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解淀粉芽孢杆菌SQR9根际互作微生物的初步鉴定(2)
植物根际(根周围大约2mm的区域)组成了一个特殊的土壤生态位,由于根系分泌物的存在,许多土壤微生物被吸引到根际,竞争性定殖于这块土壤绿洲[6]。PGPR在植物根际的有效定殖(形成生物膜)是其发挥促生与生防功能的首要前提[7-8]。PGPR与植物互惠共生,一方面,PGPR能够为植物根系提供养分并促进根系吸收养分,抵御土传病原菌对植物的侵染,降解正在进入根际和根系的污染物[8]。另一方面,PGPR利用植物根系分泌物作为营养进行大量生长繁殖,并通过自身的代谢对根际土壤和根系产生影响。PGPR只有在根际定殖到一定程度,才能发挥PGPR的群集效益和功能[9]。
尽管自然环境中多菌种的混合型生物膜占主导地位[10],但在实验室条件下的生物膜研究都还以单菌为主,例如解淀粉芽孢杆菌SQR9自身的生物膜形成机理已有一定研究,但未研究菌株SQR9与根际其他微生物的相互作用,以及这种相互作用对生物膜形成和根际定殖能力的影响。枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是PGPR菌的代表菌株,与解淀粉芽孢杆菌SQR9亲缘关系较近,Shank等人发现,枯草芽孢杆菌能够响应土壤中相近种属细菌分泌的物质,如噻唑肽,影响自身生物膜基质基因的表达[11-12]。Nandy等人发现,枯草芽孢杆菌与大肠杆菌(Escherichia coli)混合培养时,能产生抗菌物质,裂解大肠杆菌细胞,掠夺营养用于自身生长[13]。芽孢杆菌单独接种木豆时,不能使木豆结瘤,也不能促进生长,而共同接种芽孢杆菌与根瘤菌(Rhizobium)则可以提高木豆的结瘤效率,芽孢杆菌还可以在缺铁条件下产生铁载体,供根瘤菌使用,促进根瘤菌生长[14]。本论文尝试在黄瓜根际筛选出与菌株SQR9互作的微生物,并研究其互作机理,为以后的研究提供材料和理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料
供试菌株:解淀粉芽孢杆菌SQR9。
供试作物:黄瓜,品种为津春4号。
供试营养液:1/4 MS营养液:称取1.18 g MS培养基粉末,加双蒸水定容至1 L,用于植物培养。
供试土壤:大兴安岭黑土。
供试培养基:
MSgg培养基:磷酸钾缓冲液5 mM pH 7.0(磷酸氢二钾0.44 g*l-1,十二水合磷酸二氢钾0.42 g*l-1,丙三醇3 g*l-1,谷氨酸5 g*l-1),MOPS溶液100 mM pH 7.0,氯化镁2 mM,氯化钙700 μM,氯化铁50 μM,氯化锰50 μM,氯化锌1 μM,硫胺 2 μM,甘油0.5 %,谷氨酸0.5 %,色氨酸50 mg*ml-1,苯丙氨酸50 mg*ml-1,用于菌体生物膜的培养[15]。
1.2 方法
1.2.1 黄瓜根际土的分离[16]
选取大小一致、颗粒饱满的黄瓜种子,先用无菌水浸泡6 h,然后用2 %次氯酸钠溶液表面消毒2 min,再用75 %乙醇冲洗三次、无菌水冲洗三次,放置在培养皿上,30 ℃静置催芽48 h。胚根露出后,转移至含1/4 MS营养液的50 ml锥形瓶中无菌培养。长至两片真叶期时,挑选萌发较为一致的黄瓜苗移栽至装有2 kg黑土的花盆中(土壤研磨,过10目筛后使用),继续培育。黄瓜土培至四片真叶时期(开花期),将花盆倒置,穿戴已用酒精消毒的手套,小心剥离土壤,用小无菌铲轻拍,使土壤掉落;根表面剩余紧紧附着2 mm左右土壤(视为根际土),用已灭菌的剪刀将根剪下置于灭菌纸巾上;将携带有根际土的根放入30ml PBS-S缓冲液(6.33 g NaH2PO4•H2O,22 g Na2HPO4•12H2O,200 μl Silwet L-77,双蒸水1升)中;将50 ml离心管盖封好,管口用报纸包上,在摇床中180 rpm,20 min(室温)震荡;过100 μm尼龙细胞过滤器,去除植物根和大块沉积物;滤液置于50 ml灭菌离心管内,在室温下,3200 g下离心15 min,4 ℃暂时保存。
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