研究背景:豆科植物 - 根瘤菌共生體系是自然界中重要的固氮方式。但在一些土壤環(huán)境中,根瘤菌的自然定殖和固氮效率可能受到多種因素的限制。
篩選過(guò)程:
從不同品種的豆科植物(如大豆、苜蓿)的根瘤中采集樣本。將根瘤表面消毒后,用無(wú)菌水研磨,進(jìn)行梯度稀釋?zhuān)缓笤谝愿事洞紴樘荚�、酵母提取物為氮源,含有剛果紅的 YMA(酵母甘露醇瓊脂)固體培養(yǎng)基上進(jìn)行涂布。
經(jīng)過(guò)培養(yǎng)后,挑選能夠在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)并且產(chǎn)生典型根瘤菌菌落特征(如邊緣整齊、圓形、不透明等)的單菌落進(jìn)行多次純化。
利用 16S rRNA 基因序列分析對(duì)純化后的菌株進(jìn)行鑒定,確定其為根瘤菌屬的不同菌株。
應(yīng)用技術(shù)和效果:
將篩選得到的根瘤菌菌株制成菌劑,與有機(jī)肥混合后施用于大豆種植。在田間試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),接種了根瘤菌菌劑的大豆植株,根瘤數(shù)量比對(duì)照增加了約 30% - 50%。
大豆的固氮酶活性顯著提高,通過(guò)乙炔還原法測(cè)定,固氮酶活性比未接種處理提高了約 2 - 3 倍。
最終大豆產(chǎn)量提高了 15% - 20%,同時(shí)土壤中的氮素含量在收獲后也有所增加,改善了土壤肥力。
研究背景:土壤中存在大量的磷元素,但大部分以難溶性的形式存在,植物難以吸收利用。解磷微生物能夠?qū)⑦@些難溶性磷轉(zhuǎn)化為植物可吸收的形態(tài)。
從長(zhǎng)期施用磷肥的農(nóng)田土壤、富含有機(jī)質(zhì)的堆肥和植物根際土壤中采集樣本。
采用以磷酸鈣為唯一磷源的 NBRIP(National Botanical Research Institute's phosphate growth medium)固體培養(yǎng)基進(jìn)行分離。將土壤樣本稀釋后涂布在培養(yǎng)基上,培養(yǎng)一段時(shí)間后,觀察到菌落周?chē)霈F(xiàn)透明圈的菌株被初步判定為解磷微生物。
對(duì)這些菌株進(jìn)行純化,通過(guò)生理生化試驗(yàn)(如測(cè)定其對(duì)不同碳源、氮源的利用能力,產(chǎn)酸、產(chǎn)氣情況等)和基因測(cè)序(如 gyrB 基因測(cè)序用于細(xì)菌鑒定)進(jìn)一步鑒定解磷微生物的種類(lèi),主要包括芽孢桿菌屬(Bacillus)和假單胞菌屬(Pseudomonas)的一些菌株。
將篩選出的解磷微生物與有機(jī)肥結(jié)合制成生物有機(jī)肥。在盆栽試驗(yàn)中,對(duì)玉米施用這種生物有機(jī)肥后,土壤中有效磷含量在種植周期內(nèi)持續(xù)增加,相比普通有機(jī)肥處理,有效磷含量提高了約 40% - 60%。
玉米植株的磷吸收量顯著增加,通過(guò)測(cè)定植株地上部和地下部的磷含量,發(fā)現(xiàn)磷吸收量提高了約 30% - 40%。
玉米的生長(zhǎng)狀況得到明顯改善,株高、莖粗、葉面積等生長(zhǎng)指標(biāo)均優(yōu)于對(duì)照,最終產(chǎn)量提高了約 10% - 15%。
研究背景:土傳病害如枯萎病、根腐病等嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。利用拮抗微生物防治土傳病害是一種環(huán)境友好型的生物防治方法。
從健康植物根際土壤和發(fā)病植株周?chē)?“抑菌土” 中采集樣本。
采用平板對(duì)峙培養(yǎng)法,將病原菌(如尖孢鐮刀菌)和從土壤樣本中分離的微生物分別接種在 PDA(馬鈴薯葡萄糖瓊脂)平板的兩側(cè),觀察是否出現(xiàn)抑菌圈。挑選能夠產(chǎn)生明顯抑菌圈的微生物進(jìn)行純化。
通過(guò)形態(tài)學(xué)觀察、生理生化鑒定和分子生物學(xué)方法(如 ITS 序列分析用于真菌鑒定,16S rRNA 序列分析用于細(xì)菌鑒定)確定拮抗微生物的種類(lèi),包括木霉菌(Trichoderma)和芽孢桿菌(Bacillus)的一些菌株。
將拮抗微生物制成菌劑添加到有機(jī)肥中。在黃瓜枯萎病防治試驗(yàn)中,施用含有拮抗微生物的有機(jī)肥后,黃瓜枯萎病的發(fā)病率顯著降低,相比未處理對(duì)照,發(fā)病率降低了約 50% - 70%。
土壤中病原菌的數(shù)量明顯減少,通過(guò)稀釋平板法測(cè)定土壤中尖孢鐮刀菌的數(shù)量,發(fā)現(xiàn)其數(shù)量降低了約 1 - 2 個(gè)數(shù)量級(jí)。
黃瓜植株的生長(zhǎng)得到促進(jìn),根系發(fā)育良好,地上部生長(zhǎng)健壯,產(chǎn)量提高了約 10% - 20%。同時(shí),這種生物防治方法減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用,提高了農(nóng)產(chǎn)品的安全性。
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