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氮离子束注入硅酸盐细菌诱变选育研究

卢文轩  
【摘要】: 硅酸盐细菌能分解铝硅酸盐类矿物中的钾、磷、硅等元素,直接供植物生长利用,并能产生多种生物活性物质调节植物生长。 本项研究选择适宜的N+束能量和剂量注入硅酸盐细菌出发菌株,进行离子注入诱变。然后根据菌落大小、粘性等在缺钾固体培养基平板上挑取有代表性的菌落,在不同pH值(pH4.0~9.0)、不同盐度(NaCl浓度0.5%~4.0%)和高温(35℃~55℃)条件下初筛出16个突变菌株,再利用缺钾培养基培养基复筛,获得解钾能力强的硅酸盐细菌S05突变株。经摇瓶培养和发酵罐发酵培养,结果表明S05菌株的解钾能力比原菌株提高68.48%。遗传稳定性试验结果表明,S05菌株具有稳定的遗传性能。该菌株在有氮培养基上形成圆形、中间凸起、无色透明、表面光滑、湿润的大型菌落,粘性比原菌株LTF-22略低。光学显微镜下染色观察,发现菌体杆状,芽孢圆形至椭圆形,位于孢囊中央。扫描电镜观察,S05菌株细胞瘦小、形态不规则,细胞排列较松散。 实验中发现,诱变所获S05菌株能有效利用葡萄糖、麦芽糖、蔗糖;对无机氮的利用效果优于有机氮,尤其是对(NH4)2SO4吸收效果显著;对高温、高渗、偏酸、偏碱环境具有较强的耐受性。明胶液化实验和淀粉酶水解实验结果表明,S05菌株不分泌蛋白酶,产生的淀粉酶的活力比原菌株LTF-22高。通过S05菌株对不同类型土壤的解钾试验,证明该菌株对园田土、水田土和旱地土均有解钾活性。加入S05菌株菌液后,园田土和水田土中速效钾含量在培养早期随着培养时间的增加而增加,但在培养一定时间后开始下降;旱地土中速效钾含量在试验期间内出现持续增加的现象。发芽试验表明,S05处理组小麦根长和平均单株干重均显著高于原菌株处理组。盆栽试验结果显示,S05菌株处理组水稻平均根长、苗高和单株干重比原菌株处理组(CK1)分别增加26.95%、6.19%、22.26%;比空白对照组(CK2)分别增加40.03%、14.21%、2.27%。S05菌株处理组水稻根部谷氨酰胺合成酶(GS)活性为5.35μmol GHA/g.h,比CK1和CK2分别增加38.60%和101.13%,差异均显著。同工酶电泳结果显示,S05菌株处理组水稻根部GS同工酶电泳出现7条带,比原菌株增加三条带,且GS5、GS4两条带的同工酶活性高于原菌株组和空白对照组。经S05菌株处理后,水稻根际土壤速效钾含量比对照组CK1、CK2分别增加36.97%和219.06%,表明S05菌株分解土壤矿物中固态钾的能力较原出发菌株强,能显著提高根际土壤中速效钾的含量,对改良土壤结构、增强土壤综合肥力、提高单位面积产量具有重要意义。


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