合物,助于缓和重金属含量过高对植物生长 的胁迫。 2.2 间接机制 间接机制指PGPR通过产生可增加宿主自然抗性的抑制性物质来预防或缓解 植物病原体对植物生长的有害影响。PGPR在间接机制中的作用包括各种水解酶的 产生、针对植物病原体的分泌各种抗生素、诱导对各种病虫害的抵抗等。 2.2.1拮抗作用

根际微生物对植物生长的促进作用

根际微生物对植物生长的促进作用 一、引言 根际微生物是指生活在植物根际区域的微生物群体,包括细菌、真菌和放线菌等。这些微生物与植物根系形成共生关系,对植物的生长发育具有重要的促进作用。本文将探讨根际微生物对植物生长的促进作用,并介绍一些常见的根际微生物群体。 二、根际微生物的分类与作用 1. 根际细菌 根际细菌是根际微生物群体中最为常见和重要的一类微生物。它们能够固氮、 释放植物生长激素、分解有机物质等,从而为植物提供养分和生长所需的激素。例如,一些固氮细菌能够将空气中的氮转化为植物可吸收的氮化合物,为植物提供充足的氮源。此外,一些根际细菌还可以抵抗病原微生物的侵袭,提高植物的抗病性。 2. 根际真菌 根际真菌主要包括菌丝菌、霉菌等。它们能够与植物形成菌根共生关系,提供 植物难以获得的磷和其他微量元素。菌根能够增强植物的养分吸收能力,促进植物的生长发育。此外,一些根际真菌还能分解土壤中的有机质,释放出有机酸和酶类,有助于改善土壤环境,提高土壤肥力。 3. 根际放线菌 根际放线菌是一类分枝菌,它们能够分泌一些生物活性物质,如抗生素、生长 激素等。这些物质对植物生长具有促进作用,可以抑制一些有害微生物的繁殖。此外,根际放线菌还能够与某些植物形成生物膜,提供植物根系所需要的保护和营养。根际放线菌对维持土壤生态平衡、促进植物健康生长起到了重要的作用。 三、根际微生物的应用

1. 生物肥料 根际微生物可以通过固氮、分解有机质等方式,为植物提供充足的养分。因此,根际微生物可以被利用来制备生物肥料,提高土壤肥力,促进植物生长发育。 2. 生物防治 根际微生物中的一些细菌和真菌具有抑制病原微生物的能力。这些微生物可以 产生抗生素,抑制病原微生物的繁殖,从而提高植物的抗病性。利用根际微生物进行生物防治,可以减少对化学农药的依赖,降低农业生产的环境污染。 3. 植物营养调控 根际微生物可以释放植物生长激素,促进植物的生长和发育。利用根际微生物 来调控植物生长,可以提高植物的产量和品质。 四、结论 根际微生物对植物的生长发育具有重要的促进作用。根际微生物能够提供植物 所需的养分和生长激素,改善土壤环境,提高植物的抗病性。因此,研究和应用根际微生物对于推动农业可持续发展、提高农作物产量和质量具有重要意义。

植物根际促生菌的研究进展

植物根际促生菌的研究进展 赵晨阳; 戴峰; 刘述颖; 谢倩影; 李晨; 石佳 【期刊名称】《《安徽农业科学》》 【年(卷),期】2019(047)016 【总页数】3页(P12-13,24) 【关键词】植物根际促生菌; 促生机制; 应用 【作者】赵晨阳; 戴峰; 刘述颖; 谢倩影; 李晨; 石佳 【作者单位】大连海洋大学海洋科技与环境学院辽宁大连116023; 大连海洋大学水产与生命学院辽宁大连116023 【正文语种】中文 【中图分类】S182 在植物根际(根际土壤、根表面、根内部)生活着大量微生物,包括细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物等,它们是土壤生态系统中物质循环和能量流动的主要推动者,参与土壤中C、N、P、S等元素的循环和有机质的分解,可作为土壤肥力的指标之一[1]。不同植物物种有特定的根际微生物群落,定殖在植物的根际,与植物相互作用,直接或间接地影响植物的生长发育。因此,根际微生物群落构成了植物的第二基因组[2]。 在植物根际微生物中,有一部分微生物(多指细菌)能够促进植物的生长、发育和抗逆等过程,被称为植物根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,

PGPR)[3]。常见的根际促生菌有假单孢菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、农杆菌属(Agrobacterium)、埃文氏菌属(Eriwinia)、黄杆菌属(Flavobacterium)、巴斯德氏菌属(Pasteuria)、沙雷氏菌属(Serratia)、肠杆菌属(Enterobacter)等[4]。根际促生菌能够帮助植物获得营养物质、调节激素水平并抵抗病原微生物侵袭[5]。 基于PGPR在农业、环境保护和基础科学研究领域的重要价值,国内外学者对其进行了大量研究。其中,PGPR的促生机制是一大热点。PGPR的促生机制可分为直接作用、间接作用两类[6]。直接作用包括提高植物营养元素的生物可得性、合成激素促进植物生长等;间接作用包括抑制病原微生物生长、诱导植物产生系统抗性等[7]。笔者综述了近年来植物根际促生菌促生机制的研究进展及其在农业和环境修复中的应用,探讨了植物根际促生菌研究领域未来的发展方向。 1 植物根际促生菌的直接促生作用 1.1 提高植物营养元素的生物可得性 PGPR可以通过提高营养元素的生物可得性来协助或促进植物对氮、磷、铁等营养元素的吸收。许多PGPR具有固氮作用,在农业生产中作为化学氮肥的替代物已应用在许多经济作物上。在温室条件下,接种施氏假单孢菌(Pseudomonas stutzeri)A15能够显著促进水稻幼苗的生长,其促生效果优于化学氮肥[8]。 PGPR还可以增加土壤中营养元素的溶解度,使其易于被植物吸收。有些PGPR通过分泌有机酸来溶解土壤中的磷,有些则通过产生铁载体来络合土壤中的铁元素供植物利用[9]。 1.2 影响植物激素的浓度植物激素包括吲哚乙酸、赤霉素、细胞分裂素和乙烯等小分子。植物激素可以增强植物对水和养分的摄取、提高植物抗逆性、促进植物生长发育、改善土壤中的氮供应,生产ACC脱氨酶和铁载体、分解乙烯、增溶磷酸盐等[10]。脱落酸、吲哚乙酸、细胞分裂素、赤霉素、水杨酸、茉莉酸、乙烯和三

植物根际促生菌的筛选及鉴定

植物根际促生菌的筛选及鉴定 植物根际促生菌(Plant Growth Promoting Rhizobacteria,简称PGPR)在农业生物技术领域具有重要意义。这些微生物在与植物根系的相互作用下,能够促进植物的生长和健康。为了更好地利用这些有益的细菌,我们需要对它们进行筛选和鉴定。 植物根际促生菌的筛选筛选植物根际促生菌,一般需要以下步骤:采集根际土壤:从健康的植物根系周围采集土壤样品,这是PGPR的丰富来源。 富集培养:将采集的土壤样品进行处理,然后将其接种到特殊培养基上进行富集培养,以增加目标微生物的数量。 初筛:将富集培养后的菌液进行平板划线分离,得到单菌落。根据菌落的形态、大小、颜色等特征进行初步筛选。 复筛:对初筛得到的菌株进行进一步鉴定和筛选。这包括对菌株的生长情况、产抗生素能力、铁载体活性、解磷能力、诱导植物抗性等方面的测定。 分子鉴定:通过基因测序技术,对筛选得到的菌株进行分子水平上的

鉴定。根据16S rRNA基因序列的相似性,确定菌株的分类学地位。植物根际促生菌的鉴定植物根际促生菌的鉴定一般包括以下步骤:形态观察:观察菌落的形状、大小、颜色、质地等特征,初步判断菌株的种类。 生理生化试验:对筛选到的菌株进行生理生化试验,如氧化酶、过氧化氢酶、糖醇发酵等,以确定菌株的生理生化特性。 抗生素产生试验:通过抗生素产生试验,可以初步判断菌株是否具有抗菌活性。 铁载体活性测定:通过测定菌株的铁载体活性,可以确定菌株在植物根际中的定殖能力。 解磷能力测定:测定菌株的解磷能力,可以评估它们在促进植物吸收土壤磷素方面的作用。 诱导植物抗性试验:通过测定菌株诱导植物抗病性能力,可以评估它们在提高植物抗病性方面的作用。 分子鉴定:采用基因测序技术,对筛选得到的菌株进行分子水平的鉴定。通过对16S rRNA基因序列进行分析,可以确定菌株的分类学地

植物根际促生菌研究综述

植物根际促生菌研究综述 作者:麦靖雯黎瑞君张巨明 来源:《现代农业科技》2018年第12期 摘要根际促生菌是一类能够直接或间接促进植物生长的微生物,有利于植物吸收营养,也可以防止致病微生物的攻击、帮助建立共生根瘤菌或菌根。本文从根际促生菌的种类、作用机制及研究状况3个方面对植物根际促生菌进行了综述,以期为根际促生菌的研究提供参考。 关键词植物根际促生菌;作用机制;研究进展 中图分类号 Q938 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2018)12-0179-02 Abstract Plant growth promoting rhizobacteria is a kind of microorganism that can promote plant growth directly or indirectly,which not only is in favor of helping plants absorb nutrition,but also can prevent the attack of pathogenic microorganisms and help the establishment of symbiotic rhizobia and mycorrhiza. In this paper,the types,mechanism and research status of rhizosphere bacteria were reviewed,so as to provide references for the study of plant growth promoting rhizobacteria. Key words plant growth promoting rhizobacteria;effecting mechanism;research progress 20世纪70年代末Vessey等[1]第一次使用植物根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)这一术语。PGPR是非致病有益的土壤根际细菌,常常位于根际土壤中或附生于根表,与根联合出现的细菌异质群体,能直接或(或)间接提高植物生长的程度或质量,促进植物对矿质营养的吸收和利用,产生促进植物生长的代谢物,抑制有害微生物的细菌[2-5]。 1 PGPR种类 对PGPR的研究已成为国际上的活跃课题,大量研究证实了PGPR广泛存在于多种植物[2,6],且属于PGPR的类群多。其中,假单胞菌属(Pseudomonas)种群最大,最具有应用前景;还有节杆菌属(Arthrobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、固氮弧菌属(Azoarcus)、固氮螺菌属(Azospirillum)、固氮菌属(Azotobacter)、伯克氏菌属(Burkh-olderia)、克雷伯菌属(Klebsiella)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、沙雷氏菌属(Serratia)、根瘤菌属(Rhizobium)、肠杆菌属(Enterobacter)等[2,6-7]。据统计,PGPR由逾20个属的根际细菌具有防病促生潜能[2],在促进植物生长、增加作物产量,有效地用于植物病害的生物防治方面积累了大量事实[2,8]。植物根际促生菌代表了各式各样的土壤细菌[1],泛指可促进植物生长的微生物类群,在研究发展进程中,PGPR的内涵和外延得以丰富和扩展[9]。 2 PGPR作用机制

三叶草根际溶磷菌特性及其促生效果研究的开题报告

三叶草根际溶磷菌特性及其促生效果研究的开题报告 一、研究背景 随着全球人口快速增长和气候变化的影响,粮食生产一直是重要的问题。在传统的农业模式中,农民使用化肥和农药来增加产量,但这样做对环境和人体健康带来了 很大的危害。因此,发展健康、环保、高效的农业生产方式成为了当前亟待解决的问题。 一种解决方案是使用生物肥料,特别是利用根际菌株来提高作物生长和产量。在根际生态系统中,溶磷菌是重要的群落成员。这些菌株可以利用周围环境中存在的磷 酸盐来为植物提供足够的磷源,从而促进作物生长和发育。因此,研究根际溶磷菌的 特性以及其对作物生长的促进效果具有重要的意义。 二、研究目的 本研究的主要目的是探究三叶草根际溶磷菌的特性及其对三叶草生长的促进效果。具体研究内容包括: 1. 从三叶草根际土壤中筛选出溶磷菌株并进行鉴定; 2. 对溶磷菌株进行生理和生化特性分析; 3. 探究溶磷菌株与三叶草植株的交互作用机制; 4. 研究溶磷菌株对三叶草生长及其相关指标的影响。 三、研究方法 1. 从三叶草根际土壤中分离筛选溶磷菌,并进行传统鉴定和分子鉴定; 2. 对筛选出的溶磷菌株进行生理生化特性分析,包括形态特征、产酸、耐盐性等指标; 3. 研究三叶草与溶磷菌株的交互作用,包括菌株定殖能力及对三叶草的促生效果; 4. 采用盆栽试验的方式,研究溶磷菌株对三叶草生长和相关指标的影响,如叶面积、根长、干重等。 四、研究意义 本研究旨在探究三叶草根际溶磷菌的特性及其对三叶草生长的促进效果,具有以下意义:

1. 为发展健康、环保、高效的农业生产方式提供理论基础和实践借鉴; 2. 拓宽利用根际菌株提高作物产量的思路和方法; 3. 为三叶草的种植和栽培提供科学依据和指导。 五、研究进展 目前,已完成对三叶草根际土壤中溶磷菌株的筛选和鉴定工作,并初步分析了这些菌株的生理和生化特性。进一步研究将在未来进行。

利用植物根际促生菌防治烟草花叶病毒的开题报告

利用植物根际促生菌防治烟草花叶病毒的开题报告 一、研究背景 烟草花叶病毒是一种常见的烟草病毒病,其病毒通过昆虫传播,从 而感染烟草。病毒感染后,烟草叶子和花朵出现许多斑点和黄化,导致 烟草品质下降和产量减少。传统的烟草花叶病毒防治方法主要依靠化学 农药和病毒抗性品种种植,但这些方法存在诸多问题,例如农药的长期 使用可能导致环境污染和残留物问题,同时病毒抗性品种种植也需要耗 费大量的时间和精力。 因此,寻找可持续的防治方法非常重要。目前越来越多的研究表明,植物根际中存在着一些能够促进植物生长和抵御病害的有益微生物,如 植物根际促生菌。利用植物根际促生菌防治烟草花叶病毒成为了近年来 的研究热点。 二、研究目的和意义 本研究的主要目的是探究利用植物根际促生菌防治烟草花叶病毒的 可行性,并评估其效果和应用前景。具有以下主要意义: 1. 提升烟草生产的效率和品质:利用植物根际促生菌防治烟草花叶 病毒,可以有效减少烟草花叶病毒的发生,从而提高烟草的产量和质量,提升烟农的经济收益。 2. 推广可持续的绿色防治方式:相比目前传统的化学农药防治烟草 花叶病毒的方式,利用植物根际促生菌是一种更加可持续和环保的绿色 防治方式。这种方式通过促进植物的生长和提高其机体免疫能力,从而 实现预防和治疗病害的目的。 3. 拓展植物根际促生菌在农业中的应用:植物根际促生菌不仅可用 于防治烟草花叶病毒,还可以用于许多其他农作物的种植,具有很高的 推广价值。 三、研究内容和方法

1. 烟草花叶病毒感染的检测和确认:在选取的烟草植株上进行花叶 病毒感染的定量PCR检测,并根据结果确认感染程度。 2. 筛选和鉴定适宜的植物根际促生菌:从自然条件和烟草根际中筛 选适宜的菌株,并通过形态学、生理学等多种方法对其进行鉴定。 3. 植物根际促生菌的菌株培养:将筛选出来的植物根际促生菌菌株 进行纯化、培养和存储,保证其数量和活性。 4. 大田试验:在选定的烟田中进行植物根际促生菌防治烟草花叶病 毒的大田试验。将植物根际促生菌与传统的防治方法进行对比,评估其 防治效果和应用前景。 5. 数据分析和归纳总结:通过各种统计方法对大田试验的结果进行 分析和处理,总结和归纳出植物根际促生菌防治烟草花叶病毒的应用前 景和方法。 四、预期结果 本研究预期结果为,通过植物根际促生菌防治烟草花叶病毒所达到 的主要效果为: 1. 显著减少烟草花叶病毒的感染发生,提高烟草的产量和质量,使 烟农的经济收益得到提升。 2. 表明利用植物根际促生菌是一种可行的、有效的、绿色的防治方式。 3. 推广植物根际促生菌在农业中的应用,拓宽其应用领域。 五、研究局限和不足 1. 本研究依赖于植物根际促生菌的筛选和鉴定,如果无法筛选到适 宜的菌株,研究效果可能会受到影响。 2. 受到实验条件限制,在短时间内难以进行大规模的烟草田间试验,因此本研究的实验规模较小。

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