小麦根际具有ACC脱氨酶活性细菌菌株的分离、鉴定及接种效应的研究

论文摘要

具有ACC脱氨酶活性的根际细菌能够降低干旱条件下作物应激乙烯的水平,提高作物的抗旱能力。本文采用富集定向筛选法从旱地小麦根际土壤中分离、筛选出两种具有ACC脱氨酶活性的菌株,对其进行了生理生化和分子生物学鉴定;然后用鉴定出的菌株接种小麦,并对小麦幼苗进行土壤干旱胁迫处理,以观察接种对小麦生长和生理代谢的作用。取得的结果如下:1.采用富集定向筛选法从小麦根际土壤中分离根际促生菌,采用以ACC为唯一氮源的培养基进行筛选,经多次传代培养,然后在固体ADF培养基上进行梯度稀释,选择菌落颜色,形状,大小及生长速度等一致的菌株进行纯化,最后分离出两株具有ACC脱氨酶活性的菌株,分别命名为菌株AS和菌株CS。2.对菌株AS和CS进行形态结构观察,发现这两株菌都是革兰氏阴性菌,其菌落形态完全不同;生理生化特征测定发现这两株菌在很多特征也不一样,判定这两株菌不是同一株菌;最后结合16S rDNA碱基序列测定和系统同源性分析,发现菌株AS与霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)处于同一分支,序列相似性为98.25%,菌株AS的登录号为AJ508302,菌株CS与变形斑沙雷氏菌(Serratia proteamaculans)处于同一分支,序列相似性为99.60%,菌株CS的登录号为AJ233435。3.菌株的ACC脱氨酶活性采用单位酶活除以总蛋白浓度即比活力(U/mg)来表示,测得菌株AC和CS的比活力分别为0.0186 U/mg和0.0167 U/mg,属于典型的含有ACC脱氨酶的根际促生菌。同时对这两株菌的其它促生机制(产铁载体、产吲哚乙酸和溶磷能力)进行了测定,发现菌株CS的溶磷能力和产IAA能力都比菌株AS强,而二者的产铁载体能力都很弱。4.对催芽的小麦种子进行菌悬液AS和CS浸种处理,出苗14天后进行土壤干旱处理50天。结果表明,干旱条件下,接种小麦的株高、地上部鲜重、地下部鲜重和总鲜重都比不接种组有所增加,其中地上部鲜重比地下部鲜重增加更明显,分别增加了26.8%和18.3%。5.正常水分处理下,接种菌株AS和CS的小麦叶片中MDA的含量分别比不接种组降低了2.2%和9.1%,接种作用不显著;接种菌株后小麦的根、茎和叶中可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性均没有明显变化。而干旱条件下,接种菌株AS和CS的小麦叶片中MDA含量分别比不接种组显著降低了13.7%和12.5%。根、茎、叶中的可溶性蛋白含量均高于不接种组,特别是接种菌株CS的作用在根系中达到极显著水平。接种菌株后小麦的根、茎和叶中的抗氧化酶活性均比不接种组有较明显的上升趋势;菌株CS的接种效应高于菌株AS,尤其在根中,接种菌株CS后根中的SOD活性增加了48.2%,POD活性增加了51.1%,CAT活性增加了99.6%,均达到显著性水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 干旱对小麦的生长及生理特性的影响
• 1.2.1 干旱对小麦生长的影响
• 1.2.2 干旱对小麦生理特性的影响
• 1.2.2.1 干旱对小麦活性氧代谢的影响
• 1.2.2.2 干旱对小麦叶片MDA 的影响
• 1.2.2.3 干旱对小麦可溶性蛋白的影响
• 1.3 根际促生细菌及其促生机制
• 1.3.1 根际促生细菌的概述
• 1.3.2 根际促生细菌促生机制
• 1.3.3 根际促生细菌的筛选分离
• 1.3.4 含ACC 脱氨酶的根际细菌提高植物抗逆机理
• 1.3.5 含ACC 脱氨酶的根际细菌提高植物抗旱性的研究意义
• 第二章 含ACC 脱氨酶菌株的筛选、分离和鉴定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 样品来源
• 2.1.2 材料处理及ACC 脱氨酶活性细菌的富集、筛选和分离纯化
• 2.1.3 ACC 脱氨酶活性的测定
• 2.1.3.1 标准曲线的制定
• 2.1.3.2 细胞悬液制备
• 2.1.3.3 酶活测定
• 2.1.4 菌株形态结构观察及生理生化特性测定
• 2.1.4.1 菌株形态结构观察
• 2.1.4.2 菌株生理生化特性测定
• 2.1.5 菌株DNA 模板的制备
• 2.1.5.1 提取菌株DNA 所需试剂
• 2.1.5.2 DNA 提取步骤
• 2.1.5.3 DNA 纯度和浓度检测
• 2.1.6 16S rDNA 基因分析
• 2.1.6.1 引物
• 2.1.6.2 PCR 反应体系
• 2.1.6.3 PCR 扩增条件
• 2.1.6.4 PCR 扩增产物检测及纯化
• 2.1.6.5 PCR 产物克隆测序
• 2.1.6.6 16S rDNA 系统发育树构建
• 2.1.7 菌株产促生物质的测定
• 2.1.7.1 菌株产吲哚乙酸（IAA）的测定
• 2.1.7.2 菌株产铁载体的测定
• 2.1.7.3 菌株溶磷能力定性测定
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 ACC 脱氨酶活性菌株的分离和筛选
• 2.2.2 ACC 脱氨酶活性的测定
• 2.2.3 菌株形态结构观察及生理生化特性的测定
• 2.2.3.1 菌株的形态学结构观察结果
• 2.2.3.2 菌株生理生化特性测定结果
• 2.2.4 菌株AS 和CS 的系统发育
• 2.2.5 菌株产促生物质的测定结果
• 2.2.5.1 菌株产IAA 的测定结果
• 2.2.5.2 菌株产铁载体的测定结果
• 2.2.5.3 菌株溶磷能力定性测定结果
• 2.3 本章结果讨论
• 第三章 含ACC 脱氨酶的根际促生菌对水分胁迫下小麦幼苗接种效应的研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 供试土壤
• 3.1.3 土壤处理
• 3.1.4 种子处理
• 3.1.5 菌悬液制备
• 3.1.6 种植处理
• 3.1.7 小麦幼苗生理生化指标的测定
• 3.1.7.1 小麦幼苗生态指标的测定
• 3.1.7.2 丙二醛（MDA）含量的测定
• 3.1.7.3 可溶性蛋白含量的测定
• 3.1.7.4 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定
• 3.1.7.5 过氧化氢酶（CAT）活性的测定
• 3.1.7.6 过氧化物酶（POD）活性的测定
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 在水分胁迫处理下菌株AS 和CS 接种对小麦幼苗生态指标的影响
• 3.2.1.1 菌株接种对小麦幼苗株高的影响
• 3.2.1.2 菌株接种对小麦总鲜重、地上部鲜重、地下部鲜重的影响
• 3.2.2 在水分胁迫处理下菌株 AS 和 CS 对小麦幼苗生理指标的影响
• 3.2.2.1 菌株接种对小麦叶片中丙二醛含量的影响
• 3.2.2.2 菌株接种对小麦根、茎、叶中可溶性蛋白含量的影响
• 3.2.2.3 菌株接种对小麦根、茎、叶中POD、CAT、SOD 的影响
• 3.3 本章结果讨论
• 第四章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介