小粒野生稻内生细菌的分离鉴定和促生功能分析

doi:10.3969/j.issn.1006-8082.2023.04.014

摘要/Abstract

摘要：

小粒野生稻（Oryza minuta）是具有良好生物和非生物胁迫抗性的野生稻资源，挖掘小粒野生稻促生相关内生细菌可为其微生态研究和菌肥开发提供参考信息。本研究对小粒野生稻的根、茎和叶进行内生细菌分离，共获得85个菌株。通过促生功能分析发现，43株内生细菌具有溶磷能力，19株具有固氮作用，29株产铁载体，13株产吲哚乙酸。分离自根部的OMR2-3菌株和叶部的OML3-4菌株具有较高吲哚乙酸分泌能力，分别为17.22 mg/L和16.59 mg/L。形态学和分子鉴定显示，OMR2-3菌株和OML3-4菌株分别为阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）和路德维希肠杆菌（Enterobacter ludwigii）。通过温室促生效果测定发现，2个菌株对多年生稻粳型品种PR23和籼型品种云大107具有显著促生效果，可以不同程度促进多年生稻幼苗的株高、根长、鲜质量、叶绿素和氮素含量。以上结果说明，小粒野生稻蕴含丰富的促生相关内生细菌资源，从中筛选到的内生阴沟肠杆菌OMR2-3菌株和路德维希肠杆菌OML3-4菌株具有开发成为多年生稻生物微生物菌肥的潜力，有助于多年生稻绿色轻简化的生产模式。

关键词: 小粒野生稻, 内生细菌, 促生作用, 微生物菌肥, 多年生稻

Abstract:

Oryza minuta is a valuable wild rice resource that has good biostress and non-biostress resistance. The collection of endophytic bacterial strain resources from Oryza minuta could be used for micro-ecosystem research and application in agricultural fertilizer production. In this study, a total of 85 endophytic bacterial strains were isolated, including 43 phosphate-solubilizing bacteria, 19 nitrogen-fixing bacteria, 29 siderophore-producing bacteria and 13 indole-3-acetic acid (IAA)-producing bacteria. Strains OMR2-3 and OML3-4 were identified as Enterobacter cloacae and Enterobacter ludwigii based on morphological identification and molecular identification, respectively, showing the highest IAA productivity with yields of 17.22 mg/L and 16.59 mg/L. The greenhouse experiment showed that strains OMR2-3 and OML3-4 significantly promoted perennial rice growth. These results indicated that abundant endophytic bacteria with plant growth-promoting activities live in Oryza minuta. E. cloacae strain OMR2-3 and E. ludwigii strain OML3-4 have great potential to be developed as microbial fertilizers for perennial rice, which will meet the simplified cultivation model of perennial rice.

Key words: Oryza minuta, endophytic bacteria, plant growth promotion, microbial fertilizers, perennial rice

中图分类号:

S476.1
S511

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图/表 8

图1 具有溶磷能力的内生细菌数量及其mp值 A，OMR2-5菌株（溶无机磷能力最强，mp值为1.73 ± 0.03）在无机磷培养基中的溶磷效果；B，溶无机磷内生细菌数量；C，溶无机磷功能菌株的mp值；D，OMS3-4菌株（溶有机磷能力最强，mp值为2.05 ± 0.05）在有机磷培养基中的溶磷效果；E，溶无机磷内生细菌数量；F，具有溶无机磷功能菌株的mp值。

图2 具有固氮作用的内生细菌数量及其固氮酶基因nifH的扩增 A，具有固氮功能菌株的OMR2-3菌株在Ashby培养基上2 d的形态；B，具有固氮作用的菌株数量；C，具有固氮作用的菌株固氮酶基因nifH的PCR产物电泳图。

图3 产铁载体内生细菌的数量及其mP值 A，OMR2-8菌株（产铁载体能力最强，mP值为4.57±0.06）在铬天青培养基中的产铁载体能力；B，产铁载体菌株的数量；C，产铁载体菌株的mP值。

图4 小粒野生稻中产吲哚乙酸菌株的数量及产量 A，OMR2-3菌株产吲哚乙酸的显色反应；B，产吲哚乙酸的内生细菌数量；C，内生细菌的吲哚乙酸产量。

图5 阴沟肠杆菌OMR2-3菌株鉴定及进化系统发育树 A，OMR2-3菌株革兰氏染色结果，标尺10 μm；B，OMR2-3菌落形态特征，标尺5 mm；C，OMR2-3菌株进化系统发育树

图6 路德维希肠杆菌OML3-4菌株鉴定及进化系统发育树 A，OML3-4菌株革兰氏染色结果，标尺10 μm；B，OML3-4菌落形态特征，标尺5 mm；C，OML3-4菌株进化系统发育树

图7 阴沟肠杆菌OMR2-3菌株和路德维希肠杆菌OML3-4菌株对多年生稻的促生效果 A，多年生稻粳型品种PR23；B，多年生稻籼型品种云大107。OMR2-3菌株：阴沟肠杆菌；OML3-4菌株：路德维希肠杆菌。比例尺：5 cm。

表1 阴沟肠杆菌OMR2-3菌株和路德维希肠杆菌OML3-4菌株对多年生稻PR23和云大107的促生效果

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