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高效解磷细菌的筛选及解磷机理的研究

伊鋆  
【摘要】:溶磷微生物因其能将土壤中难溶性磷酸盐转化为能被植物吸收利用的可溶性磷形态,提高土壤磷素利用效率,从而在农田磷素循环领域担任重要的角色。本论文针对其中具有溶磷效果的细菌展开,主要取得以下成果: 本次研究首先利用以磷酸钙(Ca3(PO4)2)为单一磷源的培养基对20多种植物根际的土壤样品进行了解磷细菌的分离和筛选,根据溶磷圈初步获得了49株解磷细菌,摇床复筛后,最终获得1株具有高效溶解无机磷能力的菌株,其最大可溶性磷含量可达341.8mg·L-1。经过对该菌株进行形态特征观察,生理生化特性分析和16S rDNA序列测定,表明其为产气肠杆菌属,定名为PSB28。 本文考察了不同碳源、氮源、温度、pH值等因素对产气肠杆菌PSB28解磷能力的影响,优化了最佳培养基配方:在碳源为果糖,氮源为尿素,初始pH值为7,28℃时,菌体生长状况较好,并且对磷酸钙的溶解能力最强。 对产气肠杆菌PSB28从生长动态和代谢产物角度进行了解磷机理研究。在以Ca3(PO4)2为唯一磷源的培养基中,同时以K2HPO4为对照,解磷菌PSB28在生长96 h后,水溶性磷浓度从4.83μg/ml增加至313.41μg/ml,而且菌体生长量较大,但生长速率较对照慢;生长96 h后菌体发酵液pH值从7.00降至4.61,比对照略高;高效液相色谱测定结果发现,菌株PSB28在磷胁迫条件下分泌的有机酸种类和含量比对照都较为复杂,主要为葡萄糖酸,苹果酸,乳酸,乙酸,柠檬酸,最大浓度分别为17.66 mg/ml,8.72 mg/ml,8.56 mg/ml,5.85 mg/ml,16.78 mg/ml,而对照中仅检测出乙酸,葡萄糖酸,乳酸,最大浓度分别为0.712 mg/ml,0.254 mg/ml,0.581 mg/ml;酶活检测结果表明,在低磷条件下的菌体发酵液中酸性磷酸酶活性明显较对照有所增强。 因此,本研究初步表明,解磷菌PSB28在溶磷过程中可能主要是通过增强细胞内的TCA循环而增加体系能量,从而获得较多种类和含量的有机酸,因此有机酸与难溶性磷酸盐中的金属阳离子的螯合作用是菌株PSB28解磷的主要机理,同时该菌株通过该体系增强了酶反应,促进菌体繁殖,进而解决环境中磷缺乏的问题。


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