北方石灰性土壤中青霉菌P8(Penicillium oxalicum)活化难溶磷的作用和机理研究

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溶磷微生物是一类参与土壤磷循环的重要微生物类群,它们能够将土壤中的难溶无机磷转化为有效态磷。本文在石灰性土壤上进行了溶磷微生物的筛选,得到了溶磷草酸青霉菌,并进一步对溶磷草酸青霉菌的溶磷效果、溶磷能力、活化土壤难溶磷的种类、对作物生长和磷素吸收的作用、生存能力以及溶磷机理进行了较为系统的研究。取得了以下主要结果: 1.用石灰性土壤样品进行了溶磷微生物的分离筛选,获得了具有较强溶磷作用的青霉菌P8、Pn1和曲霉A6。溶磷能力测定显示,在琼脂培养基上青霉菌P8和Pn1表现较强的溶解骨粉、Ca3(PO42、Ca8H2(PO465H2O、CaHPO4和FePO4的能力,液体培养条件下,能够溶解摩洛哥磷矿石。氮源种类对青霉菌P8和Pn1的溶磷效果有显著影响,硝态氮供应时比铵态氮有较高的溶磷量。分泌有机酸是青霉菌P8溶磷的一个重要因素,不同氮源供应时有机酸的代谢方向迥异,供应铵态氮时青霉菌P8主要分泌苹果酸、乙酸、丙酸、拧橡酸和琥珀酸,而供应硝态氮时则几乎不产生这些有机酸,表明青霉菌P8的溶磷机理不只一种。 2.盆栽条件下,研究了溶磷青霉菌P8对作物生长和磷吸收的影响。结果表明,青霉菌P8能够促进作物生长,提高玉米、花生和油菜的生物量,增强玉米、花生和油菜吸收磷素的能力。同时,接种青霉菌P8提高了花生、玉米和油菜的吸氮量。 3.盆栽条件下,玉米、花生和油菜为供试作物,研究了磷肥施用条件下青霉菌P8对作物生长的影响。结果表明,施用磷肥,第1茬降低了青霉菌P8增加生物量的效果,接种青霉菌P8与磷肥单施的玉米和花生的生物量没有差异,但明显提高了花生和玉米的吸磷量;第2茬接种青霉菌P8显著增加玉米、花生的生物量和吸磷量,磷肥对青霉菌P8已无影响。 4.土壤磷的组分分析显示,青霉菌P8能够溶解土壤中的磷酸八钙和磷酸十钙等难溶磷。土壤的6种无机磷组分中,Ca2-P型磷酸盐变化较大,Fe-P和O-P(闭蓄态磷)变化较小。有效磷较高的1号土壤接种青霉菌P8,种植玉米、花生和油菜的所有土壤的Ca10-P形态磷的含量显著下降,有效磷较低的2号和3号土壤接种青霉菌P8,只有种植花生土壤的Ca10-P形态磷的含量降低。 5.采用盆栽试验研究了不同种类难溶磷在青霉菌P8作用下的生物利用效果。结果表明,青霉菌P8增强了Ca3(PO42和摩洛哥磷矿石(MRP)两种难溶磷的生物有效性,不接种青霉菌P8时Ca3(PO42和摩洛哥磷矿石的生物有效性低。青霉菌P8对难溶磷种类有一定的选择性,对Ca3(PO42、FePO4、开阳磷矿石和摩洛哥磷矿石的活化能力较强,而对晋宁磷矿石和AJPO。活化作用较弱。三种磷矿石中,摩洛哥磷矿石被青霉菌PS活化的效果最好。青霉菌PS溶解难溶磷的效果主要表现在10-60d之间,超过60d溶磷效果下降。 6.为了更好地进行青霉苗PS在土壤中的生命活动、根际定殖、生态效应等方面的研究,应用原生质体再生技术,对草酸青霉菌PS(Penicillium oxalicum)进行了GUS和GFP标记基因的转化。经 GUS 4性检测和荧光显微镜观察,绿色荧光蛋白基因(GFP)和GUS基因己成功地转入青霉菌PS中。GUS基因转化的青霉菌PS,经过一个月6次转接,PS菌株的GUS基因活性稳定表达。GFP转化的青霉菌PS菌株,经过78d的培养,转入的GFP基因有部分丢失,尚有0刀of%-0刀1%的菌株中GFP基因稳定表达。 7.溶磷微生物PS的存活能力研究结果初步表明,温度、水分、作物种类、载体类型等因素对青霉菌PS存活影响较大。温度低、水分含量少有利于青霉菌PS的存活;载体种类以土壤和秸秆为载体中的青霉菌的的存活率较高,草炭的效果较差:土壤灭菌有利于青霉菌PS的存活,青霉菌PS在玉米上的存活率高于花主和油菜。 8.摇床培养条件下,对青霉菌PS的溶磷机理进行了研究。结果显示,青霉菌PS在不同的碳氮营养条件下都能溶磷。它适应的碳源和氮源的种类较广,葡萄糖和秸秆皆可为碳源,尿素、硝酸钠和硫酸按都为可利用氮源。难溶磷种类不同,各种氮源对青霉菌PS的溶磷能力影响不同。磷矿石作为磷源时,尿素是最佳氮源,硝态氮次之,铰态氮较差;磷源为氏(PO山时,铰态氮是最好氮源,溶磷量大于硝态氮,硝态氮又大于尿素。青霉菌PS分泌有机酸、蛋白质、酸性磷酸酶和多糟的数量受供磷水平的显著影响,磷胁迫时分泌量增加,分泌量与有效磷浓度呈高度或中度负相关,这些受有效磷水平影响较大的有机分泌物可能都参与了溶磷过程。难溶磷的种类同样影响青霉菌PS 分泌有机物的数量,在 Ca。(PO。)。、FePO。和 AIPO。三种难溶磷培养基中,青霉菌 PS分泌的有机酸、酸性磷酸酶、蛋白质和多糖数量都高于在水溶性的KH。PO。中的分泌量,增加数倍乃至数十倍。这些物质是磷胁迫诱导的产物,分泌量越高者与溶磷越密切。高效液相色谱测定的有机酸的种类与含量显示,不同氮源种类影响青霉菌分泌有机酸的种类与数量,表明青霉菌PS溶磷作用不只是受有机酸的影响,溶磷途径远非一条。由上述结果可?
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