產(chǎn)IAA兼具溶磷解鉀高效促生菌的篩選、鑒定及其 廣譜性應(yīng)用

張昊鑫 王中華 牛兵 郭慷 劉璐 姜瑛 張仕祥

（1. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450002；2. 中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州 450001）

煙草作為主要經(jīng)濟(jì)作物，在我國(guó)分布廣泛，河南省種煙歷史悠久，潮土是河南省種植煙草的主要土壤類型之一［1］；同時(shí)潮土因其分布較為廣泛、土層深厚、地勢(shì)平坦、易于耕作，也是我國(guó)小麥、玉米等糧食作物的種植土壤類型之一。而潮土的砂粒含量較高，保肥供水的能力較差，因其積累腐殖質(zhì)的能力較弱而總體肥力偏低［2］。如何改善和利用潮土的性狀，充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)與糧食作物在潮土的生產(chǎn)潛力，是人們共同關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)、防治病害、增加作物產(chǎn)量的微生物統(tǒng)稱為植物根際促生菌（plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）［3］。大量研究表明，PGPR菌劑能夠在一定程度上改善潮土性質(zhì)，增加其保肥供水能力，顯著提高作物產(chǎn)量［4-5］。PGPR菌兼具溶磷、解鉀、產(chǎn)吲哚乙酸（indole acetic acid，IAA）等能力，可有效改善土壤中磷、鉀的有效性，降低化肥施用量，進(jìn)一步提升農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)［6-7］，可持續(xù)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品［8］。

根際促生菌和作物之間的相互影響具有波動(dòng)性，在盆栽試驗(yàn)中取得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不代表在實(shí)際生產(chǎn)過程中也能夠取得相近的結(jié)果［9］，菌劑的廣泛應(yīng)用仍存在局限性。篩選具有良好促生能力的PGPR，使之契合不同作物、不同土壤，是PGPR產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向［10］。

本研究從煙草的潮土種植區(qū)，挑選出一株長(zhǎng)勢(shì)良好的煙草植株，收集根際土壤，分離篩選出能夠高產(chǎn)IAA并溶解難溶性鉀、無機(jī)磷、有機(jī)磷的多功能根際促生菌，并對(duì)其進(jìn)行鑒定、條件優(yōu)化、盆栽應(yīng)用試驗(yàn)、煙草與小麥的大田應(yīng)用試驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)作物與糧食作物的安全生產(chǎn)以及增產(chǎn)提效提供優(yōu)質(zhì)的微生物資源。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試土壤 土壤樣品采集于許昌市國(guó)家煙草基地植煙區(qū)10-20 cm煙草根際潮土，采集后去除雜質(zhì)，裝入自封袋中，4℃保存，其基本理化性狀見 表1。

表1 供試土壤基本理化性狀Table 1 Basic physical and chemical properties of tested soil

1.1.2 培養(yǎng)基 試驗(yàn)培養(yǎng)基培養(yǎng)配方 LB液體培養(yǎng)基：氯化鈉 10 g，蛋白胨 10 g，酵母提取物 5 g（固體再加瓊脂20 g），蒸餾水 1 000 mL，pH 7.0-7.2。

無機(jī)鹽培養(yǎng)基：磷酸二氫鉀 1.00 g，七水硫酸鎂 0.40 g，氯化鈣 0.10 g，氯化鐵 0.01 g，氯化鈉 0.20 g，硫酸銨 3.00 g，蒸餾水定容至 1 000 mL。

液態(tài)解鉀細(xì)菌培養(yǎng)基［11］：蔗糖 10.0 g，酵母膏 0.5 g，硫酸銨 1.00 g，磷酸氫二鈉 2.00 g，七水硫酸鎂 0.50 g，碳酸鈣 1.00 g，鉀長(zhǎng)石粉 1.00 g，蒸餾水 1 000 mL。

無機(jī)磷細(xì)菌培養(yǎng)基（PKO培養(yǎng)基）［12］：磷酸三鈣 5 g，葡萄糖 10 g，硫酸銨 0.5 g，氯化鈉 0.3 g，七水合硫酸鎂 0.3 g，氯化鉀 0.3 g，硫酸錳 0.03 g，七 水合硫酸亞鐵 0.03 g，蒸餾水 1 000 mL，pH 7.0-7.2。

有機(jī)磷培養(yǎng)基：在無機(jī)磷培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上加 0.2 g可溶性卵磷脂，再加0.4 g酵母膏。以上培養(yǎng)基均需在121℃，滅菌20 min。

1.2 方法

1.2.1 煙草根際多功能促生菌的篩選

1.2.1.1 菌株的分離純化 準(zhǔn)備好帶有玻璃珠并裝有 90 mL無菌水的 250 mL錐形瓶，加入 10 g供試土壤，在搖床中震動(dòng) 20 min，取出靜置 10 min后得到濃度為 0.1 g/mL的菌懸液，對(duì)此菌懸液依次進(jìn)行稀釋，得到濃度為10-2、10-3、10-4…10-8g/mL的菌懸液。采用稀釋涂布法分離純化細(xì)菌，4℃ 保存［13］。

1.2.1.2 產(chǎn)IAA能力測(cè)定 將分離純化后的細(xì)菌接種于 50 mL含有L-色氨酸（100 mg/L）的LB液體培養(yǎng)基，在30℃，180 r/min條件下培養(yǎng)1 d。

（1）定性測(cè)定［14］：在白色陶瓷板上滴加50 μL菌懸液，并加等體積的 Salkowski比色液（50 mL 35% HClO4+1 mL 0.5 mol/L FeCl3）。白色陶瓷板于室溫避光靜置30 min后觀察，顏色變紅者表示能夠分泌吲哚乙酸。

（2）定量測(cè)定［15］：在10 000 r/min的條件下將10 mL菌懸液離心10 min取2.5 mL上清液，同時(shí)配置濃度依次為0、10、20、30、40、50、60 μg/mL的IAA標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1∶1的體積比與Salkowski比色液混合，避光靜置30 min，測(cè)定其OD530值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得YC9產(chǎn)IAA濃度。

1.2.1.3 解鉀能力測(cè)定 將分離純化后的菌株按1%（V/V）接種量接種于50 mL解鉀細(xì)菌液體培養(yǎng)基，30℃，200 r/min培養(yǎng)3 d后，在6 000 r/min的條件下，離心20 min，取上清液，采用火焰分光光度計(jì)測(cè)定K+含量［11］。

1.2.1.4 溶無機(jī)/有機(jī)磷能力測(cè)定 將分離純化后的菌株按1%（V/V）接種量接種于50 mL無機(jī)磷細(xì)菌液體培養(yǎng)基（PKO培養(yǎng)基）/有機(jī)磷細(xì)菌液體培養(yǎng)基，30℃，180 r/min培養(yǎng)4 d后，取培養(yǎng)液10 mL，10 000 r/min離心15 min，采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定上清液中有效磷含量［12］。

1.2.2 菌株鑒定

1.2.2.1 菌株形態(tài)學(xué)鑒定 將篩選的菌株接種到LB平板上，30℃培養(yǎng)1 d，觀察菌落大小、形狀、表面形態(tài)、邊緣特征、透明度等［16］，并對(duì)菌體進(jìn)行電鏡（日立S-3400N）掃描觀察［17］。

1.2.2.2 生理生化指標(biāo)鑒定 革蘭氏染色、好氧性、接觸酶、甲基紅（M.R）、二乙酰（V-P）、淀粉水解、明膠水解、硝酸鹽還原、檸檬酸鹽利用等試驗(yàn)方法均參照《常見細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》［16］。

1.2.2.3 16S rDNA分子學(xué)鑒定 將菌株用LB液體培養(yǎng)基培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，離心收集菌體，采用SDSCTAB法提取總基因組DNA［18］，采用細(xì)菌16S rDNA通 用 引 物27f（5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'）和1492r（5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3'）進(jìn) 行16S rDNA的PCR擴(kuò)增［19］。由北京美億美生物技術(shù)有限公司進(jìn)行測(cè)序并將序列與GenBank數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，通過MEGA 7.0軟件建立系統(tǒng)發(fā)育樹，分子序列提交GenBank，獲得登錄號(hào)。

1.2.3 不同條件對(duì)菌株生長(zhǎng)及產(chǎn)IAA能力的影響 按照表2分別對(duì)含有L-色氨酸（100 mg/L）的液體培養(yǎng)基進(jìn)行調(diào)節(jié)，不同裝液量和pH采用LB液體培養(yǎng)基，不同碳、氮源采用無機(jī)鹽培養(yǎng)基分別以1%、0.1%（M/V）的量加入，將篩選出的菌株按1%（V/V）接種量接種于250 mL三角瓶，置于30℃，180 r/min搖床培養(yǎng)24 h，按定量測(cè)定的方法測(cè)定產(chǎn)IAA的量，同時(shí)測(cè)定OD600菌株生長(zhǎng)情況。

表2 菌株生長(zhǎng)及產(chǎn)IAA能力條件優(yōu)化Table 2 Optimization of conditions for strain growth and IAA production capacity

1.2.4 盆栽試驗(yàn) 煙草種子（豫煙10號(hào)）用10%雙氧水浸泡30 min，表面消毒，無菌水沖洗多次，在室溫條件下催芽2 d，選取發(fā)芽一致的種子備用。采集自然條件下0-20 cm土層的新鮮潮土，過5 mm篩，每盆裝700 g的土樣，種植煙草。將篩選得到的菌株接種于LB液體培養(yǎng)基，30℃，180 r/min搖床培養(yǎng)，培養(yǎng)菌長(zhǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，然后在10 000 r/min條件下將菌懸液離心10 min，離心重懸3次后制成1011CFU/mL的菌懸液，以108CFU/g的接種量接種至土壤中，對(duì)照土壤噴灑等量經(jīng)過滅菌處理的菌懸液，每個(gè)處理4次重復(fù)。調(diào)節(jié)含水量至田間持水量的60%［20］，室溫培養(yǎng)30 d后采樣，根系圖像用根系掃描儀（LA1600+ scanner，Canada）掃描獲得，用根系分析軟件（Winrhizo2003b，Canada）分析相關(guān)根系指標(biāo)，IAA含量用HPLC法測(cè)定［21］，并分別用鉬銻抗比色法和火焰光度法測(cè)定土壤中速效磷、速效鉀含量，植株的鮮重、株高、SPAD值及全氮、全磷、全鉀含量［22］。

1.2.5 YC9菌劑在大田的應(yīng)用試驗(yàn)

1.2.5.1 煙田的應(yīng)用 在許昌市試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，土壤類型為潮土，理化性狀見表1。試驗(yàn)地整地、基肥施用、起壟、移栽時(shí)間均按照當(dāng)?shù)責(zé)熑~生產(chǎn)模式進(jìn)行。按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥N 54.22 kg/hm2，P2O595.85 kg/hm2，K2O 347.26 kg/hm2，70%作基肥，30%作追肥［23］。處理為在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上穴施以骨粉為載體含有效活菌數(shù)1011CFU/g的YC9菌劑，施用量40.0 kg/hm2，以在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上施用滅菌菌劑為對(duì)照。各處理試驗(yàn)面積為50 m2，3次重復(fù)，采用小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列試驗(yàn)。供試煙草品種為豫煙10號(hào)。測(cè)定土壤的pH、IAA、有效氮、速效磷、速效鉀，測(cè)定方法同盆栽試驗(yàn)，烤后煙葉產(chǎn)量、不同等級(jí)煙比例按小區(qū)計(jì)算，然后折合出最終產(chǎn)量?？竞鬅熑~取中部葉進(jìn)行煙堿、總糖、還原糖、鉀、氯含量測(cè)定。采用比色法測(cè)定煙堿，總糖、還原糖采用蒽酮硫酸法測(cè)定，采用流動(dòng)分析儀法測(cè)定總氮、鉀、氯 含量［22，24］。

1.2.5.2 麥田的應(yīng)用 試驗(yàn)于河南省新鄭市華北小麥-玉米輪作營(yíng)養(yǎng)與施肥科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站進(jìn)行，土壤類型為砂質(zhì)潮土，理化性狀見表3。播種量為150 kg /hm2，生育期間其他管理措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)小麥田管理措施。以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式，基施復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）600 kg/hm2，于 小 麥拔節(jié)期開溝追施尿素120 kg/hm2。處理為在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上施用以骨粉為載體含有效活菌數(shù)1011CFU/g的YC9微生物菌劑，施用量為40.0 kg/hm2，在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上施用滅菌菌劑為對(duì)照。供試小麥品種為矮抗58。于小麥成熟期在小麥行間采用5點(diǎn)取樣法，采集0-20 cm土壤樣品，測(cè)定土壤中pH、IAA、有效氮、速效磷、速效鉀，測(cè)定方法同盆栽試驗(yàn)，并取1 m雙行的穗數(shù)，取20株小麥測(cè)地上部生物量、穗粒數(shù)、株高、有效穗數(shù)和千粒重，每小區(qū)收獲4 m2測(cè)實(shí)際產(chǎn)量［25］。

表3 麥田供試土壤基本性質(zhì)Table 3 Basic properties of test soil in wheat field

1.2.6 數(shù)據(jù)分析 采用 Microsoft Office 2010、SPSS 23.0 和Metabo Analyst進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，Origin 6.0作圖，單因素方差分析采用LSD法檢驗(yàn)處理間的差異顯著性（P＜0.05），相關(guān)性采用Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 煙草根際多功能促生菌的篩選

從采集的土壤樣品里共篩選分離出12株菌株，將其分別命名為YC1-12，在實(shí)驗(yàn)室搖瓶條件下對(duì)其進(jìn)行各項(xiàng)促生功能驗(yàn)證，得到一株產(chǎn)IAA、解鉀、解無機(jī)磷、解有機(jī)磷能力較好的菌株YC9，其高產(chǎn)IAA達(dá)61.71 mg/L、對(duì)鉀長(zhǎng)石粉的轉(zhuǎn)化量達(dá)到17.57 mg/L、對(duì)磷酸三鈣的轉(zhuǎn)化量達(dá)到98.25 mg/L，對(duì)卵磷脂的轉(zhuǎn)化量達(dá)0.64 mg/L（表4）。

表4 YC9各項(xiàng)促生能力Table 4 Various growth promoting abilities of YC9

2.2 YC9菌株形態(tài)、生理生化指標(biāo)及分子鑒定

經(jīng)過平板劃線對(duì)YC9進(jìn)行形態(tài)的觀察（圖1-A），可見YC9菌落體積較大，中央向上突起，半透明，邊緣較為光滑，表面濕潤(rùn)光滑，黏稠狀，革蘭氏陽性（圖1-B）。掃描電鏡結(jié)果表明，其菌體為桿狀，菌體大小為（2.25-3.25）μm×（0.62-0.93）μm （圖1-C）。

圖1 菌株YC9的菌落圖（A），革蘭氏染色圖（B）及電鏡圖（C）Fig. 1 Colony diagram（A），Gram staining diagram（B）and electron microscope diagram（C）of strain YC9

YC9的16S rDNA基因片段約為 1.5 kb。用GenBank數(shù)據(jù)庫對(duì)菌株YC9的16S rDNA進(jìn)行比對(duì)，并以同源性較高的菌株為參照菌進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，發(fā)現(xiàn)YC9與威茲曼芽胞桿（Bacillus wiedmannii）FSL W8-0169（NR152692）高度同源（98.88%）。用MEGA version 7.0 軟件構(gòu)建YC9的16SrDNA系統(tǒng)發(fā)育樹（圖2）。GenBank上傳序列，獲得登錄號(hào)KP743129。

圖 2 YC9 菌株 16S rDNA 基因序列的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig. 2 Phylogenetic tree of 16S rDNA gene sequence of YC9 strain

YC9各項(xiàng)生理生化指標(biāo)如表5所示，該菌株兼性厭氧，除甲基紅反應(yīng)和檸檬酸鹽利用為陰性，其余指標(biāo)均為陽性。參照菌株同為兼性厭氧，甲基紅反應(yīng)為陰性，檸檬酸鹽利用有55%呈陽性，其余指標(biāo)均為陽性。結(jié)合形態(tài)、16S rDNA結(jié)果以及生理生化特征，鑒定YC9為威茲曼芽胞桿菌（Bacillus wiedmannii）。

表5 YC9菌株的生理生化特性Table 5 Physiological and biochemical characteristics of YC9 strain

2.3 不同條件對(duì)菌株YC9生長(zhǎng)及產(chǎn)IAA能力的影響

如圖3所示，隨著裝液量增加，通氣量減少，裝液量達(dá)到150 mL/ 250 mL時(shí)，YC9產(chǎn)IAA量最多，達(dá)到72.82 mg/L。pH為4和10時(shí)YC9無法生長(zhǎng)，其最適pH為7-9，IAA產(chǎn)量維持在75.2 mg/L左右。當(dāng)以酵母粉和蛋白胨為氮源，葡糖糖、蔗糖和果糖為碳源時(shí)，菌體生長(zhǎng)以及產(chǎn)IAA能力均較好，當(dāng)分別以蛋白胨和葡萄糖為氮源和碳源時(shí)，IAA產(chǎn)量均達(dá)到最高，可分別達(dá)到75.33 mg/L和74.24 mg/L。

圖3 不同培養(yǎng)條件對(duì)YC9菌株產(chǎn)IAA能力和生長(zhǎng)狀況（OD600）的影響Fig. 3 Effects of different culture conditions on the IAA production capacity and growth status（OD600）of YC9 strain

2.4 接種YC9對(duì)煙草盆栽土壤性質(zhì)及煙草生長(zhǎng)的影響

如表6所示，與對(duì)照相比，接菌30 d后，土壤的速效磷、速效鉀分別顯著增加了21.23%、10.37%，其中IAA的含量增加了261.54%，達(dá)到極顯著水平，表明YC9能夠顯著改善土壤中養(yǎng)分的含量，為煙草的生長(zhǎng)提供有利的生存環(huán)境。

表6 接種菌株YC9 30 d后對(duì)土壤IAA以及速效磷鉀含量的影響Table 6 Effects of inoculating strain YC9 on the soil IAA and available phosphorus and potassium contents after 30 d

煙草根系掃描分析結(jié)果表明（圖4-A），與對(duì)照相比，接菌處理的根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根尖數(shù)分別顯著增加了124.12%、121.84%、164.00%、105.19%。長(zhǎng)勢(shì)相關(guān)數(shù)據(jù)表明（圖4-B），接菌處理的株高、SPAD、全氮、全磷、全鉀分別顯著提升了17.99%、15.52%、22.58%、22.56%、22.51%，而植株的鮮重極顯著增加了58.87%。

圖4 YC9對(duì)煙草盆栽根系（A）和植株（B）的影響Fig. 4 Effect of YC9 on the root（A）and plant（B）of tobacco in the pot experiment

2.5 YC9處理煙草盆栽幼苗各指標(biāo)之間的主成分分析、熱圖分析、相關(guān)矩陣以及隨機(jī)森林

采用主成分分析（PCA）的方法研究了YC9對(duì)煙草盆栽試驗(yàn)各指標(biāo)的影響，其中PC1和PC2在整體的變異中分別占了90.8%和7.3%（圖5-A）；CK和YC9處理顯著分離（圖5-B）；PC1顯著影響了土壤速效磷、速效鉀、IAA含量、根總長(zhǎng)、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根平均直徑、根分枝數(shù)、植株鮮重、株高、SPAD值、植株全氮、植株全磷、植株全鉀，PC2顯著影響了土壤速效磷、速效鉀、IAA含量、植株鮮重、株高、根總長(zhǎng)、根體積（圖5-C）。隨機(jī)森林圖結(jié)果（圖5-D）表明：對(duì)于土壤營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)，Mean Decrease Accuracy值由大到小依次為土壤速效磷、土壤速效鉀、IAA；對(duì)于地下部指標(biāo)，Mean Decrease Accuracy值由大到小依次為根體積、根總長(zhǎng)、根表面積、根尖數(shù)、根分支數(shù)、根平均直徑；對(duì)于地上部指標(biāo) Mean Decrease Accuracy值由大到小依次為SPAD值、植株全磷、株高、植株全鉀、植株全氮和植株鮮重。

圖5 YC9處理下煙草盆栽土壤及煙草各指標(biāo)變化的主成分分析（A、B、C）和隨機(jī)森林圖（D）Fig. 5 Principal component analysis（A，B，and C）and random forest map（D）of tobacco potted soil and tobacco indexes under YC9 treatment

相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤中速效磷濃度與根總長(zhǎng)、根體積、SPAD值、植株鮮重呈顯著正相關(guān)；土壤中速效鉀濃度與根總長(zhǎng)、根表面積、根體積、植株全鉀呈顯著正相關(guān)，與植株鮮重、株高、SPAD值和植株全磷呈極顯著正相關(guān)；土壤中IAA濃度與根總長(zhǎng)、根體積、SPAD值、植株鮮重呈顯著正相關(guān)（表7）。

2.6 接種YC9菌劑對(duì)煙田土壤理化性質(zhì)以及煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

對(duì)煙田土壤的理化性質(zhì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)（圖6-A），土壤IAA、速效磷、速效鉀含量分別顯著增加了63.16%、17.55%和14.17%。由表8和圖6-B可知， 與對(duì)照相比，接菌處理使煙草葉片化學(xué)品質(zhì)指標(biāo)中的總糖、還原糖、煙堿、K+的含量分別增加了11.01%、14.84%、2.95%、17.06%，鉀氯比、糖堿比、兩糖比分別增加了36.02%、11.52%、3.61%，Cl-的含量減少了13.89%，烤煙的產(chǎn)量和上等煙的比例分別增加了14.3%和9.6%。

表8 YC9處理對(duì)烤煙產(chǎn)量性狀的影響Table 8 Effects of YC9 treatment on the yield characters of flue-cured tobacco

2.7 接種YC9菌劑對(duì)麥田土壤理化性質(zhì)以及小麥產(chǎn)量的影響

由圖7-A可知，小麥土壤中IAA、有效氮、速效磷、速效鉀的含量分別顯著提升了65.62%、7.52%、10.64%、14.73%。小麥產(chǎn)量性狀中成熟期地上部生物量、有效穗數(shù)、產(chǎn)量分別極顯著增加了61.63%、62.77%、43.81%，千粒重顯著增加了7.61%，而穗粒數(shù)沒有顯著變化（圖7-B），同時(shí)小麥增產(chǎn)了43.8%。

圖 6 YC9菌劑對(duì)煙田土壤理化性質(zhì)（A）以及煙草品質(zhì)的影響（B）Fig. 6 Effects of YC9 bacterial agent on the physical and chemical properties of tobacco field soil（A）and tobacco yield and quality（B）

圖 7 YC9菌劑對(duì)麥田土壤理化性質(zhì)（A）以及小麥產(chǎn)量的影響（B）Fig. 7 Effect of YC9 bacterial agent on the physical and chemical properties of wheat field soil（A）and wheat yield（B）

3 討論

近年來，我國(guó)在根際促生菌的研究上取得了許多成果，為微生物肥料的開發(fā)提供了菌種資源［26-27］。然而，大部分實(shí)驗(yàn)都只停留在篩選出來的細(xì)菌在寄主植物和實(shí)驗(yàn)室條件下的研究，生產(chǎn)的菌肥在實(shí)際生產(chǎn)的田間條件卻并不如實(shí)驗(yàn)預(yù)期。因此，在當(dāng)?shù)卮筇飾l件下篩選開發(fā)高效菌株，研究促生菌的廣譜性是極有必要的［28］。

本研究中獲得的菌種為威茲曼芽胞桿菌（Bacillus wiedmannii）YC9，具有高效的產(chǎn)IAA、解鉀能力、解有機(jī)、無機(jī)磷能力。威茲曼芽胞桿菌是Rachel A. Miller［29］在2016年發(fā)現(xiàn)的蠟樣芽孢桿菌群中的一個(gè)新物種。陳元等［30］發(fā)現(xiàn)威茲曼芽胞桿菌 MSM可用于厭氧和好氧廢水中Pd（II）的原位還原和修復(fù)，并有研究發(fā)現(xiàn)威茲曼芽胞桿菌 RS59-6具有在水分脅迫下促進(jìn)玉米生長(zhǎng)的潛力［31］。目前，對(duì)威茲曼芽胞桿菌作為菌肥使用研究較少。

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本研究篩選出的YC9在寄主植物煙草的盆栽、大田實(shí)驗(yàn)中都取得了較優(yōu)的效果，接種YC9使得煙草根系更長(zhǎng)更多，具有更大的表面積，根系生長(zhǎng)指標(biāo)與土壤IAA、有效磷鉀均顯著相關(guān)，IAA能夠誘導(dǎo)植物不定根的形成［32］，同時(shí)磷元素能夠促進(jìn)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)分泌，改善植株?duì)I養(yǎng)狀況，促進(jìn)植株根系發(fā)育和地上部的生長(zhǎng)［33］。

為探究YC9在非寄主植物與土壤中能否同樣發(fā)揮較好的促生以及提高肥料利用率的效果，在河南省砂質(zhì)潮土上進(jìn)行了糧食作物冬小麥的大田驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明小麥土壤中養(yǎng)分含量有所增加，IAA、有效氮、速效鉀、速效磷的含量分別提升了65.62%、7.52%、14.73%、10.64%。小麥的產(chǎn)量得到了提高，有效穗數(shù)、千粒重分別增加了61.63%、7.61%。已有許多研究表明部分促生菌株不僅能夠在原本的生活環(huán)境中能夠較好地生存，在其它環(huán)境下也能夠正常生長(zhǎng)發(fā)揮其促生作用。例如王歡等［34］從茶樹根際篩選出的GD12菌株應(yīng)用到白菜、空心菜、莧菜均有明顯促生作用，植株的株高和鮮重均有顯著增加。張芬芬等［35］從冬小麥根際分離出的ZX-2020菌株接種到玉米田中，玉米的幼苗根、莖長(zhǎng)度和葉面積均有顯著提高，分別增加54.49%、26.96%和36.06%。

PGPR提高了土壤中礦質(zhì)元素的有效性，同時(shí)PGPR分泌的IAA促進(jìn)了植物根系的生長(zhǎng)，植物根系更為發(fā)達(dá)，有利于植物從土壤中汲取營(yíng)養(yǎng)和水分，解除因營(yíng)養(yǎng)脅迫導(dǎo)致植物大量合成的乙烯的抑制作用，從而補(bǔ)償土壤中營(yíng)養(yǎng)的缺乏，達(dá)到增產(chǎn)的目的［36-37］。河南大部分地區(qū)采用冬小麥/夏玉米輪作制度，YC9能否對(duì)玉米起到較好的促生效果，值得進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究篩選得到了一株兼具產(chǎn)IAA、解磷、解鉀的威茲曼芽胞桿菌YC9，其在150 mL/250 mL裝液量、pH7-9、以蛋白胨、葡萄糖分別為氮、碳源時(shí)生長(zhǎng)狀況以及產(chǎn)IAA能力最優(yōu)；在煙草盆栽實(shí)驗(yàn)中，接菌處理顯著提高了土壤速效磷、速效鉀、IAA含量，煙草的株高、SPAD、全氮磷鉀含量；在大田應(yīng)用中能夠有效地改善煙草的品質(zhì)，并提高經(jīng)濟(jì)作物煙草和糧食作物小麥的產(chǎn)量，具有應(yīng)用上的廣譜性，是優(yōu)良的菌株資源。