代金霞，周波，田平雅

寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，寧夏 銀川 750021

荒漠植物檸條產(chǎn)ACC脫氨酶根際促生菌的篩選及其促生特性研究

代金霞，周波，田平雅

寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，寧夏 銀川 750021

為獲得荒漠植物檸條（Caragana korshinskii）根際促生菌并闡明其促生特性，為發(fā)掘和應(yīng)用抗逆、促生優(yōu)良菌種資源提供理論依據(jù)，采用定向富集方法，以1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（ACC）為唯一氮源從檸條根際土壤中篩選產(chǎn)ACC脫氨酶的菌株，測(cè)定菌株的酶活性、產(chǎn)IAA、固氮、解磷和產(chǎn)鐵載體等促生特性，通過(guò)高效促生菌接種試驗(yàn)進(jìn)行促生效果驗(yàn)證，結(jié)合形態(tài)特征和16S rDNA序列分析對(duì)菌株進(jìn)行鑒定。結(jié)果表明：從檸條根際分離出產(chǎn)ACC脫氨酶菌株5株，其ACC脫氨酶活性在0.33～2.43 U·mg-1之間。5株菌株全部具有固氮、產(chǎn)IAA和產(chǎn)鐵載活性，菌株AC3和AC5同時(shí)具有解無(wú)機(jī)磷能力。經(jīng)鑒定，菌株AC1～AC4隸屬于腸桿菌屬Enterobacter，AC5隸屬于節(jié)桿菌屬Arthrobacter。以篩選出的具有高效促生潛能菌株AC3為供試菌株進(jìn)行接種試驗(yàn)，結(jié)果顯示接種后檸條幼苗的生物學(xué)指標(biāo)較對(duì)照都有顯著提高，其株高、根長(zhǎng)、葉片數(shù)分別增長(zhǎng)24.97%、29.21%和37.68%，地上鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別增長(zhǎng)20.09%和23.08%，地下鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別增長(zhǎng)39.19%和47.37%，AC3促生效果明顯，尤其促進(jìn)了幼苗地下部分的生長(zhǎng)，具有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)為微生物肥料的潛能。該研究結(jié)果為豐富荒漠區(qū)促生菌資源、促進(jìn)促生菌的開(kāi)發(fā)和利用奠定了基礎(chǔ)。

檸條；ACC脫氨酶；根際促生菌；促生作用

植物根際促生菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）是一類(lèi)生存于植物根際、根表，能直接或間接地促進(jìn)或調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的微生物（Vacheron et al.，2013）。PGPR能夠通過(guò)固氮、解磷和解鉀等活性改善土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)植物根系吸收能力，提高養(yǎng)分利用率，也可以通過(guò)抑制土壤中致病菌的生長(zhǎng)、產(chǎn)生赤霉素和吲哚乙酸等植物激素促進(jìn)植物的生長(zhǎng)（Bhattacharyya et al.，2012）。其中產(chǎn)1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（1-aminocyclopropane-1-carboxylate，ACC）脫氨酶的細(xì)菌通過(guò)抑制植物體內(nèi)乙烯合成的胞內(nèi)聚合酶，將乙烯合成前體ACC分解為α-丁酮酸和氨，從而有效緩解植物體內(nèi)乙烯的積累，減輕逆境下乙烯對(duì)植物的傷害，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高（Arshad et al.，2008），并在促進(jìn)植物抗鹽堿、干旱及重金屬脅迫等方面都有顯著作用（Glick，2014；郭軍康等，2015）。

作為一種極其豐富的微生物資源，根際促生菌兼有“促生、營(yíng)養(yǎng)、生防”三重作用，將是未來(lái)生物型農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展中不可缺少的生物資源。因此，利用高效的PGPR來(lái)研制新型微生物菌肥成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。然而，目前對(duì)PGPR的研究主要集中于農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)植物上，絕大多數(shù)植物特別是生長(zhǎng)在特殊生境或極端環(huán)境下的植物，其PGPR的遺傳多樣性、促生特性、促生機(jī)理及其與宿主交互的過(guò)程等，仍有待更加深入的研究。

檸條（Caragana korshinskii）為豆科錦雞兒屬落葉灌木植物，其根系發(fā)達(dá)，能夠吸收深層土壤的水分，對(duì)環(huán)境條件具有廣泛的適應(yīng)性，其抗旱性、抗寒性和耐鹽堿性都很強(qiáng)，是中國(guó)西北、華北、東北西部水土保持和固沙造林的重要植物之一。檸條枝葉可作為飼草飼料，根、花、種子均可入藥，花開(kāi)繁茂，是很好的蜜源植物。作為寧夏荒漠區(qū)長(zhǎng)期發(fā)展的重要植物資源，檸條在維護(hù)干旱荒漠區(qū)的生態(tài)平衡、改善沙區(qū)環(huán)境、發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)、提高沙區(qū)的經(jīng)濟(jì)效能中發(fā)揮著十分重要的作用（程杰等，2016）。目前有關(guān)檸條的分類(lèi)、區(qū)系分布、資源開(kāi)發(fā)利用以及土壤養(yǎng)分利用等方面已進(jìn)行了大量研究，而對(duì)其根際促生菌的遺傳多樣性、促生特性及促生作用機(jī)制等方面的研究尚屬空白。

作為防風(fēng)固沙的先鋒物種，檸條的生態(tài)學(xué)意義遠(yuǎn)大于其經(jīng)濟(jì)學(xué)意義，那么它所具備的廣泛的適應(yīng)能力與超強(qiáng)的抗逆能力是否與其根際促生菌有關(guān)？這些促生菌有哪些，能否被分離培養(yǎng)并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐？鑒于以上問(wèn)題，本研究擬對(duì)檸條根際產(chǎn)ACC脫氨酶活性菌株進(jìn)行篩選鑒定，并對(duì)菌株的促生特性和促生效果進(jìn)行分析，以期為豐富荒漠區(qū)促生菌資源、促進(jìn)促生菌的開(kāi)發(fā)和利用提供基礎(chǔ)資料，也為進(jìn)一步深入研究根際土壤-微生物-植物互作的生態(tài)調(diào)控機(jī)制和PGPR的促生機(jī)理奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 研究區(qū)概況和土壤樣品來(lái)源

土壤樣品采自寧夏白芨灘國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)人工檸條林地。該保護(hù)區(qū)屬我國(guó)典型的荒漠類(lèi)型自然保護(hù)區(qū)，年降雨量255.2 mm，年均蒸發(fā)量為2862.2 mm，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，是全國(guó)最大的檸條林和西北最大的貓頭刺（Oxytropis aciphylla）荒漠區(qū)。于2016年5月檸條盛花期，在2 km×2 km范圍內(nèi)設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)在10 m×10 m范圍內(nèi)選取3棵植株，用鐵鏟挖去根部周?chē)寥溃柯冻龊笥妹⒏细街耐寥朗占?0 mL無(wú)菌離心管中混勻，共采集5份土樣置于冰盒立即帶回實(shí)驗(yàn)室4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 主要試劑和培養(yǎng)基

PAF、DF和ADF培養(yǎng)基用于產(chǎn)ACC脫氨酶菌株的分離篩選（馮維維等，2016）；PKO和CAS培養(yǎng)基分別用于檢測(cè)菌株溶磷、產(chǎn)鐵載體能力；固氮活性檢測(cè)采用阿須貝無(wú)氮培養(yǎng)基；分泌生長(zhǎng)素（IAA）能力測(cè)定采用Salkowski試劑；菌株的發(fā)酵培養(yǎng)和保存采用LB培養(yǎng)基（張建，2016）。

1.2 方法

1.2.1 含ACC脫氨酶活性細(xì)菌的富集與分離純化

用無(wú)菌稱(chēng)量紙分別稱(chēng)取1 g根際土于50 mL的PAF培養(yǎng)基中，28 ℃條件下200 r·min-1培養(yǎng)24 h。取1 mL土壤懸液轉(zhuǎn)移至另一裝有50 mL PAF培養(yǎng)液的三角瓶中，同等條件下培養(yǎng)24 h。再轉(zhuǎn)接1 mL菌懸液至50 mL的DF培養(yǎng)液中，在28 ℃、200 r·min-1條件下培養(yǎng)24 h。連續(xù)2次轉(zhuǎn)接上述DF菌懸液1 mL至50 mL ADF培養(yǎng)液中，振蕩培養(yǎng)48 h后用于ACC脫氨酶活性細(xì)菌的富集。取1 mL富集菌體的ADF培養(yǎng)液，梯度稀釋后吸取200 μL涂布于ADF固體培養(yǎng)基上，在28 ℃條件下培養(yǎng)48 h，挑取單菌落在ADF平板上劃線5次，純化后的菌株轉(zhuǎn)接到LB試管斜面4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 菌株的ACC脫氨酶活性測(cè)定

ACC脫氨酶能夠?qū)⒁蚁┬纬傻幕瘜W(xué)前體物質(zhì)ACC分解成為α-丁酮酸和氨。本實(shí)驗(yàn)菌株ACC脫氨酶活性測(cè)定參考韓坤等（2015）的方法。蛋白質(zhì)測(cè)定采用Bradford法，以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)蛋白。以單位蛋白含量的細(xì)菌菌體在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生α-丁酮酸的量作為ACC脫氨酶活性。每分鐘ACC脫氨酶催化ACC產(chǎn)生1 μmol的α-丁酮酸量（μmol)，即為1個(gè)酶活單位（U），用單位酶活力除以總蛋白質(zhì)量即為比活力（U·mg-1），以此表示細(xì)菌的ACC脫氨酶活性。

1.2.3 16S rDNA序列測(cè)定和菌株鑒定

篩選獲得的產(chǎn)ACC脫氨酶菌株用LB液體培養(yǎng)基振蕩培養(yǎng)48 h，離心收集菌體，用細(xì)菌基因組DNA提取試劑盒（北京天根生化科技有限公司）進(jìn)行菌株總DNA提取。采用細(xì)菌16S rDNA通用引物27F、1492R進(jìn)行PCR擴(kuò)增。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)合格后委托上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司進(jìn)行16S rDNA全序列測(cè)定。將所測(cè)序列在GenBank中進(jìn)行blast同源性搜索，通過(guò)16S rDNA序列比對(duì)，結(jié)合菌落和菌體形態(tài)觀察進(jìn)行菌株的鑒定。

1.2.4 菌株促生活性測(cè)定

（1）產(chǎn)鐵載體能力檢測(cè)：將待測(cè)菌株在LB培養(yǎng)基上劃線，28 ℃培養(yǎng)24 h后點(diǎn)接于CAS檢測(cè)平板上，28 ℃培養(yǎng)48～72 h，觀察菌落周?chē)囵B(yǎng)基的顏色變化，并進(jìn)行產(chǎn)鐵載體能力的定性檢測(cè)，若產(chǎn)生橘黃色或無(wú)色暈圈則表明其菌株具有產(chǎn)生鐵載體的能力。采用CAS比色法進(jìn)行定量測(cè)定，以測(cè)定菌株的吸光值A(chǔ)與對(duì)照的吸光值A(chǔ)r的比值（A/Ar）作為定量指標(biāo)，比值越小，反映鐵載體的產(chǎn)量越大。一般參考標(biāo)準(zhǔn)為：A/Ar：0～0.2+++++；0.2～0.4++++；0.4～0.6+++；0.6～0.8++；0.8～1.0+。

（2）溶磷能力的測(cè)定：采用無(wú)機(jī)磷[Ca3(PO4)2]固體培養(yǎng)基溶磷圈法測(cè)定菌株的溶磷能力。將待測(cè)菌株點(diǎn)接于PKO平板上，28 ℃恒溫箱中培養(yǎng)10 d后，測(cè)定菌落溶磷透明圈直徑與菌落直徑的比值。比值越大，溶磷能力越強(qiáng)；比值越小，溶磷能力越弱；比值為1時(shí)，表示菌落無(wú)溶磷能力。

（3）固氮活性檢測(cè)：將菌株接種到阿須貝培養(yǎng)基上，連續(xù)轉(zhuǎn)接5次都能正常生長(zhǎng)的菌株視為具有固氮活性。

（4）分泌IAA能力檢測(cè)：將菌株接種于含有L-色氨酸（100 mg·L-1）的LB液體培養(yǎng)基，在30 ℃、150 r·min-1條件下培養(yǎng)24 h，取50 μL菌懸液滴于96孔板上，同時(shí)加入等體積的Salkowski比色液，室溫下避光放置30 min后觀察顏色變化，顏色變紅者表示能夠分泌IAA。以加入50 μL的LB液體培養(yǎng)基與等體積比色液的混合溶液為陰性對(duì)照，以加入含50 mg·L-1的IAA標(biāo)準(zhǔn)液作為陽(yáng)性對(duì)照。采用分光光度法對(duì)菌株產(chǎn)IAA的能力進(jìn)行定量測(cè)定。

以上促生特性的定性和定量檢測(cè)各設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

1.2.5 菌株的促生效果驗(yàn)證

將篩選獲得的菌株AC3在LB液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)24 h，在4 ℃、800 r·min-1條件下離心10 min，棄去上清液，加無(wú)菌水洗滌菌體后制成OD600為(1.0±0.05)的菌劑，置于4 ℃冰箱內(nèi)備用。取研究區(qū)非根際表層土壤（0～20 cm），碾碎風(fēng)干后過(guò)2 mm 篩，剔除碎石和雜質(zhì)，與蛭石按照3∶1比例（V/V）配制為供試土壤基質(zhì)。花盆規(guī)格為直徑13 cm，高10 cm，每盆500 g土壤基質(zhì)。

選擇健康飽滿(mǎn)的檸條種子，表面消毒處理后分為2組，一組用上述菌劑浸泡2 h，另一組用相同體積的無(wú)菌水浸泡2 h作為對(duì)照（CK），置恒溫培養(yǎng)箱中萌發(fā)處理3 d。將發(fā)芽勢(shì)一致的種子均勻播種于裝有供試土壤的花盆中，每盆播種6～8粒種子，各處理10盆，待幼苗長(zhǎng)出時(shí)每盆保持5株幼苗，置于人工氣候箱中培養(yǎng)（培養(yǎng)條件為光照14 h，黑暗10 h，28 ℃，相對(duì)濕度70%）。定期、定量補(bǔ)充無(wú)菌水以保持土壤濕度。實(shí)驗(yàn)組在生長(zhǎng)至第5天和第10天時(shí)，每盆澆灌50 mL的AC3菌懸液以保持菌濃度，對(duì)照組澆灌相同體積的無(wú)菌水。幼苗生長(zhǎng)至60 d時(shí)隨機(jī)選取5盆，連根取出所有幼苗（每組各25株），洗凈根部附著的土壤，平鋪測(cè)量每株幼苗的株高和根長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)葉片數(shù)，稱(chēng)質(zhì)量法測(cè)定幼苗鮮質(zhì)量和干質(zhì)量等指標(biāo)。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行差異顯著性分析（LSD法）。

表1 分離菌株ACC脫氨酶活性及其他促生特性Table 1 ACC deaminase activity and plant growth promoting characteristics of the isolates

2 結(jié)果和分析

2.1 菌株產(chǎn)ACC 脫氨酶活性分析

采用定向富集方法，以ACC為唯一氮源，從檸條根際土壤中定性篩選ACC脫氨酶活性菌株，經(jīng)5次傳代后有5株菌能夠在ADF固體平板上正常生長(zhǎng)，表明這5株菌具有ACC脫氨酶活性，菌株編號(hào)為AC1～AC5。定量測(cè)定結(jié)果顯示，5株菌株產(chǎn)ACC脫氨酶能力差別較大，產(chǎn)量在0.33～2.43 U·mg-1之間。其中AC3活性最高，為2.427 U·mg-1，與其他菌株相比差異顯著，AC4次之，為1.799 U·mg-1，各菌株產(chǎn)ACC脫氨酶活性強(qiáng)弱順序?yàn)锳C3＞AC4＞AC2＞AC1＞AC5（見(jiàn)表1）。

2.2 菌株的鑒定結(jié)果

通過(guò)菌落和菌體形態(tài)觀察，菌株AC1～AC4菌落呈乳白色圓形，濕潤(rùn)粘稠，邊緣較整齊。革蘭陰性桿菌，無(wú)芽孢，無(wú)莢膜。AC5菌落顏色、形態(tài)與其他4株明顯不同，菌落呈黃色圓形，略凸起，濕潤(rùn)粘稠，革蘭陽(yáng)性桿菌，無(wú)芽孢，無(wú)莢膜。16S rDNA序列分析結(jié)果表明，AC1～AC4隸屬于腸桿菌屬Enterobacter，與Enterobacter cloacae和Enterobacter cancerogenus的16S rDNA序列同源性為99%；AC5隸屬于節(jié)桿菌屬Arthrobacter，與Arthrobacter sp.和Arthrobacter nitroguajacolicus序列同源性為100%（表2），各菌株的16S rDNA序列提交至Genbank獲得序列號(hào)KX608917～KX608921。

2.3 菌株的促生潛能分析

各菌株促生特性檢測(cè)結(jié)果表明，5株具有ACC脫氨酶活性的菌株都具備產(chǎn)鐵載體、產(chǎn)IAA和固氮的能力，菌株AC3和AC5同時(shí)可以產(chǎn)生溶磷圈，能夠溶解無(wú)機(jī)磷（表1）。各菌株產(chǎn)IAA活性在2.04～6.602 mg·L-1之間，產(chǎn)IAA活性強(qiáng)弱表現(xiàn)為AC3＞AC5＞AC2＞AC1＞AC4，其中AC3分泌IAA的能力顯著強(qiáng)于其他菌株；各菌株產(chǎn)鐵載體能力相差不大，A/Ar的比值都在0.4～0.6之間?？傮w而言，菌株AC3不僅具備最高的ACC脫氨酶活性和產(chǎn)IAA活性，又可溶磷固氮，同時(shí)能夠產(chǎn)生鐵載體，推測(cè)其可能具有較強(qiáng)的促生活性，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中選取該菌株進(jìn)行促生功能驗(yàn)證。

2.4 菌株AC3接種對(duì)檸條幼苗生長(zhǎng)的影響

以菌株AC3進(jìn)行接種試驗(yàn)，由表3可知，經(jīng)菌懸液處理的檸條幼苗在生長(zhǎng)至60 d時(shí)，其株高、根長(zhǎng)、葉片數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著高于對(duì)照，分別增長(zhǎng)了24.97%、29.21%、37.68%，地上和地下部分的生物量與對(duì)照相比也顯著增加，且地下生物量（地下鮮質(zhì)量和干質(zhì)量）增長(zhǎng)率高于地上部分，表明接種AC3對(duì)檸條幼苗生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用，尤其促進(jìn)了根系的發(fā)育。

表3 菌株AC3對(duì)檸條幼苗的促生效果Table 3 growth-promoting effects of strain AC3 on Caragana spp. Seedlings

3 討論

ACC脫氨酶通過(guò)水解乙烯的前體ACC來(lái)抑制植物體內(nèi)乙烯的合成，減少過(guò)量乙烯對(duì)植物生長(zhǎng)造成的不利影響而增強(qiáng)植物的抗逆性，同時(shí)通過(guò)增加根際土壤中C源和N源來(lái)促進(jìn)植物生長(zhǎng)（侯俊杰等，2014）。自Honma et al.（1978）首次從土壤中分離出一株產(chǎn)ACC脫氨酶活性的假單胞菌并證實(shí)其具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已從多種植物體內(nèi)及根際土壤中篩選出具有ACC脫氨酶活性的菌株，而且這些菌株的遺傳多樣性豐富，促生特性極為廣泛，并證明某些活性菌株具有明顯促進(jìn)植物生長(zhǎng)的功能。有報(bào)道顯示，當(dāng)ACC脫氨酶活性（以單位時(shí)間內(nèi)，單位質(zhì)量ACC脫氨酶所產(chǎn)生的α-KA的物質(zhì)的量計(jì)）高于或等于20 nmol·mg-1·h-1時(shí)，即能對(duì)植物起到促生作用（Penrose et al.，2003）。本研究利用富集篩選的方法，從荒漠固沙植物檸條根際土壤中分離得到5株具有產(chǎn)ACC脫氨酶活性的菌株，各菌株的ACC脫氨酶活性在0.33～2.43 U·mg-1之間，比從旱地小麥根際土壤中篩選出的菌株高出數(shù)10倍（魏素娜等，2011；張國(guó)壯等，2014）。但秦寶軍等（2012）、趙龍飛等（2016）分別從小麥和大豆內(nèi)生菌中篩選出菌株，其ACC脫氨酶活性均高于本研究結(jié)果。此外，各菌株在其他促生活性方面也各有差異，即使是同屬的菌株促生特性也會(huì)相差很大。如菌株AC1～AC4均隸屬于腸桿菌屬，其中AC3產(chǎn)IAA的能力達(dá)到6.60 mg·L-1，高于同屬其他菌株3倍，此外其還具有解磷能力。這進(jìn)一步說(shuō)明菌株促生活性的高低受菌株種類(lèi)和植被類(lèi)型等多種綜合因素的影響。

已有的研究結(jié)果表明，ACC脫氨酶活性菌株吸附在植物根系，有助于促進(jìn)植物體內(nèi)激素IAA的產(chǎn)生。通過(guò)增加根的長(zhǎng)度，促進(jìn)了根系的發(fā)育，加強(qiáng)了植物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用。接種試驗(yàn)結(jié)果顯示，菌株AC3可有效促進(jìn)檸條幼苗的生長(zhǎng)，對(duì)地下部分的促生效果尤為顯著，這可能也與其較強(qiáng)的產(chǎn)IAA活性有關(guān)。此外，分離的5株產(chǎn)ACC脫氨酶菌株中有4株隸屬于腸桿菌屬。腸桿菌是植物根際促生菌的重要組成部分，目前已從多種植物根際土壤中分離出具有明顯促生作用的腸桿菌，比如霍氏腸桿菌E. hormaechei、路德維希腸桿菌E. ludwigii、阿氏腸桿菌E. asburiae和陰溝腸桿菌E. cloacae等。而且該屬的許多菌株促生特性廣泛，除具有ACC脫氨酶活性外，還具備溶磷固氮、分泌生長(zhǎng)素和鐵載體、抑制植物病原菌、耐鹽堿等特性（廉法欽等，2016；許進(jìn)嬌等，2014）。如接種腸桿菌Enterobacter sp. UPMR18可增強(qiáng)植物的抗氧化酶活性，減輕活性氧對(duì)植物細(xì)胞的損傷（Habib et al.，2016）；在鹽脅迫下，Enterobacter sp.EJ01可以通過(guò)產(chǎn)生揮發(fā)性化合物來(lái)調(diào)控植物逆境脅迫的相關(guān)基因進(jìn)行組織特異性表達(dá)，從而減輕鹽分對(duì)植物的傷害，增強(qiáng)植物的環(huán)境修復(fù)能力和生態(tài)適應(yīng)性（Kim et al.，2014）。Yousaf et al.（2011）研究表明分離自意大利黑麥草（Lolium multiflorum）根際土壤的腸桿菌E. ludwigii能夠降解烷烴類(lèi)污染物，并可有效定殖在根際土壤和植物組織中，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。這些研究表明作為根際促生菌的腸桿菌具有分布的普遍性和促生的多樣性。而屬于放線菌的節(jié)桿菌屬菌株也是土壤中的重要微生物類(lèi)群，除具有促生作用外，還可以脫硫及降解土壤中的多種物質(zhì)。如中華補(bǔ)血草（Limonium sinensis）內(nèi)生和根際產(chǎn)ACC脫氨酶活的優(yōu)勢(shì)屬以及酶活最高的菌都為節(jié)桿菌屬菌株（馮維維等，2016）；節(jié)桿菌Rs 15-4能在鹽脅迫下提高棉花種子的發(fā)芽率并促進(jìn)棉花的生長(zhǎng)（莫文萍等，2006）。本研究從檸條根際分離出的節(jié)桿菌屬菌株AC5，盡管其ACC脫氨酶活性較其他4株腸桿菌略低，但其具備較強(qiáng)的產(chǎn)IAA和鐵載體能力，也可溶解無(wú)機(jī)磷、固氮，有較強(qiáng)的促生潛能，后續(xù)的試驗(yàn)將對(duì)AC5與AC3促生能力進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本研究從檸條根際土壤中篩選獲得5株產(chǎn)ACC脫氨酶的促生菌株，其中腸桿菌為優(yōu)勢(shì)菌群。這些菌株除具備較強(qiáng)的ACC脫氨酶活性外，還具有固氮、解磷、產(chǎn)IAA等多種促生潛能。菌株AC3能夠有效促進(jìn)檸條幼苗的生長(zhǎng)，有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用的潛力。本研究可為豐富荒漠區(qū)促生菌資源、促進(jìn)促生菌的開(kāi)發(fā)和利用提供基礎(chǔ)資料。

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Screening and Growth-promoting Effects of Rhizobacteria with ACC Deaminase Activity from Rhizosphere Soil of Caragana korshinskii Grown in Desert Grassland

DAI Jinxia, ZHOU Bo, TIAN Pingya
School of Life Science, Ningxia University, Yinchuan 750021, China

Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) is known to be a highly promising approach to achieving green and sustainable agriculture goals by reducing chemical inputs in agricultural production. Screening strains of PGPR and exploring the growth promoting effect were conducive to further develop microbial fertilizers and increase agricultural yield. In this paper, rhizobacteria producing 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase were isolated from rhizosphere soil of Caragana korshinskii grown in desert grassland of Ningxia, with the method of enrichment culture using ACC as the sole nitrogen source. ACC deaminase activity of the strains were determined and their diversity were identified based on morphological features and 16S rDNA sequences analysis. Their ability of nitrogen fixation, phosphate solubilization, indoleacetic acid (IAA) and siderophores production were evaluated. The effect on promoting growth of C. korshinskii were tested by inoculating experiment with strain AC3. The result showed that five strains with ACC deaminase were isolated from rhizosphere soil of C. korshinskii. The ACC deaminase activity of the strains were among 0.33～2.43 U·mg-1. All of isolates had ability of nitrogen fixation, IAA secretion and siderophore producition. Among them, strains AC3 and AC5 also had the ability to dissolve phosphorus. Morphological and 16S rDNA sequence identification results showed that the four strains AC1-AC4 belonged to genus Enterobacter, but strain AC5 belonged to Arthrobacter. The AC3 inoculation experiment demonstrated that the strain had obvious effect on promoting plant growth. The plant height, root length and leaf number of seedlings increased by 24.97%, 29.21% and 37.68%, respectively. The fresh weight and dry weight on the ground increased by 20.09% and 23.08%, and which underground increased by 39.19% and 47.37%, respectively. The strain AC3 was effective in promoting the growth of the underground part of the seedlings, and had the potential to further develop microbial fertilizers. The results of this study laid a foundation for development and utilization of microorganism resources in arid area.

Caragana korshinskii; ACC deaminase; PGPR; growth-promoting effects

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.03.004

Q939.9; X17

A

1674-5906（2017）03-0386-06

代金霞, 周波, 田平雅. 2017. 荒漠植物檸條產(chǎn)ACC脫氨酶根際促生菌的篩選及其促生特性研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 26(3): 386-391.

DAI Jinxia, ZHOU Bo, TIAN Pingya. 2017. Screening and growth-promoting effects of rhizobacteria with ACC deaminase activity from rhizosphere soil of Caragana korshinskii grown in desert grassland [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(3): 386-391.

寧夏自然科學(xué)基金項(xiàng)目（NZ1601）

代金霞（1973年生），女（回族），教授，博士，研究方向?yàn)槲⑸镔Y源與利用。E-mail: daijx05@163.com

2017-01-20