贵州喀斯特地貌具ACC脱氨酶活性细菌种群资源的研究

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贵州喀斯特地貌是中国西南喀斯特区的中心部位,其土壤发育独特、生态环境也很脆弱。独特的生态系统使其可能蕴藏着对环境胁迫适应性更强的有益微生物种群,这些微生物对喀斯特土壤的退化修复有着重要作用。1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶能够降解乙烯前体,从而有助于植物生长,具有ACC脱氨酶活性的细菌具有植物促生作用。  本研究采集了贵州省5个典型喀斯特地貌区域的159份土壤。首先,测定了土壤的各项理化性质并用稀释涂布法统计土壤可培养细菌数量,并探究土壤性质对土壤可培养细菌的影响。然后,从土样中分离鉴定具ACC脱氨酶活性的细菌,从数量分布、种属特征、菌落形态、革兰氏染色、生理生化和酶活等方面对这些有益微生物资源进行了研究。最后,初步探究酶活最高菌株AL30ADF120对不同水分条件下苗期玉米的促生效果。  结果如下:(1)5个地区的矿质元素含量表现相似,最多的都是铁元素,其次是钙和钛;土壤酸碱度都基本呈中性;土壤含水量整体偏低,均值为16.9%,具体表现为织金>坡岗>安龙>兴义>清水河;土壤有机质含量,有机质含量均值为14.8%,具体表现为坡岗>安龙>兴义>清水河>织金;细菌数量坡岗、清水河、安龙、织金、兴义的细菌数量依次为6.88×106cfu/g、2.89×105cfu/g、4.47×109cfu/g、9×104cfu/g、4.44×108cfu/g;坡岗地区土壤P元素和有机质含量与土壤细菌数量呈显著正相关,总体而言,土壤Rb元素含量和海拔对土壤的细菌数量呈显著正相关。(2)分离纯化保存了500株产ACC脱氨酶细菌,其中188株测得了16S rDNA序列,NCBI比对显示分属14个属,共63个种。优势菌属是假单胞菌属和伯克氏菌属,争论贪噬菌最为普遍,所有菌种分为变形菌门和放线菌门。63个菌种的菌落形状多为圆形,菌落颜色基本都为白色,大多数为杆状和短杆状,少部分为球状,大部分菌种为革兰氏阳性菌。(3)63种ACC脱氨酶活性菌中有62种菌株的ACC脱氨酶活性都大于20nmolα-KA/(mg Pr·h)。AL30ADF120(Cup.oxalaticus)酶活最高,为3.641U/mg,其次是XY08ADF4(Var.paradoxus),酶活为2.204U/mg。盆栽实验表明,菌株AL30ADF120对35%土壤相对含水量下玉米的生长有显著的促生效果,而且在细胞层面上促进了35%土壤相对含水量下玉米根部细胞的伸长。  本文初步探究了贵州喀斯特地貌的土壤特点及具ACC脱氨酶活性的有益微生物资源,对喀斯特地貌的保护和利用及有益微生物肥料的开发具有重要的意义。
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