CN104762226B - 一种博罗中慢生根瘤菌及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种博罗中慢生根瘤菌及其应用。博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741,该菌于2014年10月17日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),地址:中国武汉武汉大学,保藏编号为CCTCC NO:M 2014491。本发明是从黑木相思根瘤中分离筛选出的博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741,该菌株能与黑木相思(Acacia melanoxylon)、网脉相思(Acacia aneura)、南洋楹(Albizia falcataria)和银合欢(Leucaena leucocephala)等共生结瘤,具有较强的抗逆性,在固氮微生物菌剂和生物有机肥生产中具有广阔的应用前景。
Description
技术领域:
本发明属于微生物领域,具体涉及一种增城中慢生根瘤菌及其应用。
背景技术:
空气中约有78%的氮气,而仅有部分微生物能够固定游离态的氮,然后转化成化合态氮才能够被动植物吸收利用,也就是所说的生物固氮。为了提高经济效益,化学氮肥在农林牧业生产中得到了广泛应用。但是化肥的应用造成了大量的能源消耗、水土污染,甚至破坏了生态平衡。近年来,环境问题已是全球关注的重点,国家也提出了可持续发展战略方针,为了改善生存条件、维持生态平衡,生物固氮这种无污染且高效的固氮方式日益受到重视。林业在保持水土、防风固沙以及改善土壤等方面都有重要作用,林业树种的栽培也引起了广泛关注。但是树种的生长周期较长,立地条件复杂,施肥较困难,所以研究者希望通过生物固氮来为其提供所需氮源,提高林木生长速率,增加经济效益。
随着环保意识的深入人心,生物制剂与化工产品相比具有无污和经济效益较高等特点,因此广受青睐。一些树种的种植栽培很大程度上依赖根瘤菌提供的氮源,所以研究和开发微生物肥料是林业发展的必要举措。
相思树种(Acacia)是我国除台湾相思是原产的之外,其他树种均是国外引进。它具有生长快、适应性强、耐干旱、耐贫瘠、可以与根瘤菌形成固氮共生体等特点,可用于改良土壤和木材制造等。目前在广西、福建、广东和海南等地进行了规模化种植,创造了良好的经济效益,同时在生态环境建设中发挥了重要作用。选择合适的根瘤菌制作菌肥是提高林业生产、创造经济价值和改善生态环境的重要环节。
微生物肥料制作的关键在于菌种。目前限制我国微生物肥料行业发展的瓶颈是优良菌株的选育问题。林业生产迫切需求固氮能力强、抗逆性强的微生物肥料生产用菌株。
发明内容:
本发明的目的是提供一种能够与黑木相思、网脉相思、南洋楹和银合欢形成有效固氮根瘤的新菌种—博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741,该菌于2014年10月17日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),地址:中国武汉武汉大学,保藏编号为CCTCC NO:M 2014491。
本发明是从黑木相思根瘤中分离筛选出的博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobiumboluoense)RITF741,该菌株能与黑木相思(Acacia melanoxylon)、网脉相思(Acaciaaneura)、南洋楹(Albizia falcataria)和银合欢(Leucaena leucocephala)等共生结瘤,具有较强的抗逆性,在固氮微生物菌剂和生物有机肥生产中具有广阔的应用前景。
本发明的Mesorhizobium boluoense RITF741于2014年10月17日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),地址:中国武汉武汉大学,保藏编号为CCTCC NO:M 2014491。
附图说明:
图1是博罗中慢生根瘤菌的16S rRNA与参比菌株的系统发育树。
图2是采用最大似然法构建的博罗中慢生根瘤菌的持家基因recA,glnII和atpD的序列系统发育树。
图3是博罗中慢生根瘤菌RITF741的氧化酶还原反应。
图4是API 50CH测定博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741的生理生化 反应。
图5是黑木相思幼苗接种博罗中慢生根瘤菌RITF741的结瘤情况。
具体实施方式:
以下实施例是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
YMA培养基:甘露醇10.0g,谷氨酸钠0.5g,K2HPO40.5g,MgSO4·7H2O 0.2g,NaCl0.01g,酵母粉0.5g,琼脂粉17g,蒸馏水1000mL,pH 7.0。灭菌备用。
Jensen’s无氮营养液:K2HPO40.05g,NaCl 0.05g,MgSO4·7H2O 0.05g,CaHPO40.25g,FeCl30.05g,1mL微量元素溶液(H3BO32.86g/L,MnSO4·H2O 2.08g/L,ZnSO4·7H2O 0.022g/L,CuSO4·7H2O 0.08g/L,NaMoO40.11g/L),蒸馏水1000mL。灭菌备用。
实施例1:博罗中慢生根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909的分离与鉴定
一、根瘤菌的分离
菌株分离自广东省惠州市和增城市黑木相思的根瘤。根瘤用自来水冲洗干净表面泥沙,于95%酒精浸泡30秒后,放入0.1%升汞溶液中表面消毒5分钟,无菌水冲洗8次。将经表面消毒后的根瘤放在两片无菌载玻片之间,用力挤压使根瘤破碎,用无菌接种针沾取根瘤液在YMA平板上划线,28~30℃恒温培养箱培养至菌落出现,挑取典型菌落纯化及鉴定。由此纯化得到根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909。
二、根瘤菌的鉴定
从以下几个方面鉴定根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909:
1、形态学鉴定
将处于对数生长期,且菌落大小稳定,上述步骤一分离并纯化的根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909进行单菌落状态描述,主要包括菌落的大小、颜色、透明度、湿润度、菌落表面状态、菌落边缘状态。
对于处于对数生长期的根瘤菌,经涂片染色后采用光学显微镜观察菌体的形态。
结果表明,上述步骤一分离纯化的3株根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909为革兰氏阴性杆菌,菌落圆形凸起,乳白色,半透明,表面光滑,边缘整齐。
2、生理生化特征分析
API 50CH和API 20NE用来分析代表根瘤菌RITF741的生理生化特征。如图3和4。
所述根瘤菌的生理生化特征测定结果如下:
根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909的菌落黏稠,边缘整齐。菌株能利用甘氨酸、D-阿拉伯糖、L-阿拉伯糖、D-核糖、D-木糖、L-木糖、D-侧金盏花醇1、D-半乳糖、D-葡萄糖、D-果糖、D-甘露糖、L-鼠李糖、肌醇、山梨醇、熊果苷、七叶灵、D-纤维二糖、D-麦芽糖、D-乳糖、D-密二糖、D-蔗糖、D-海藻糖、D-棉籽糖、木糖醇、D-松二糖、D-来苏糖、D-岩藻糖、L-岩藻糖和D-阿拉伯醇。菌株在赤藻糖醇、L-山梨糖、甲基-αD-吡喃葡萄糖苷、水杨苷、D-龙胆二糖、D-塔格糖、L-阿拉伯糖、5酮葡萄糖酸钾和苹果酸中生长缓慢。但是菌株不能利用甲基-βD吡喃木糖苷、卫矛醇、甲基-αD-吡喃甘露糖苷、N-乙酰葡萄糖胺、苦杏仁苷、菊粉、D-松三糖、淀粉、糖原、葡萄糖酸盐、2酮葡萄糖酸钾、葵酸、己二酸、柠檬酸和苯乙酸。氧化酶还原反应、硝酸盐还原反应和半乳糖苷酶反应为阳性,吲哚反应、葡糖糖酸化反应、精氨酸水解反应、脲酶反应和明胶蛋白酶水解反应均为阴性。
3、16S rRNA序列测定及系统发育分析
常规方法培养根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909,提取菌株的总DNA作为基因扩增模板,以细菌16S rRNA通用引物,27F:5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’,1492R:5’-TACGGTTACCTTGTTACGACTT-3’进行PCR反应。反应程序为:95℃变性1min、56.7℃ 1min、72℃延伸1.5min,共30个循环。DNA测序由英潍捷基(上海)生物技术公司完成,序列拼接及相似性分析使用DNAMAN软件完成,序列比对通过美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库在线完成。
根瘤菌RITF741的16S rRNA基因序列如SEQ ID NO.1所示,用邻接法建树系统发育树(图1),显示了RITF741和其他中慢生根瘤菌种群之间的亲属关系。根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909菌株的3个编码蛋白质的持家基因recA、glnII、atpD系统发育树见图2。根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909菌株与其它中慢生根瘤菌之间的16S rRNA和3个蛋白质编码基因的相似性范围见表1。
表1博罗中慢生根瘤菌种内及与其它代表菌株间的基因的相似性
4、DNA同源性分析
利用常规方法大量提取3株根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909以及参比菌株DNA。 选取的参比菌株在基因型和表现型方面与供试根瘤菌较为相似,分别是M.shonenseAC39AT、M.abyssinicae AC98cT、M.hawassense AC99bT、M.septentrional SDW014T、M.silamuruense CCBAU 01550T。采用复性速率法对菌株的DNA同源性进行测定。结果见表2。
表2供试根瘤菌与相近参比菌株的DNA同源性
结果表明,所述的3株根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF 909之间的DNA同源性高于73%,而与参比菌株同源性低于60%,属于根瘤菌的新种。根瘤菌RITF741、RITF1220、RITF909的(G+C)mol%含量分别为64.1、63.3、64.1,结果与已报道的中慢生根瘤菌属菌株的(G+C)mol%含量值相似。
5、菌株脂肪酸测定
脂肪酸种类及含量测定采用MIDI Sherlock微生物鉴定系统,根瘤菌RITF741细胞中 含有6种脂肪酸,其中19:0 cyclo ω8c和Summed Feature8含量最高(表3)。
表3 RITF741和相近中慢生根瘤菌的脂肪酸类型
Summed feature 3包含iso-C152-OH和/或C16:1ωv7c(或16:1ω7c/16:1ω6c和/或16:1ω6c/16:1ω7c,当标记为).Summed feature 5包含17:1iso I/anteiso B和/或17:1anteiso B/I I.Summed feature 7包含18:1cis 11/t9/t6和/或18:1trans 9/t6/c11.Summed feature 8包含C18:1ω6c/C18:1ω7。
该数据是用MIDI系统检测所得,数据库为 TSBA6 。菌株: 1, RITF741T; 2,RITF1220; 3,RITF909; 4, M. shonense AC39AT; 5, M. abyssinicae AC98cT; 6, M.hawassense AC99bT; 7, M.septentrional SDW 014T; 8, M. silamuruense CCBAU01550T. -, 未检测到。
鉴于上述形态、生理生化特征、16S rRNA 序列测定及系统发育分析、DNA同源性分析及脂肪酸等结果,将步骤一分离纯化得到的3株根瘤菌鉴定为博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense) 。其中根瘤菌RITF741命名为: 博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741,由于其是模式菌株,其模式菌株名为:博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense sp. nov)RITF741 T,该菌于2014年10月17日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),地址:中国武汉武汉大学,保藏编号为CCTCC NO:M 2014491。
实施例2、博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741接种黑木相思、网脉相思、南洋楹和银合欢的效应
一、菌液培养
将博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741斜面上活化后转入YMA液体培养基,28-30℃摇床振荡培养(转速150转/分钟)至对数生长后期,得到博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741菌液。
二、种子处理与萌发
先用浓硫酸浸泡种子半小时,然后将浓硫酸倒出,再用无菌水洗涤7~8次后,用无菌水浸泡到种子膨胀。将处理过的种子放在无菌培养皿中(内垫无菌滤纸加无菌水保湿),置于30℃培养箱中发芽。
三、接种
苗木采用黑木相思组培苗以及网脉相思、南洋楹和银合欢的种子,基质用Jensen’s无氮水培液拌湿、121℃灭菌1h的1:1(蛭石:珍珠岩),选用直径为1.8cm的试管,试管顶部用锡箔纸包覆。取长势接近的相思组培瓶苗,用蒸馏水将根部琼脂清洗干净后栽种于试管中,每管移栽1株苗,育苗期间按照常规育苗方法管理。移栽1个月后进行接种,每个试管内注入上述博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741菌液(菌体浓度为108CUF/mL)5mL,对照(CK)不接种。试验采用单因素随机区组设计,每个处理10次重复。接种3个月后观察结瘤及生长情况。
三、测定及计算方法
1、统计植株瘤数、瘤重、苗高和鲜重。
2、生物量测定采用植物样品在80℃烘至恒重称干重。
结果如图5和表4所示,黑木相思、网脉相思、南洋楹和银合欢接种博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741后,能促进苗木的结瘤数量。黑木相思接种博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741后可以促进鲜重和生物量提高,比对照分别提高37.42%、17.97%;银合欢接种后对苗高、根长、鲜重以及生物量都有促进作用;南洋楹接种后能促进根长、鲜重和生物量;网脉相思接种后只对鲜重有促进作用。
表4代表豆科植物接种博罗中慢生根瘤菌RITF741后的生长情况
Claims (1)
1.博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741在制备固氮微生物菌剂或生物有机肥中的应用,所述的博罗中慢生根瘤菌(Mesorhizobium boluoense)RITF741,其保藏编号为CCTCC NO:M 2014491。
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