植物根際促生菌與紫花苜蓿互作抵抗鹽鹼脅迫研究

《植物根際促生菌與紫花苜蓿互作抵抗鹽鹼脅迫研究》是依託哈爾濱師範大學，由郭長虹擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：植物根際促生菌與紫花苜蓿互作抵抗鹽鹼脅迫研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭長虹
• 依託單位：哈爾濱師範大學

項目摘要

鹽鹼土是世界上分布廣泛的一種土壤類型，是陸地表面生態脆弱區域。它與荒漠化過程相伴而生，不但造成了資源的破壞、農業生產的巨大損失，而且還對生物圈和生態環境構成威脅。鹽鹼地改造治理及開發利用是農業可持續發展迫切需要解決的問題。 本研究篩選在鹽鹼脅迫下對紫花苜蓿具有促生能力的根際促生菌，結合根際促生菌ACC脫氨酶活性、IAA含量、溶磷能力、固氮能力、嗜鐵素含量等特性，分析在鹽鹼脅迫下根際促生菌對紫花苜蓿氮、磷等營養元素吸收的影響；對紫花苜蓿抗氧化系統、光合作用等細胞生理代謝的影響；以及對紫花苜蓿根際微生物群落、土壤酶及理化性質的影響，揭示根際促生菌與紫花苜蓿互作抵抗鹽鹼脅迫的機理。為紫花苜蓿耐鹽鹼栽培，發展鹽鹼土壤的植物-微生物修復技術奠定基礎，為鹽鹼土壤的植被恢復和生態重建提供科學依據。

結題摘要

本研究從鹽鹼土種植的紫花苜蓿根際土中快速分離得到11株具有ACC脫氨酶活性的根際促生菌（PGPR）。這些菌株具有較強的促生特性和促生能力。在鹽鹼脅迫下，接種PGPR的紫花苜蓿，其根系活力，葉綠素、可溶性蛋白及游離脯氨酸含量，超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶等抗氧化酶活性顯著提高，丙二醛、超氧陰離子、過氧化氫含量顯著降低；粗蛋白含量和磷含量顯著高於對照，粗纖維含量顯著低於對照。在鹽鹼脅迫下，接種PGPR，紫花苜蓿根部乙烯合成通路的基因下調錶達、IAA合成通路的基因上調錶達、與清除活性氧有關的基因上調錶達、植物鹽鹼脅迫應答基因、離子轉運通路相關基因等的表達量發生了改變。在鹽鹼脅迫下，接種PGPR，提高了紫花苜蓿根際土壤微生物的功能多樣性群落結構多樣性。特別是酸桿菌門、硝化螺旋菌門和酸桿菌綱等細菌分類群，及子囊菌門、子囊菌綱、座囊菌綱和傘菌綱等真菌分類群的相對豐度明顯提高。另外，接種PGPR，提高了紫花苜蓿根際土壤脲酶、蔗糖酶和脫氫酶的活性、降低了紫花苜蓿根際土壤的pH值和電導率、提高了紫花苜蓿根際土壤的有機質含量。以上研究結果表明，篩選得到的紫花苜蓿根際促生菌，具有較強的ACC脫氨酶活性、IAA合成能力和溶磷能力等促生特性。紫花苜蓿受到鹽鹼脅迫時接種PGPR，一方面可以通過降低乙烯含量、增加IAA合成、增強溶磷能力、清除過量活性氧等有害物質、積累滲透保護物質等途徑，緩解鹽鹼脅迫對紫花苜蓿產生的毒害作用，提高了紫花苜蓿抗氧化脅迫能力、增強了紫花苜蓿的光合作用；另一方面，提高了紫花苜蓿根際土壤微生物的多樣性、土壤酶活性、提高了土壤有機質含量、降低了根際土壤的鹽鹼度。接種PGPR提高了紫花苜蓿的耐鹽鹼能力，提高了紫花苜蓿的產量和品質。本研究揭示了根際促生菌與紫花苜蓿互作抵抗鹽鹼脅迫的機理，為紫花苜蓿耐鹽鹼栽培，發展鹽鹼土壤的植物-微生物修復技術奠定了基礎，為鹽鹼土壤的植被恢復和生態重建提供了科學依據。