耐盐碱番茄内生菌的筛选鉴定及功能研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0940

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (24): 50-58.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0940

耐盐碱番茄内生菌的筛选鉴定及功能研究

卢雨欣¹^,²(), 赵文娟¹^,², 白亚妮¹^,²(), 冯志珍¹^,², 颜宏¹^,², 秦涛¹^,²

¹ 陕西省生物农业研究所，西安 710043
² 陕西省酶工程技术研究中心，西安 710600

收稿日期:2022-11-23 修回日期:2023-03-15 出版日期:2023-08-25 发布日期:2023-08-23
通讯作者: 白亚妮，女，1983年生，陕西宜君人，副研究员，博士，研究方向：土壤生物改良研究及生物肥料研发。通信地址：710043 陕西省西安市新城区咸宁中路125号陕西省生物农业研究所，Tel：15529500862，E-mail：baiyn@xab.ac.cn。
作者简介:
卢雨欣，女，1995年出生，陕西咸阳人，硕士，研究方向：土壤生物改良研究及生物肥料研发。通信地址：710043 陕西省西安市新城区咸宁中路125号陕西省生物农业研究所，Tel：13060457115，E-mail：luyx@xab.ac.cn。
基金资助:
陕西省科学院青年联合创新项目“耐盐碱菌群构建及相关功能菌肥研发”(2021k-14); 西安市科技计划项目“草莓连作障碍专用微生态制剂的研发与应用”(22NYYF030); 陕西省重点研发计划项目“盐碱土壤生物修复机理及关键技术研究与示范”(2021ZDLNY05-01); 陕西省重点研发计划项目“一种提高植物耐盐性微生物叶面肥的研发与应用”(2021NY-046)

Saline-Alkali Tolerant Endophytic Bacteria in Tomato: Screening, Identification and Functional Study

LU Yuxin¹^,²(), ZHAO Wenjuan¹^,², BAI Yani¹^,²(), FENG Zhizhen¹^,², YAN Hong¹^,², QIN Tao¹^,²

¹ Bio-Agriculture Institute of Shaanxi, Xi'an 710043
² Enzyme Engineering Research Center of Shaanxi Province, Xi'an 710600

Received:2022-11-23 Revised:2023-03-15 Online:2023-08-25 Published:2023-08-23

摘要/Abstract

摘要：

研究旨在挖掘耐盐碱内生菌资源，为后期开发内生菌菌肥及生防菌剂提供新的菌种资源。以‘金棚8号’番茄为植物材料，通过模拟5种不同类型盐碱环境，分离筛选内生菌，并进行16S rRNA分子生物学鉴定，采用平板法研究其促生和生防功能。研究共获得耐盐碱内生菌14株，其中5株具有解无机磷能力，2株具有解钾能力，2株具有固氮能力，4株具有产生长素的能力；6株具有产铁载体能力，直径比值(D/d)最高为2.95；10株具有产蛋白酶能力，直径比值(D/d)最高为2.97。拮抗试验结果显示，8株耐盐碱内生菌对苹果树腐烂病病原菌有抑制作用，抑菌率为13.70%~68.56%；芽孢杆菌BFG 3-3、BFG 5-1和浅紫链霉菌BFY 2-2可分别对6~7种常见果蔬病原菌产生拮抗，具有广谱抑菌性。本研究获得了具有促生和生防潜力的功能性耐盐碱内生菌菌株，可为应用植物内生菌改良盐碱地提供理论依据。

关键词: 耐盐碱, 番茄内生菌, 分离培养, 促生, 拮抗

Abstract:

This study aimed to explore the resources of saline-alkali tolerant endophytic bacteria and to provide new strain resources for the development of endophytic fertilizer and biocontrol products. Using ‘Jinpeng No. 8’ tomato as plant material, five different types of saline-alkali environment were simulated, endophytic bacteria were isolated and identified by 16S rRNA molecular method, and then the function of bacteria were screened by plating method. A total of 14 strains of saline-alkali tolerant endophytic bacteria were obtained in this study, among which 5 strains had the ability to solve inorganic phosphorus, 2 strains had the ability to dissolve potassium, 2 strains were capable of nitrogen fixation, and 4 strains had the ability to produce auxin; 6 strains had the ability to produce iron carriers, the highest diameter ratio (D/d) was 2.95; 10 strains had the ability to produce protease, and the highest diameter ratio (D/d) was 2.97. The antagonistic results showed that 8 strains of saline-alkali tolerant endophytic bacteria could inhibit the pathogen of apple tree rot, and the inhibition rate was 13.70%-68.56%. Bacillus sp. BFG 3-3, BFG 5-1 and Streptomyces violascens BFY 2-2 showed antagonistic against 6-7 strains of common fruit and vegetable pathogens, exhibiting broad spectrum antibacterial activity. In this study, saline-alkali tolerant endophytic bacteria with the potentials of promoting plant growth and antagonism against pathogens were obtained, which provided theoretical basis for the application of endophytic bacteria in the amendment of saline-alkali soil.

Key words: saline-alkali tolerant, endophytic bacteria in tomato, isolation and cultivation, growth promoting, antagonism

卢雨欣, 赵文娟, 白亚妮, 冯志珍, 颜宏, 秦涛. 耐盐碱番茄内生菌的筛选鉴定及功能研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(24): 50-58.

LU Yuxin, ZHAO Wenjuan, BAI Yani, FENG Zhizhen, YAN Hong, QIN Tao. Saline-Alkali Tolerant Endophytic Bacteria in Tomato: Screening, Identification and Functional Study[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(24): 50-58.

图/表 11

参考文献 29

[1]	PARIHAR P, SINGH S, SINGH R, et al. Effect of salinity stress on plants and its tolerance strategies: a review[J]. Environmental science and pollution research, 2015, 22(6):4056-4075. doi: 10.1007/s11356-014-3739-1 URL
[2]	YUE Y, SHAO T, X LONG, et al. Microbiome structure and function in rhizosphere of Jerusalem artichoke grown in saline land[J]. Science of the total environment, 2020, 724(168):138259. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.138259 URL
[3]	杨真, 王宝山. 中国盐渍土资源现状及改良利用对策[J]. 山东农业科学, 2015, 47(4):125-130.
[4]	潘春洋, 杨树青, 娄帅, 等. 多水源交替灌溉模式对玉米生长特性及产量的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2020(1):165-171.
[5]	SHABALA S, BOSE J, HEDRICH R. Salt bladders: do they matter?[J]. Trends in plant science, 2014, 19(11):687-691. doi: 10.1016/j.tplants.2014.09.001 pmid: 25361704
[6]	CHANG P, GERHARDT K E, HUANG X D, et al. Plant growth-promoting bacteria facilitate the growth of barley and oats in salt-impacted soil: implications for phytoremediation of saline soils[J]. International journal of phytoremediation, 2014, 16(11):1133-1147. doi: 10.1080/15226514.2013.821447 URL
[7]	王艳宇, 向君亮, 周妍, 等. 耐盐碱细菌DQSA1的分离鉴定及盐碱胁迫下对绿豆的促生作用[J]. 微生物学通报, 2021, 48(8):2653-2664.
[8]	LI H, LEI P, PANG X, et al. Enhanced tolerance to salt stress in canola (Brassica napus L.) seedlings inoculated with the halotolerant Enterobacter cloacae HSNJ4[J]. Applied soil ecology, 2017, 119:26-34. doi: 10.1016/j.apsoil.2017.05.033 URL
[9]	KUSHWAHA P, KASHYAP P L, BHARDWAJ A K, et al. Bacterial endophyte mediated plant tolerance to salinity: growth responses and mechanisms of action[J]. World j microbiol biotechnol 2020, 36:26. doi: 10.1007/s11274-020-2804-9
[10]	李冠军, 刘鑫铭, 梁安洁, 等. 林木内生菌在林业可持续发展中的作用研究进展[J]. 江苏林业科技, 2019, 46(1):38-43.
[11]	康慧颖. 紫花苜蓿(Medicago sativa)内生菌的分离纯化及鉴定[D]. 哈尔滨: 哈尔滨师范大学, 2014.
[12]	刘泽平, 王志刚, 徐伟慧, 等. 水稻根际促生菌的筛选鉴定及促生能力分析[J]. 农业资源与环境学报, 2018, 35(2):119-125.
[13]	高晓星, 满百膺, 陈秀蓉, 等. 东祁连山线叶嵩草内生细菌X4的产吲哚乙酸、解磷、抗菌和耐盐特性研究及分子鉴定[J]. 草业学报, 2013, 22(4):137-146. doi: 10.11686/cyxb20130417
[14]	杨成德, 李振东, 陈秀蓉, 等. 高寒草地珠芽蓼内生拮抗固氮菌Z19的鉴定及其固氮功能[J]. 微生物学通报, 2014, 41(2):267-273.
[15]	巩文峰, 孙玉, 王瑞琪, 等. 西藏油菜种子内生菌分离及具有多种促生特性的拮抗菌筛选[J]. 植物保护学报, 2022, 49(4):1053-1062.
[16]	黄臣, 梁银萍, 韩玲娟, 等. 一株达乌里胡枝子耐盐碱内生细菌的鉴定和促生特性研究[J]. 微生物学通报, 2023, 50(1):218-234.
[17]	王凤婷, 王岩, 孙颖, 等. 耐盐碱土曲霉SYAT-1的分离鉴定及抑制植物病原真菌特性研究[J]. 生物技术通报, 2023, 39(2):203-210. doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0582
[18]	赵廷伟, 彭轶楠, 梁燕, 等. 耐盐碱微生物菌种的筛选鉴定及其功能性与促生性[J]. 微生物学通报, 2022, 49(10):4033-4047.
[19]	王巍琦, 杨磊, 程志博, 等. 干旱区不同类型盐碱地土壤微生物碳源代谢活性研究[J]. 干旱区资源与环境, 2019, 33(6):158-166.
[20]	XU W F, WANG F, ZHANG M, et al. Diversity of cultivable endophytic bacteria in mulberry and their potential for antimicrobial and plant growth-promoting activities[J]. Microbiological research, 2019, 229:126328. doi: 10.1016/j.micres.2019.126328 URL
[21]	NAIR D N, PADMAVATHY S. Impact of endophytic microorganisms on plants, environment and humans[J]. Scientific world journal, 2014, 22:250693.
[22]	YUAN M, HE H, XIAO L, et al. Enhancement of Cd phytoextraction by two Amaranthus species with endophytic Rahnella sp. JN27[J]. Chemosphere, 2014, 103:99-104. doi: 10.1016/j.chemosphere.2013.11.040 pmid: 24314897
[23]	AFZAL I, SHINWARI Z K, SIKANDAR S, et al. Plant beneficial endophytic bacteria: Mechanisms, diversity, host range and genetic determinants[J]. Microbiol res, 2019, 221:36-49. doi: S0944-5013(18)30459-2 pmid: 30825940
[24]	TIAN B Y, CAO Y, ZHANG K Q. Metagenomic insights into communities, functions of endophytes, and their associates with infection by root-knot nematode, meloidogyne incognita, in tomato roots[J]. Sci rep, 2015, 5:17087. doi: 10.1038/srep17087
[25]	马荣琴. 番茄根内生菌分离鉴定、功能特性及基因组学[D]. 福州: 福建师范大学, 2017.
[26]	PANG F, TAO A, AYRA-PARDO C, et al. Plant organ- and growth stage-diversity of endophytic bacteria with potential as biofertilisers isolated from wheat (Triticum aestivum L.)[J]. BMC plant biol, 2022, 22(276):1-16. doi: 10.1186/s12870-021-03391-x
[27]	PANDIT M A, KUMAR J, GULATI S, et al. Major biological control strategies for plant pathogens[J]. Pathogens, 2022, 11(2):273. doi: 10.3390/pathogens11020273 URL
[28]	刘彦超, 张贞明, 金梦军, 等. 紫花苜蓿内生细菌的拮抗作用及优良拮抗菌株的鉴定和生物功能[J]. 草业科学, 2021, 38(10):1998-2007.
[29]	朱録媛, 崔国兵, 孙文达, 等. 甘蔗内生解淀粉芽孢杆菌CGB15的分离、鉴定及生防活性[J]. 微生物学报, 2022, 62(5):1698-1710.

序号	pH	NaCl	Na₂SO₄	Na₂CO₃
1	9	5.0%	1.0%	0
2	9	1.0%	5.0%	0
3	10	5.0%	1.0%	0
4	10	1.0%	5.0%	0
5	10	1.0%	0.5%	0.5%

序号	pH	NaCl	Na₂SO₄	Na₂CO₃
1	9	5.0%	1.0%	0
2	9	1.0%	5.0%	0
3	10	5.0%	1.0%	0
4	10	1.0%	5.0%	0
5	10	1.0%	0.5%	0.5%

培养基名称	来源或配方
蒙金娜有机磷培养基、PKO无机磷培养基、硅酸盐细菌培养基、CAS检测培养基	购买于青岛高科技工业园海博生物技术有限公司
Ashby无氮琼脂培养基(1000 mL)	葡萄糖10.0 g、K₂HPO₄ 0.2 g、K₂SO₄ 0.2 g、NaCl 0.2 g、CaCO₃ 5 g、MgSO₄·7H₂O 0.2 g、琼脂粉18.0 g
蛋白酶检测培养基	A：脱脂奶粉8 g溶于300 mL水中，115℃灭菌10 min；B：琼脂8 g加水定容至300 mL， 121℃灭菌20 min；A与B分别灭菌后混合
纤维素酶活性测定平板(1000 mL)	蛋白胨10 g、酵母粉10 g、羧甲基纤维素钠10 g、NaCl 5 g、KH₂PO₄ 1 g、琼粉脂18 g、pH 7.0
胶体状几丁质制备方法(1000 mL)	NH₄H₂PO₄ 1.0 g、KCl 0.2 g、MgSO₄·7H₂O 0.2 g、1%胶体状几丁质100 mL、琼脂粉20 g、pH 7.0

培养基名称	来源或配方
蒙金娜有机磷培养基、PKO无机磷培养基、硅酸盐细菌培养基、CAS检测培养基	购买于青岛高科技工业园海博生物技术有限公司
Ashby无氮琼脂培养基(1000 mL)	葡萄糖10.0 g、K₂HPO₄ 0.2 g、K₂SO₄ 0.2 g、NaCl 0.2 g、CaCO₃ 5 g、MgSO₄·7H₂O 0.2 g、琼脂粉18.0 g
蛋白酶检测培养基	A：脱脂奶粉8 g溶于300 mL水中，115℃灭菌10 min；B：琼脂8 g加水定容至300 mL， 121℃灭菌20 min；A与B分别灭菌后混合
纤维素酶活性测定平板(1000 mL)	蛋白胨10 g、酵母粉10 g、羧甲基纤维素钠10 g、NaCl 5 g、KH₂PO₄ 1 g、琼粉脂18 g、pH 7.0
胶体状几丁质制备方法(1000 mL)	NH₄H₂PO₄ 1.0 g、KCl 0.2 g、MgSO₄·7H₂O 0.2 g、1%胶体状几丁质100 mL、琼脂粉20 g、pH 7.0

序号	致病类型	菌名
1	苹果轮纹病	Botryosphaeria sp.（梨生囊孢壳菌）
2	黄瓜灰霉病	Botrytis cinerea（灰葡萄孢霉）
3	茄子根腐病	Alternaria sp.（链格孢霉）
4	果树根腐病	Fusarium oxysporum（尖孢镰刀菌）
5	苹果树腐烂病	Valsa sp.（黑腐皮壳菌）
6	西瓜枯萎病	Fusarium oxysporum f.sp. niveum（尖孢镰刀菌西瓜专化型）
7	猕猴桃溃疡病	Pseudomonas syringae pv. actinidiae（丁香假单孢菌猕猴桃变种）
8	番茄青枯病	Ralstonia solanacearum（青枯雷尔氏菌）

耐盐碱番茄内生菌的筛选鉴定及功能研究

Saline-Alkali Tolerant Endophytic Bacteria in Tomato: Screening, Identification and Functional Study

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反应组分	体积/µL	反应步骤	反应温度	反应时间
2×Taq MasterMix	12.5	预变性	95 ℃	5 min
27F (10 µmol/L)	1	变性	95 ℃	1 min	循环32次
1492R (10 µmol/L)	1	退火	55 ℃	30 s
模板	1	延伸	72 ℃	1 min
ddH₂O	9.5	终延伸	72 ℃	10 min

盐碱培养基序号	菌株
1	BFG 2-1、BFG 2-3、BFG 2-5、BFY 2-1、BFY 2-2、BFY 2-3
2	BFY 2-3、BFG 3-3、BFG 3-4、BFG 3-5、BFG 3-8、BFG 3-9、BFG 3-10
3	BFG 2-1、BFY 2-3
4	BFG 2-1、BFG 5-1
5	BFG 6-1

菌株	解有机磷	解无机磷	解钾	固氮	产生长素	产纤维素酶	产铁载体			产蛋白酶
菌株	解有机磷	解无机磷	解钾	固氮	产生长素	产纤维素酶	D/mm	d/mm	D/d	D/mm	d/mm	D/d
BFG 2-1	-	-	-	-	+	-	/	/	/	/	/	/
BFG 2-3	-	+	-	-	+	+	29.8±1.470	12.8±1.470	2.33	21.9±0.800	9.8±1.166	2.23
BFG 2-5	-	-	-	-	-	+	19.4±3.007	8.2±0.980	2.37	18.8±1.166	6.4±1.020	2.94
BFG 3-3	-	+	-	-	-	-	31.6±1.356	15.2±0.400	2.08	/	/	/
BFG 3-4	-	-	-	-	-	-	26.0±1.414	8.8±1.327	2.95	31.2±1.600	18.6±2.871	1.68
BFG 3-5	-	-	-	-	-	-	/	/	/	19.0±1.673	6.5±0.447	2.92
BFG 3-8	-	+	-	-	-	-	39.2±1.470	20.2±3.655	1.94	14.2±1.327	5.2±0.400	2.73
BFG 3-9	+	+	-	+	-	-	/	/	/	/	/	/
BFG 3-10	-	-	-	-	-	-	/	/	/	14.4±1.020	5.8±0.400	2.48
BFG 5-1	-	-	+	-	-	-	/	/	/	13.6±0.800	7.2±0.748	1.89
BFG 6-1	-	-	+	+	-	-	/	/	/	/	/	/
BFY 2-1	-	-	-	-	+	-	/	/	/	8.2±1.470	3.6±0.490	2.28
BFY 2-2	-	-	-	-	+	-	/	/	/	20.8±1.470	7.0±1.095	2.97
BFY 2-3	-	+	-	-	-	-	29.4±0.490	14.2±0.748	2.07	22.6±0.860	10.5±0.632	2.15

病原菌	BFG 2-5	BFG 3-3	BFG 3-5	BFG 3-8	BFG 3-9	BFG 3-10	BFG 5-1	BFY 2-2
苹果轮纹病	-	62.46±1.96	42.31±2.52	32.01±2.07	36.68±2.50	-	56.88±1.67	44.44±1.60
黄瓜灰霉病	-	-	-	-	-	-	22.22±1.88	18.18±0.77
茄子根腐病	-	26.67±1.74	-	-	-	-	20.04±2.42	21.74±2.06
果树根腐病	-	34.78±1.75	25.00±1.47	15.99±0.95	-	-	60.05±3.61	46.90±2.33
苹果树腐烂病	37.49±1.36	60.00±1.80	68.56±3.21	44.13±1.12	50.00±3.52	44.96±2.52	34.94±1.12	13.70±1.25
西瓜枯萎病	-	23.52±3.31	-	-	-	-	18.18±1.60	10.34±0.61
猕猴桃溃疡病	-	+	-	-	-	-	-	-
番茄青枯病	-	+	-	-	-	-	-	-

[1]	杨苔, 于慧颖, 卢立明, 付海燕, 李国良, 代文龙, 刘春光, 杨峰山, 马玉堃. 促生潜力玉米种子内生细菌分离鉴定及发酵条件优化[J]. 中国农学通报, 2023, 39(9): 16-23.
[2]	尧贺敏, 汤梅, 巩雪花, 金梦军, 杨成德. 青海高寒草地牧草拮抗内生细菌的筛选、鉴定及促生功能测定[J]. 中国农学通报, 2023, 39(6): 124-128.
[3]	武明雅, 陈俊强, 马海林, 刘方春, 刘丙花, 刘幸红, 司东霞. 印度梨形孢定殖策略和促生机制研究进展[J]. 中国农学通报, 2023, 39(3): 119-126.
[4]	敖远, 杨成德, 郭庄园, 蔡锋锋, 崔凌霄. 枯草芽孢杆菌262XY2'菌肥对番茄幼苗生长及生理特性的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(3): 42-48.
[5]	魏佩霞, 付海燕, 周双, 刘春光, 吴桐, 杨峰山. 马铃薯晚疫病生防菌研究进展[J]. 中国农学通报, 2023, 39(22): 144-151.
[6]	刘翠兰, 王开芳, 吴德军, 燕丽萍, 李善文, 王芳, 任飞, 王因花. 滨海盐碱胁迫下白蜡无性系生长及生理特性的响应[J]. 中国农学通报, 2022, 38(35): 7-16.
[7]	邢起铭, 金文杰, 周利斌, 李文建, 刘瑞媛, 马建忠. 植物根际促生菌提高植物耐盐性的研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(11): 46-52.
[8]	汪乔, 王祥锋, 郭玉峰, 王丽. 肺形侧耳菌株的遗传差异分析与农艺性状评价[J]. 中国农学通报, 2022, 38(10): 46-52.
[9]	王洪秀, 孙鹏, 安颖, 胡佳, 陈绪涛, 李菁, 魏云辉. 18个茶树菇菌株的亲缘关系分析及农艺性状评价[J]. 中国农学通报, 2022, 38(1): 23-31.
[10]	王占斌, 周暄, 马鑫博, 王靖琳. 药用植物内生真菌的分离及拮抗菌的筛选与鉴定[J]. 中国农学通报, 2022, 38(1): 75-81.
[11]	沙月霞, 李明洋, 伍顺华, 张昂. 微生物菌剂拌土对盐碱地玉米茎基腐病的预防及促生效果[J]. 中国农学通报, 2021, 37(5): 75-82.
[12]	张齐凤, 李永刚, 刘博. 玉米大斑病生防菌的筛选、鉴定及应用研究[J]. 中国农学通报, 2021, 37(5): 83-87.
[13]	范馨月, 张华, 赵继业, 杜子沫, 丛日晨. 绒毛白蜡耐盐碱响应机制的研究进展[J]. 中国农学通报, 2021, 37(28): 28-34.
[14]	张小杰, 周天旺, 王春明, 郭成. 长枝木霉TS-1的分离鉴定、拮抗作用及固体发酵条件初探[J]. 中国农学通报, 2021, 37(27): 105-111.
[15]	唐婕, 陈健鑫, 尼玛此姆, 魏玉倩, 落追, 韩雨庭, 吕则佳, 马焕成, 伍建榕. 栽培墨兰根腐病病原鉴定与生防菌筛选[J]. 中国农学通报, 2021, 37(19): 128-133.