利用内生固氮细菌的植物有益特性来促进水稻生长

《Symbiosis》：Harnessing phyto-beneficial traits of endophytic diazotrophic bacteria for enhanced rice growth

本研究从不同植物中分离出四种内生固氮菌，经鉴定P101（潘托拉氏菌）固氮活性最强，兼具溶磷、产植物激素及抑制土传真菌功能，显著促进植物生长。

　　

摘要

内生固氮细菌对于增强生物固氮（BNF）和促进植物生长至关重要，尤其是在氮素有限的土壤中。在我们的研究中，我们分离出了四种固氮内生细菌：从高粱中分离出P101和EB120，从水稻中分离出G1，从Cynodon草中分离出N65。通过详细的形态生物学分析，我们确定所有菌株均为革兰氏阴性杆菌，除了EB120，它是革兰氏阳性杆菌。利用16S rDNA测序技术，将这些菌株鉴定为：Pantoea属的P101、Bacillus mojavensis的EB120、Enterobacter的G1和Serratia marcescens的N65。nifH基因扩增证实了它们的固氮能力，这一能力通过乙炔还原试验（ARA）得到了进一步验证。值得注意的是，Pantoea属的P101在所有分离株中表现出最高的固氮酶活性。所有选定的菌株还通过产生有机酸展示了磷酸盐溶解能力，这一点通过HPLC得到了验证。进一步的表征显示它们能够产生吲哚乙酸（IAA）、铁载体和ACC脱氨酶，这些特性对植物具有显著益处。抗真菌试验证实所有菌株都能抑制Fusarium oxysporum的体外生长，凸显了它们的植物保护潜力。内生细菌在水稻根部的定植通过扫描电子显微镜（SEM）得到了证实。在所有测试的菌株中，Pantoea属的P101显著提高了固氮和磷酸盐溶解能力，从而在盆栽实验中促进了植物生长，表现为茎和根的长度、鲜重和干重、叶绿素含量以及土壤氮含量的增加，相比对照组有显著提升。这些发现凸显了Pantoea属的P101作为有效作物生物肥料的巨大潜力，因为它在固氮、磷酸盐溶解和多种促进生长的特性方面表现出色。