濱海鹽堿地產(chǎn)ACC脫氨酶細(xì)菌的篩選及根際促生研究

姚強(qiáng) 董曉霞 宮志遠(yuǎn) 辛寒曉 孫中濤 王梅 韓建東 劉盛林 黃春燕 張?jiān)?/p>

摘要：為探究山東省濱海鹽堿區(qū)生態(tài)環(huán)境改良方式，從鹽堿土壤中篩選具有耐鹽活性的產(chǎn)ACC脫氨酶菌株。以ACC為唯一氮源富集篩選目標(biāo)菌株并對(duì)其產(chǎn)酶活力、耐鹽堿性、生理生化特性、對(duì)小麥種子發(fā)芽的促生作用等方面進(jìn)行檢測(cè)研究。結(jié)果顯示，zhs2和zhs3菌株酶比活力分別可達(dá)0.3167 U/mg和 0.2800 U/mg。篩選出的5個(gè)菌株均可耐受pH=9的環(huán)境，抗鹽堿特性比較突出。初步鑒定，zhs1和zhs3與假單孢菌屬Pseudomonas特征相符，zhs2、zhs4、zhs5菌株與芽孢桿菌屬Bacillus特征相符。用5個(gè)菌種懸浮液浸種對(duì)鹽脅迫下的小麥種子發(fā)芽有良好的促生作用，其中zhs2的小麥相對(duì)根長(zhǎng)、相對(duì)芽長(zhǎng)分別比對(duì)照平均提升26.19、20.08個(gè)百分點(diǎn);zhs3比對(duì)照分別提升22.29、24.77個(gè)百分點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：ACC脫氨酶;耐鹽堿;篩選;分離;酶活

中圖分類(lèi)號(hào)：S154.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A ?文章編號(hào)：1001-4942（2020）02-0054-05

Abstract In order to explore the ecological environment improvement methods of the coastal saline-alkali area in Shandong Province， the active salt-tolerant bacteria strains with ACC deaminase production were screened from saline-alkali soil. The target strains were screened with ACC as the only nitrogen source， and their enzyme activity， salt and alkali resistance， physiological and biochemical characteristics， and promotion on wheat germination were studied. The results showed that the specific activities of zhs2 and zhs3 strains were 0.3167 U/mg and 0.2800 U/mg， respectively. All the five screened strains could withstand the environment of pH=9， so their salt and alkali resistant characteristics were more prominent. Preliminary identification showed that zhs1 and zhs3 belonged to Pseudomonas， and zhs2， zhs4 and zhs5 belonged to Bacillus. The five strains had better promoting effects on the germination of wheat seeds under salt stress. The relative root length and sprout length of wheat averagely increased by 26.19 and 20.08 percentage points if soaked with zhs2， while those increased by 22.29 and 24.77 percentage points if soaked with zhs3.

Keywords ACC deaminase; Salt tolerance; Screening; Separation; Enzyme activity

土壤中存在許多種微生物菌群，它們對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的資源分配、轉(zhuǎn)換和循環(huán)起著不可替代的作用[1]。尤其功能微生物菌群對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程起著重大的影響[2]。鹽漬土壤受pH、含鹽量等理化指標(biāo)影響，菌落分布較少[3]，加之耕作方式和農(nóng)藥、化肥施用不當(dāng)?shù)热祟?lèi)活動(dòng)影響，土壤肥力進(jìn)一步下降，鹽堿化日益加重，作物不同程度地減產(chǎn)。

全球耕地面積不斷減少的同時(shí)，世界人口的不斷增加導(dǎo)致糧食需求逐漸加大[4，5]，矛盾日益凸顯。人們不得不從可持續(xù)發(fā)展角度尋找安全、綠色的方法改善土壤結(jié)構(gòu)，改良鹽堿地，改變作物生長(zhǎng)環(huán)境。鹽堿環(huán)境下，農(nóng)作物受鹽脅迫影響其根系出現(xiàn)滲透性吸水困難癥狀[6-8]，乙烯含量會(huì)明顯上升，乙烯及其生物合成的前體1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（ACC）會(huì)促進(jìn)葉片成熟和衰老過(guò)程[9]，作物營(yíng)養(yǎng)積累不足，導(dǎo)致減產(chǎn)[10，11]。

作物根際微生物資源相當(dāng)豐富。有研究表明，許多作物根際伴生的微生物菌群具有調(diào)節(jié)作物乙烯含量的作用[12-14]，可達(dá)促生目的。這些細(xì)菌通過(guò)產(chǎn)ACC脫氨酶將乙烯合成前體ACC分解為α-丁酮酸和氨，抑制作物體內(nèi)乙烯的合成，從而達(dá)到有效降低作物體內(nèi)乙烯含量的目的[15]，減輕鹽脅迫下乙烯對(duì)作物的傷害，提高產(chǎn)量，同時(shí)增強(qiáng)作物抗逆境能力[16]。張國(guó)壯[17]在小麥根際篩選到的產(chǎn)高活性ACC脫氨酶的細(xì)菌，接種于小麥盆栽試驗(yàn)土壤中，表明它在逆境下對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用。本試驗(yàn)通過(guò)采集濱州市濱海鹽堿試驗(yàn)區(qū)小麥根際土壤，以ACC為唯一氮源從土壤中分離篩選根際微生物菌群，以期篩選、培育出具有產(chǎn)ACC脫氨酶的適宜改善鹽堿區(qū)土壤環(huán)境的微生物菌株，并研究其作物促生作用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 土壤 采樣地點(diǎn)為山東省濱州市沾化區(qū)濱海鹽堿地試驗(yàn)區(qū)小麥試驗(yàn)田，分為6個(gè)小區(qū)，每區(qū)面積40 m2。于2019年5月采用五點(diǎn)取樣法采集小麥根際土壤，每點(diǎn)連同小麥根部一同取200 g裝入自封袋，帶回山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所實(shí)驗(yàn)室備用。

3 討論與結(jié)論

據(jù)Penrose等[18]試驗(yàn)表明，當(dāng)ACC脫氨酶活性在α-KA為20 nmol/（mg·h）以上時(shí)，對(duì)植物生長(zhǎng)具有很好的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)以ACC作為唯一氮源從濱海鹽堿土壤中富集篩選出5個(gè)產(chǎn)ACC脫氨酶菌株，其中zhs1和zhs3與假單孢菌屬Pseudomonas特征相符，zhs2、zhs4、zhs5菌株與芽孢桿菌屬Bacillus特征相符。zhs2、zhs3的酶比活力分別高達(dá)0.3167、0.2800 U/mg，zhs5的為0.2233 U/mg;耐鹽抗堿試驗(yàn)表明，zhs2和zhs3菌株耐鹽堿性整體來(lái)看要優(yōu)于其它菌株。以濱海中輕度鹽堿土壤為生長(zhǎng)條件，zhs2和zhs3菌液浸種對(duì)鹽脅迫下冬小麥種子的生根和發(fā)芽具有良好的促進(jìn)作用。

本試驗(yàn)以濱海鹽堿土壤為材料，篩選具有產(chǎn)ACC脫氨酶的耐鹽堿活性菌株并用于鹽堿土壤的改善和地力提升，此方式更具實(shí)用性。當(dāng)前全球改良鹽堿地的方式更趨向于綜合治理，單一的物理或生物治理鹽堿地的方式現(xiàn)逐漸被舍棄，以無(wú)機(jī)原料、有機(jī)材料和生物復(fù)合菌劑混合治理的方式為當(dāng)前綜合治理鹽堿地的有效方式。經(jīng)試驗(yàn)，本研究篩選的耐鹽堿性產(chǎn)ACC脫氨酶的菌株，也可作為優(yōu)勢(shì)菌株進(jìn)行復(fù)合生物菌劑的制作。本試驗(yàn)結(jié)果可對(duì)濱海鹽堿區(qū)的綠色綜合治理、環(huán)境的可持續(xù)利用提供重要參考，篩選出的菌株也可作為鹽堿區(qū)作物增產(chǎn)提質(zhì)的備選菌株應(yīng)用于綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

參 考 文 獻(xiàn)：

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