一株党参根际促生长菌的促生长特性及其挥发性物质对农作物生长的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0959

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (30): 123-131.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0959

一株党参根际促生长菌的促生长特性及其挥发性物质对农作物生长的影响

孟静¹^,²(), 张丽慧¹^,², 白变霞¹, 任嘉红¹()

¹ 长治学院生命科学系，山西长治 046011
² 山西师范大学生命科学学院，太原 030000

收稿日期:2022-11-23 修回日期:2023-08-12 出版日期:2023-10-25 发布日期:2023-10-19
通讯作者: 任嘉红，女，1976年出生，云南文山人，教授，博士，研究方向：森林微生物。通信地址：046011 山西省长治市潞州区保宁门东街73号长治学院，Tel：15235535898，E-mail：renjiahong@163.com。
作者简介:
孟静，女，1995年出生，山西朔州人，硕士研究生，研究方向：资源微生物。通信地址：046011 山西省长治市潞州区保宁门东街73号长治学院，Tel：17835096536，E-mail：2681697272@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目“群体感应(QS)介导内生Burkholderia pyrrocinia的生防分子机制”(32071770); 山西省“1331工程”资助项目“太行山药用植物生物肥料工程研究中心”(1331KSC)

Growth Promoting Characteristics of Rhizosphere Growth Promoting Bacteria of Codonopsis pilosula and Effects of Its Volatile Substances on Crop Growth

MENG Jing¹^,²(), ZHANG Lihui¹^,², BAI Bianxia¹, REN Jiahong¹()

¹ Department of Life Sciences, Changzhi College, Changzhi, Shanxi 046011
² School of Life Science, Shanxi Normal University, Taiyuan 030000

Received:2022-11-23 Revised:2023-08-12 Published-:2023-10-25 Online:2023-10-19

摘要/Abstract

摘要：

探讨植物根际促生菌DM11的促生长特性及所产挥发性物质(VOCs)对农作物生长的影响。采用形态、生理生化指标、BIOLOG系统和16S rDNA序列对DM11进行鉴定；通过顶空气相色谱-质谱联用法分析其所产VOCs；利用二分格培养皿法研究VOCs对黄瓜和番茄生长的影响及拮抗作用；并测定菌株促生长特性及对苗的促生长作用。DM11鉴定为塞维瓦尔假单胞菌，具产生长素、嗜铁素、解磷、固氮、耐盐等促生长特性；所产VOCs对黄瓜、番茄生长和诱导系统抗性（ISR）相关指标有促进作用；VOCs种类4种，主要成分1-十一烯对2种农作物具促生长作用，并抑制3种供试病原真菌的生长；黄瓜、番茄幼苗接种DM11后，叶片数、苗高分别增长15.94%、11.63%、7.50%、6.55%。DM11菌株及其所产VOCs具有开发为生物菌剂的潜力。

关键词: 植物根际促生菌, 挥发性物质, 促生作用, 诱导系统抗性, 赛维瓦尔假单胞菌

Abstract:

The growth-promoting characteristics of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) strain DM11 and the effects of volatile compounds (VOCs) produced by DM11 on plant growth were investigated. DM11 was identified by morphological, physiological and biochemical indexes, BIOLOG system and 16s rDNA sequence. The VOCs were analyzed by headspace gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-MS). The antifungal activity and growth-promoting effects on cucumber and tomato of VOCs produced by strain DM11 were studied by the dual culture on two-section of a Petri dish. The growth-promoting characteristics of the strain and its growth-promoting effect on seedlings were determined. DM11 was identified as Pseudomonas thivervalensis, which was shown to produce IAA, siderophore, solubilize insoluble phosphate, fix nitrogen and tolerate salt stress. The VOCs produced by strain DM11 could promote the growth of cucumber and tomato and the indexes related to induced systemic resistance (ISR). There were 4 kinds of VOCs, and the main component 1-undecene could promote the growth of two crops and inhibit the growth of three pathogenic fungi..DM11 can promote the growth of cucumber and tomato, and the number of leaves and seedling height increased by 15.94%, 11.63%, 7.50% and 6.55%, respectively. DM11 strain and its VOCs have the potential to be developed as biological agents.

Key words: plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR), volatile organic compounds (VOCs), promoting growth, induced systemic resistance (ISR), Pseudomonas thivervalensis

孟静, 张丽慧, 白变霞, 任嘉红. 一株党参根际促生长菌的促生长特性及其挥发性物质对农作物生长的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(30): 123-131.

MENG Jing, ZHANG Lihui, BAI Bianxia, REN Jiahong. Growth Promoting Characteristics of Rhizosphere Growth Promoting Bacteria of Codonopsis pilosula and Effects of Its Volatile Substances on Crop Growth[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(30): 123-131.

图/表 14

图1. 基于菌株DM11 16S rDNA及其同源序列构建的系统发育树

图2. DM11菌株解无机磷动力学曲线

图3. DM11菌株产IAA动力学曲线

图4. DM11菌株产嗜铁素动力学曲线

图5. DM11菌株耐盐能力

图6. DM11菌株耐盐能力

农作物	处理	主根长	芽长	侧根数
黄瓜	CK	1.560±0.053	4.109±0.487	9.467±1.642
黄瓜	DM11	2.799±0.454	5.255±0.397	14.067±1.486
番茄	CK	1.829±0.134	4.109±0.487
番茄	DM11	2.595±0.212	5.171±0.609

表1. 2种农作物幼苗根长、芽长和侧根数

图7. 2种农作物幼苗生理指标测定

保留时间/min	面积/%	名称
8.945	0.164	苯乙酮(Acetophenone)
9.397	44.361	1-十一烯(1-Undecene)
11.416	0.703	1H-Indene,1-methylene-
22.210	0.551	2,5-二叔丁基酚(Phenol,2,5-bis(1,1-dimethylethyl)-)

表2. DM11产生的VOCs成分

病原菌	80 µL	100 μL	120 μL	140 μL
香蕉枯萎病菌	4.95±1.93d	23.22±0.54c	76.16±1.42b	94.74±3.26a
尖孢镰刀菌	35.33±1.97d	86.44±0.55c	94.01±1.97b	97.16±0.95a
棉花立枯菌	19.47±2.06d	58.09±2.06c	87.79±2.49b	97.03±2.97a

表3. 不同体积的1-十一烯对3种病原菌的抑菌作用

图8. 1-十一烯对3种病原菌的抑菌作用 A：尖孢镰刀菌；B：香蕉枯萎病菌；C：棉花立枯菌

图9. 1-十一烯对黄瓜、番茄芽长的影响不同小写字母代表P<0.05水平上显著差异

农作物	叶片数/%	苗高/%
黄瓜	15.94±7.08	7.50±4.16
番茄	11.63±7.65	6.55±6.02

表4. 2种农作物幼苗叶片数、苗高

图10. 2种农作物幼苗的盆栽实验 A：黄瓜；B：番茄

参考文献 31

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