CN110358697B - 巨大芽孢杆菌及其在促进植物生长中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)及其在促进植物生长中的应用，具体地，本发明首次发现，巨大芽孢杆菌具有促进植物生长和提高植物抗旱性的作用。

Description

巨大芽孢杆菌及其在促进植物生长中的应用
技术领域
本发明涉及微生物领域，具体地，涉及巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)及其在促进植物生长中的应用。
背景技术
在农业上，为了促进植物生长或提高植物抗逆性能，往往使用农用化合物。然而，这些农用化合物往往会造成一定程度的环境污染。
以促进植物生长为例，农业生长阻滞问题极大地影响到农业生产。已发现，使用某些根际促生菌(PGPRs)是可能是解决生物和非生物胁迫下植物生长效率的有效方法之一。
然而，目前其他许多根际促生菌的特性、以及其在植物中促进生长或应对压力的机制还未知，或者促进植物生长和对抗逆性能的改善程度有限。
因此，本领域迫切需要开发能够显著提高植物生长性能和/或显著增强植物抗干旱胁迫能力的菌株或农用制剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够显著提高植物生长性能和/或显著增强植物抗干旱胁迫能力的菌株或农用制剂。
在本发明的第一方面，提供了一种巨大芽孢杆菌，所述巨大芽孢杆菌为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。
在另一优选例中，所述的巨大芽孢杆菌为Bacillus megaterium YC4-R4，保藏号为CGMCC No.14421。
在另一优选例中，所述巨大芽孢杆菌是一种根际促生菌。
在另一优选例中，所述巨大芽孢杆菌来自植物的根际、发酵池、和/或生物反应器。
在本发明的第二方面，提供了一种农用制剂，所述农用制剂包括：
(a)安全有效量的本发明第一方面所述的巨大芽孢杆菌和/或其代谢产物；和
(b)农业上可接受的载体。
在另一优选例中，组分(a)在农用制剂中的含量为每克或每毫升制剂含有1×103CFU至1×107CFU，较佳地1×104个CFU至1×105个CFU。
在另一优选例中，所述农用制剂还包括额外的抗旱剂(如抗旱种衣剂、抗旱保水剂、或抗旱喷洒剂)或其他农用活性成分。
在另一优选例中，所述的农用活性成分选自下组：杀真菌剂、除草剂、杀虫剂、杀线虫剂、杀昆虫剂、植物激活剂、增效剂、植物生长调节剂、杀螨剂。
在另一优选例中，所述农用制剂还包括表面活性剂(如阳离子型、阴离子型、两性、或非离子型表面活性剂)。
在另一优选例中，所述农用制剂的剂型选自下组：溶液剂、乳剂、混悬剂、粉剂、泡沫剂、糊剂、颗粒剂、气雾剂、或其组合。
在本发明的第三方面，提供了本发明第一方面所述巨大芽孢杆菌、或本发明第二方面所述农用制剂的用途，用于制备组合物或制剂，所述组合物或制剂用于促进植物生长。
在另一优选例中，所述促进植物生长，包括促进植物干重、茎长和根长、种子产量、叶片总面积的增加等。
在另一优选例中，所述组合物或制剂还可用于增强植物抗干旱胁迫能力。
在另一优选例中，所述增强植物抗干旱胁迫能力，包括增加植物鲜重、提高光合作用效率等。
在另一优选例中，所述植物包括苔藓、蕨类、裸子植物、单子叶植物和双子叶植物。
在另一优选例中，所述的植物包括农业植物、园艺植物、林业植物。
在另一优选例中，所述的植物包括木本植物、草本植物。
在另一优选例中，所述的植物包括完整的植株、器官(如根、茎、叶、枝、花、果实、种子)、组织(如愈伤组织)、或细胞。
在另一优选例中，所述的植物选自下组：禾本科、菊科、百合科、十字花科、蔷薇科、豆科、茶科、梧桐科、松科、胡桃科、胡椒科、木兰科、杜鹃花科、猕猴桃科、葡萄科、秋海棠科、凤梨科、银杏科、八角茴香科、姜科、石榴科、夹竹桃科、小檗科、芸香科、茄科、柏科、冬青科、棕榈科植物、或其组合。
在另一优选例中，所述植物选自下组：拟南芥、烟草、棉花、生菜、水稻、小麦、玉米、花生、高粱、燕麦、黑麦、甘蔗、大豆、马铃薯、荞麦、胡椒、葡萄、梨、苹果、香蕉、人参、番茄、辣椒、茄子、花椰菜、大白菜、油菜、黄瓜、西瓜、洋葱、向日葵、百合、玫瑰、菊花、牡丹、康乃馨、樟树、梧桐、松树、或其组合。
在另一优选例中，所述植物为辣椒、番茄、拟南芥。
在本发明的第四方面，提供了一种本发明第二方面所述农用制剂的制法，包括步骤：
将本发明第一方面所述巨大芽孢杆菌和/或其代谢产物与植物培养中可接受的载体基质混合，从而形成本发明第二方面所述的农用制剂。
在另一优选例中，所述制法还包括与有助于保持巨大芽孢杆菌活力的物质(如保护剂)混合的步骤。
在另一优选例中，所述有助于保持巨大芽孢杆菌活力的物质(如保护剂)选自下组：半胱氨酸、谷胱甘肽、丁基羟基茴香醚、二丁基甲基甲苯、生育酚、竹叶抗氧化物、D-异抗坏血酸及其钠盐、抗坏血酸钠、抗坏血酸钙、磷脂、维生素C(抗坏血酸)、维生素E、或其组合。
在本发明的第五方面，提供了一种生产本发明第二方面所述的农用制剂的方法，包括步骤：
(i)将本发明第一方面所述的巨大芽孢杆菌与农业上可接受的载体进行混合，从而制得本发明第二方面所述的农用制剂。
在另一优选例中，在步骤(i)之前，将所述巨大芽孢杆菌进行扩增培养，并将其和/或其代谢产物从培养物中分离。
在另一优选例中，在步骤(i)之前，还包括将上一步骤获得的所述培养产物或所述巨大芽孢杆菌菌体和/或其代谢产物与有助于保持巨大芽孢杆菌活力的物质(如保护剂)混合的步骤。
在本发明的第六方面，提供了一种促进植物生长的方法，给植物施用本发明第二方面所述的农用制剂。
在另一优选例中，所述的施用选自下组：喷洒、浇灌、滴灌、喷雾、包被、注射或本领域的普通技术人员已知的其他方法。
在另一优选例中，所述的施用可一次性施用、重复施用或连续施用。
在另一优选例中，所述的施用剂量为每克或每毫升制剂含有1×103CFU至1×107CFU，较佳地1×104CFU至1×105CFU。
在另一优选例中，所述的施用时间可以在植物的生命周期的任一点施用，包括种子萌发之前或萌发之后。
在另一优选例中，所述的施用方法为施用于植物、植物种子、或围绕植物或种子的土壤中。
在另一优选例中，所述植物包括苔藓、蕨类、裸子植物、单子叶植物和双子叶植物。
在另一优选例中，所述的植物包括农业植物、园艺植物、林业植物。
在另一优选例中，所述的植物包括木本植物、草本植物。
在另一优选例中，所述的植物包括完整的植株、器官(如根、茎、叶、枝、花、果实、种子)、组织(如愈伤组织)、或细胞。
在另一优选例中，所述的植物选自下组：禾本科、菊科、百合科、十字花科、蔷薇科、豆科、茶科、梧桐科、松科、胡桃科、胡椒科、木兰科、杜鹃花科、猕猴桃科、葡萄科、秋海棠科、凤梨科、银杏科、八角茴香科、姜科、石榴科、夹竹桃科、小檗科、芸香科、茄科、柏科、冬青科、棕榈科植物、或其组合。
在另一优选例中，所述植物选自下组：拟南芥、烟草、棉花、生菜、水稻、小麦、玉米、花生、高粱、燕麦、黑麦、甘蔗、大豆、马铃薯、荞麦、胡椒、葡萄、梨、苹果、香蕉、人参、番茄、辣椒、茄子、花椰菜、大白菜、油菜、黄瓜、西瓜、洋葱、向日葵、百合、玫瑰、菊花、牡丹、康乃馨、樟树、梧桐、松树、或其组合。
在另一优选例中，所述植物为辣椒、番茄、拟南芥。
在本发明的第七方面，提供了本发明第一方面所述巨大芽孢杆菌、或本发明第二方面所述农用制剂的用途，用于制备组合物或制剂，所述组合物或制剂用于提高植物抗旱性。
在另一优选例中，所述组合物或制剂用于促进植物生长。
在另一优选例中，所述促进植物生长，包括促进植物干重、茎长和根长、种子产量、叶片总面积的增加。
在本发明的第八方面，提供了一种提高植物抗旱性的方法，将本发明第一方面所述巨大芽孢杆菌、或本发明第二方面所述农用制剂施用于植物、植物的种子、或围绕植物或该种子的土壤中。
在另一优选例中，所述的施用选自下组：喷洒、浇灌、滴灌、喷雾、包被、注射或本领域的普通技术人员已知的其他方法。
在另一优选例中，所述的施用可一次性施用、重复施用或连续施用。
在另一优选例中，所述的施用剂量为每克或每毫升制剂含有1×103CFU至1×107CFU，较佳地1×104个CFU至1×105个CFU。
在另一优选例中，所述的施用时间可以在植物的生命周期的任一点施用，包括种子萌发之前或萌发之后。
在另一优选例中，所述的施用方法为施用于植物、植物种子、或围绕植物或种子的土壤中。
在另一优选例中，所述植物包括苔藓、蕨类、裸子植物、单子叶植物和双子叶植物。
在另一优选例中，所述的植物包括农业植物、园艺植物、林业植物。
在另一优选例中，所述的植物包括木本植物、草本植物。
在另一优选例中，所述的植物包括完整的植株、器官(如根、茎、叶、枝、花、果实、种子)、组织(如愈伤组织)、或细胞。
在另一优选例中，所述的植物选自下组：禾本科、菊科、百合科、十字花科、蔷薇科、豆科、茶科、梧桐科、松科、胡桃科、胡椒科、木兰科、杜鹃花科、猕猴桃科、葡萄科、秋海棠科、凤梨科、银杏科、八角茴香科、姜科、石榴科、夹竹桃科、小檗科、芸香科、茄科、柏科、冬青科、棕榈科植物、或其组合。
在另一优选例中，所述植物选自下组：拟南芥、烟草、棉花、生菜、水稻、小麦、玉米、花生、高粱、燕麦、黑麦、甘蔗、大豆、马铃薯、荞麦、胡椒、葡萄、梨、苹果、香蕉、人参、番茄、辣椒、茄子、花椰菜、大白菜、油菜、黄瓜、西瓜、洋葱、向日葵、百合、玫瑰、菊花、牡丹、康乃馨、樟树、梧桐、松树、或其组合。
在本发明的第九方面，提供了一种植物种子包衣剂，所述包衣剂包括本发明第一方面所述的巨大芽孢杆菌。
在本发明的第十方面，提供了一种对植物种子进行包衣的方法，所述方法包括本发明第九方面所述的包衣剂。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1显示了将拟南芥用巨大芽孢杆菌YC4-R4处理14天后的表型与对照的照片。
图2显示了将拟南芥用巨大芽孢杆菌YC4-R4处理14天后的干重(DW)与对照。
图3显示了将拟南芥用巨大芽孢杆菌YC4-R4处理14天后的茎长和根长与对照。
图4显示了将拟南芥用巨大芽孢杆菌YC4-R4处理14天后的种子产量与对照。
图5显示了将辣椒植株用巨大芽孢杆菌YC4-R4处理后的表型和叶片总面积与对照的对比图。
图6显示了本发明菌株YC4-R4对番茄植株的生长促进作用要显著强于同为巨大芽孢杆菌的菌株YC2-S3。
图7显示了本发明菌株YC4-R4在只含蛭石和可溶性磷化合物营养液的条件下对拟南芥的促生作用与对照。
图8显示了本发明菌株YC4-R4对拟南芥植株抗旱能力的增强作用。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，通过大量筛选，首次意外地发现，一种特定的菌株巨大芽孢杆菌YC4-R4具有显著提高植物生长性能，并可显著提高植物抗干旱胁迫能力。实验表明，本发明的巨大芽孢杆菌YC4-R4能够促进植物生长，具体表现如干重增加、茎长和根长增长、种子产量增加、叶片总面积增加等。本发明的巨大芽孢杆菌YC4-R4能够提高植物的抗干旱胁迫能力，具体表现如增加植物鲜重、提高光合作用效率等。在此基础上完成了本发明。
术语
如本文所用，术语“本发明菌株”、“本发明巨大芽孢杆菌YC4-R4”、“巨大芽孢杆菌YC4-R4”可互换使用，指保藏号为CGMCC No.14421的菌株及其传代菌株或衍生菌株。
如本文所用，术语“抗干旱胁迫能力”指在干旱胁迫下生存率提高，或提高植物对水利用率。
如本文所用，术语“抗逆性”包括(但并不限于)：抗干旱胁迫性能、抗盐胁迫性能、或其组合。
巨大芽孢杆菌及其应用
在本发明中，提供一种经筛选的、可显著提高植物生长性能和/或显著提高植物抗干旱胁迫能力的菌株。
本发明的菌株属于巨大芽孢杆菌，命名为YC4-R4。
具体地，巨大芽孢杆菌YC4-R4的生理特性如下：该菌株表征为杆状(细菌形状)细菌，具有约4-5μm细胞长度的革兰氏阳性菌。经过多次不同调节参数下筛选培养，表明该菌株为嗜温性菌株(生长温度范围在15-42℃之间；最佳温度为32℃)，嗜盐性(0-3M，最佳为1M)，pH耐受性(pH 2-9，最佳为6-7)，干旱处理后存活率为4％，对砷，铅，镉等一些重金属以及一些植物免疫化合物具有抗性。并且根据生化检测，该菌株已被确定能够产生吲哚乙酸(IAA)。此外，根据体外试验以及显微镜观察，它已被充分表征为产孢细菌(内生孢子形成)，鞭毛运动和生物膜生产者。同时根据显微镜观察，培养依赖方法和基因检测等，这种菌株应被视为内生菌。根据其基因组的信息，该菌株也可能具有多重药物抗性和抗生素耐药性。该菌株生长的土壤条件范围值如表1所示。
表1.生长的土壤条件范围值
土壤条件 菌株YC4-R4
pH 5-9(8)
盐(NaCl)(M) 0.125-2(0.125)
镉(Cd2+)(mM) <0.25(0.25)
铬(Cr2+)(μg/mL) 2.5-20(20)
钴(Co2+)(mM) 0.25-2(0.25)
铝(Al3+)(mM) 0.25-8(4)
一般氮磷钾肥料(g/L) 0.25-8(0.5)
草甘膦(除草剂)(mL/L) 10-20(20)
噻虫嗪(TMX)(杀虫剂)(mM) 0.0025-0.08(0.02)
多菌灵(CBD)(除真菌蠕虫剂)(mg/mL) 3.125-12.5(6.25)
()–括弧内的值代表最适合YC4-R4生长的土壤条件值
在体外和土壤条件下，显微镜检查结果表明，这种菌株是一种在体外实验和土壤条件下均能形成生物膜的定殖菌株。
巨型芽孢杆菌菌株YC4-R4是从福建省漳浦县盐场的大米草的根际中分离得到的一种耐盐性强的革兰氏阳性菌。YC4-R4对无机磷有增溶作用，并能产生铁载体，这与之前对巨型芽孢杆菌的报道一致。此外，将YC4-R4作为菌剂接种于植物根际，其不仅表现出对植物很强的促生作用同时能够适度增强植物对干旱胁迫的耐受性(未发表)。YC4-R4在各种胁迫环境下都能促进植物生长、在非生物胁迫下形成复杂菌膜并定殖在植物根内部的能力，在多种寄主植物中都能体现。虽然PGPR作用于植物的许多特性和机制未知，但巨型芽孢杆菌菌株YC4-R4在不同的作物中都表现出较好的促生长作用，在此，我们建议将其作为一种植物根际促生菌来应用。
本发明提供了巨型芽孢杆菌YC4-R4在促进植物生长方面的应用。在本发明的一个实施例中，将YC4-R4制成农用制剂，该农用制剂能够促进拟南芥的生长，具体表现如干重增加、茎长和根长增长、种子产量增加等。
农用制剂
可将本发明的活性物质(巨大芽孢杆菌)以常规的方法制备成农用制剂，例如溶液剂、乳剂、混悬剂、粉剂、泡沫剂、糊剂、颗粒剂、气雾剂、用活性物质浸渍的天然的和合成的材料、在多聚物中的微胶囊、用于种子的包衣剂。
这些制剂可用已知的方法生产，例如，将活性化合物与扩充剂混合，这些扩充剂就是液体的或液化气的或固体的稀释剂或载体，并可任意选用表面活性剂即乳化剂和/或分散剂和/或泡沫形成剂。例如在用水作扩充剂时，有机溶剂也可用作助剂。
用液体溶剂作稀释剂或载体时，基本上是合适的，如：芳香烃类，例如二甲苯，甲苯或烷基萘；氯化的芳香或氯化的脂肪烃类，例如氯苯，氯乙烯或二氯甲烷；脂肪烃类，例如环己烷或石蜡，例如矿物油馏分；醇类，例如乙醇或乙二醇以及它们的醚和脂类；酮类，例如丙酮，甲乙酮，甲基异丁基酮或环已酮；或不常用的极性溶剂，例如二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，以及水。
就液化气的稀释剂或载体时，指的是在常温常压下将成为气体的液体，例如气溶胶推进剂，如卤化的烃类以及丁烷，丙烷，氮气和二氧化碳。
固体载体可用研磨的天然矿物质，例如高岭土，粘土，滑石，石英，活性白土，蒙脱土，或硅藻土，和研磨合成的矿物质，例如高度分散的硅酸，氧化铝和硅酸盐。供颗粒用的固体载体是碾碎的和分级的天然锆石，例如方解石，大理石，浮石，海泡石和白云石，以及无机和有机粗粉合成的颗粒，和有机材料例如锯木屑，椰子壳，玉米棒子和烟草梗的颗粒等。
非离子的和阴离子的乳化列可用作乳化剂和/或泡沫形成剂。例如聚氧乙烯-脂肪酸酯类，聚氧乙烯-脂肪醇醚类，例如烷芳基聚乙二醇醚类，烷基磺酸酯类，烷基硫酸酯类，芳基磺酸酯类以及白蛋白水解产物。分散剂包括，例如木质素亚硫酸盐废液和甲基纤维素。
在制剂中可以用粘合剂，例如羧甲基纤维素和以粉末，颗粒或乳液形式的天然和合成的多聚物，例如阿拉伯胶，聚乙烯基醇和聚乙烯醋酸酯。
可以用着色剂例如无机染料，如氧化铁，氧化钻和普鲁士蓝；有机染料，如有机染料，如偶氮染料或金属钛菁染料；和用痕量营养剂，如铁，猛，硼，铜，钴，铝和锌的盐等。
在本发明中，所述“农用制剂”通常是农用植物生长调节剂，其含有巨大芽孢杆菌的活性成分；以及农业上可接受的载体。
如本文所用，所述“农业上可接受的载体”是用于将本发明的巨大芽孢杆菌传送给植物的农药学上可接受的溶剂、悬浮剂或赋形剂。载体可以是液体或固体。适用于本发明的农业上可接受的载体选自下组：水、缓冲液、DMSO、表面活性剂如Tween-20、或其组合。任何本领域技术人员已知的农业上可接受的载体均可用于本发明中。
本发明的农用制剂可与其他促生剂制成一种混合物存在于它们的商品制剂中或从这些制剂制备的使用剂型中，这些其他的促生剂包括(并不限于)：促生种衣剂、促生保水剂、或促生喷洒剂等。
此外，本发明的农用制剂也可与增效剂制成一种混合物存在于它们的商品制剂中或从这些制剂制备的使用剂型中，这些增效剂是提高活性菌作用的化合物，由于活性菌本身有活性，也可不必加增效剂。
本发明所述的农用制剂的剂型可以是多种多样的，只要能够使活性成分有效地到达植物体内的剂型都是可以的，从易于制备和施用的立场看，优选的农用制剂包括喷雾剂、溶液制剂或包衣剂。
本发明所述的农用制剂通常含有1×103个CFU/g至1×107个CFU/g，较佳地1×104个CFU/g至1×105个CFU/g的本发明菌株。商品制剂或使用剂型中的本发明菌株的浓度可在广阔的范围内变动。
此外，在本发明的农用制剂中还可以含有其他农用化合物(包括有机肥)或农用菌株。其中，代表性的农用化合物包括(但并不限于)N、P、K等元素的化肥化合物、杀虫剂、除草剂等，代表性的菌株包括其他有助于提高植物生长性能和/或抗逆性的菌株，例如固氮菌。
菌种保藏
本发明的菌种巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium YC4-R4(与保藏名称相同)已于2017年7月13日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏(CGMCC)，地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号：CGMCC No.14421。
本发明的主要优点包括：
1)本发明所述的巨型芽孢杆菌YC4-R4在促进植物生长方面有显著的效果。将YC4-R4制成农用制剂，该农用制剂能够促进植物的生长，具体表现如干重增加、茎长和根长增长、种子产量增加、叶片总面积的增加等。本发明所述的巨大芽孢杆菌YC4-R4促进植物生长的能力，显著高于各种不同的细菌，也显著优于芽孢杆菌属的其它一些菌种。
2)本发明所述的巨型芽孢杆菌YC4-R4在增强植物抗干旱胁迫方面有显著的效果。将YC4-R4制成农用制剂，该农用制剂能够增强植物的抗干旱胁迫能力，具体表现为增加植物鲜重、提高光合作用效率等。
3)该菌剂对土壤无任何毒副作用，可降低农业生产中农药、化肥的使用量，减少农业面源污染，对改善农田土壤生态环境，提高农产品品质具有重要意义，且能够降低生产成本，适于大面积推广使用。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等人，分子克隆：实验室手册(New York:Cold Spring HarborLaboratory Press,1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
如无特别说明，实施例所用的材料和试剂均为市售产品。
实施例1：巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium YC4-R4的根际促生实验数据
为了验证菌株的促生长作用，本实施例在基于Vilchez等人2016年实验方法基础的改进上开展。
1.拟南芥的种植
将用筛子筛过的蔬菜基质和蛭石按体积比3:1装满0.4升的植物生长盆中，每个盆中移入5株野生型Col-0的拟南芥幼苗或1株微型汤姆番茄幼苗(萌发后不到7天的幼苗)。
2.YC4-R4菌株的扩增培养
将YC4-R4的单克隆菌株接种于LB培养基(10克胰蛋白胨/L，5克酵母膏/L和10克氯化钠/L)中,37℃，200rpm过夜培养直至OD600＝1)。
3.载体基质的制备
载体基质用0.45％(w/v)的NaCl溶液和50ml接种菌株(步骤2制备的菌液，约1×105CFU/ml)处理，同时用0.45％(w/v)的NaCl溶液处理的载体基质作为对照。
4.载体基质的施用和拟南芥的培养
每种处理条件至少包含三个重复，之后转移到植物光照培养间，保持土壤湿度在60％以上，生长室条件应保持在22℃，光照周期为16-8小时。
5.结果
处理两周后，通过比较植株干重(DW)，叶数，茎长，根长和种子产量等相应指标，来观察根际促生菌的生长促进效应。
结果如图1-4所示。
如图1所示，YC4-R4处理过的植株生长更为茂盛。
如图2所示，YC4-R4处理过的植株干重为80-100mg的范围，相比于对照的30-40mg增加了一倍。
如图3所示，YC4-R4处理过的植株茎秆长为35-38cm，而对照的茎秆长为28-30cm，茎秆长度增量为16.7％-35.7％。YC4-R4处理过的根长为14-18cm，而对照的根长为8-12cm，根长增量为16.7％-125％。
如图4所示，YC4-R4处理过的植株的种子产量为500-600mg/植株，而对照的种子产量为280-400mg/植株，种子产量增量为25％-114％。综上，用YC4-R4处理过的拟南芥植株，相对于对照，在干重、茎秆长、根长和种子产量方面均有显著增加，即，YC4-R4对于拟南芥植株的生产有促进作用。
实施例2：巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium YC4-R4的定植能力测试
YC4-R4作为植物生长促进根际细菌(PGPR)候选菌株，本实施例测试了该菌株的定殖能力。
初始的体外研究表明，24小时后，该菌株能够在表面无菌根系的定殖率为104CFU/g根，而在非无菌土壤条件下，接种48小时后的定殖率约为104-105CFU/g根。
在体外和土壤条件下，显微镜检查结果表明这种菌株是一种在体外实验和土壤条件下均能形成生物膜的定殖菌株。在接种侵染的24-48小时内能够清楚地检测到生物膜结构，而这是共生过程的主要接触和定殖机制之一。
实施例3：巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium YC4-R4处理后拟南芥(Col-0)的转录组差异分析
在拟南芥(Col-0)中处理9天后，通过比较前后9天的转录组数据，接种该菌株的的植株在细胞扩增，细胞壁结构化，铁转运和代谢过程相关的植物激素等基因均有上调。且所有上调基因均包含在微生物介导的生长促进过程中上调的基因库中。
另一方面，与防卫、生长和发育控制或衰老相关的一些机制相关基因也显著下调，如涉及乙烯控制的ERF家族基因或与矮化和延迟开花有关，负责植株生长和发育的基因(DDF1)。
这些结果表明根际促生菌能通过对生长机制更有效地控制来促进植株植株生长发育更大株型的表型。如实施例1所示，最终结论表明，与未经接种(对照)条件相比，根际促生菌能够促进一般植物生长，并可增加种子产量等。
实施例4：巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium YC4-R4对辣椒的促生作用
本实施例采用与实施例1相同的步骤，将巨大芽孢杆菌YC4-R4和不加菌液的对照同时施用在辣椒植株的生长中。
结果如图5所示，使用了巨大芽孢杆菌YC4-R4的辣椒植株的生长相较于对照明显地更加茂盛。其中YC4-R4处理过的辣椒植株单株叶片总面积达到了70cm2/株，而对照的植株单株叶片总面积只有50cm2/株，单株叶片总面积增量为40％，即，YC4-R4对辣椒植株的生长有促进作用。
实施例5：巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium YC4-R4与巨大芽孢杆菌YC2-S3对植物促生的对比实验
本实施例采用与实施例1相同的步骤，将巨大芽孢杆菌YC4-R4与同为巨大芽孢杆菌属的巨大芽孢杆菌YC2-S3分别与不加菌液的对照同时施用在番茄植株的生长中。
结果如图6所示，施用了巨大芽孢杆菌YC4-R4的番茄菌株的生长相较于对照明显地更加茂盛；而施用了巨大芽孢杆菌YC2-S3的番茄菌株的生长相较于对照并没有显著的变化。因此，巨大芽孢杆菌YC4-R4对于番茄植株生长的促进作用显著高于同为芽孢杆菌属的巨大芽孢杆菌YC2-S3。
实施例6：巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium YC4-R4在只含蛭石和可溶性磷化合物营养液的条件下对拟南芥的促生作用的测试
本实施例采用与实施例1相同的步骤，将实施例1中体积比3:1的“蔬菜基质和蛭石”替换为“蛭石(不含磷元素)+含可溶性磷化合物的营养液”，在此条件下测试巨大芽孢杆菌相较于对照对于拟南芥的促生作用。
结果如图7所示，施用了巨大芽孢杆菌YC4-R4的拟南芥植株的生长相较于对照明显地更加茂盛。
由于在本实验条件下，排除了因不溶性有机磷的增溶因素，因此，该实验说明了本发明的巨大芽孢杆菌YC4-R4是能够通过与使得有机磷增溶不相关的机制促进植物生长。
实施例7：巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium YC4-R4增强拟南芥植株的抗旱能力
本实施例采用与实施例1相同的步骤，在干旱条件下测试巨大芽孢杆菌相较于对照对于拟南芥的抗旱作用。
结果如图8所示，施用了巨大芽孢杆菌YC4-R4的拟南芥植株的抗旱能力相较于对照明显地得到增强，具体表现为，在经过11天的干旱处理后，对照的植株平均鲜重0.198克，而YC4-R4处理后的植株平均鲜重为0.84克，是对照植株的4.2倍。光合作用效率方面，从干旱处理8天开始，YC4-R4处理后的植株表现出了显著高于对照植株的光合作用效率，并且随着干旱时间的增长，YC4-R4对植物的光合作用效率保护更加明显，其增量从第8天的30.7％进一步提高到第11天的391.4％。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (24)

1.一种巨大芽孢杆菌，其特征在于，所述巨大芽孢杆菌为巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium YC4-R4，保藏号为CGMCC No. 14421。
2.一种农用制剂，其特征在于，所述农用制剂包括：
(a)安全有效量的权利要求1所述的巨大芽孢杆菌；和
(b)农业上可接受的载体。
3.如权利要求2所述的农用制剂，其特征在于，组分(a)在农用制剂中的含量为每克或每毫升制剂含有1×103CFU至1×107CFU。
4.如权利要求3所述的农用制剂，其特征在于，组分(a)在农用制剂中的含量为每克或每毫升制剂含有1×104个CFU至1×105个CFU。
5.一种权利要求1所述巨大芽孢杆菌、或权利要求2所述农用制剂的用途，其特征在于，用于制备组合物或制剂，所述组合物或制剂用于促进植物生长，所述促进植物生长，包括促进植物干重、茎长和根长、种子产量、叶片总面积的增加。
6.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述组合物或制剂还可用于增强植物抗干旱胁迫能力。
7.如权利要求6所述的用途，其特征在于，所述增强植物抗干旱胁迫能力，包括增加植物鲜重、或提高光合作用效率。
8.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述植物包括苔藓、蕨类、裸子植物、单子叶植物和双子叶植物。
9.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述的植物包括完整的植株。
10.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述的植物选自下组：禾本科、菊科、百合科、十字花科、蔷薇科、豆科、茶科、梧桐科、松科、胡桃科、胡椒科、木兰科、杜鹃花科、猕猴桃科、葡萄科、秋海棠科、凤梨科、银杏科、八角茴香科、姜科、石榴科、夹竹桃科、小檗科、芸香科、茄科、柏科、冬青科、棕榈科植物、或其组合。
11.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述植物为拟南芥、烟草、棉花、生菜、水稻、小麦、玉米、花生、高粱、燕麦、黑麦、甘蔗、大豆、马铃薯、荞麦、胡椒、葡萄、梨、苹果、香蕉、人参、番茄、辣椒、茄子、花椰菜、大白菜、油菜、黄瓜、西瓜、洋葱、向日葵、百合、玫瑰、菊花、牡丹、康乃馨、樟树、梧桐、松树、或其组合。
12.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述植物为辣椒、番茄、拟南芥。
13.一种权利要求2所述农用制剂的制法，其特征在于，包括步骤：
将权利要求1所述巨大芽孢杆菌与植物培养中可接受的载体基质混合，从而形成权利要求2所述的农用制剂。
14.一种生产权利要求2所述的农用制剂的方法，其特征在于，包括步骤：
(i)将权利要求1所述的巨大芽孢杆菌与农业上可接受的载体进行混合，从而制得权利要求2所述的农用制剂。
15.一种促进植物生长的方法，其特征在于，给植物施用权利要求2所述的农用制剂。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述的施用选自下组：喷洒、浇灌、滴灌、喷雾、包被、注射。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述的施用可一次性施用、重复施用或连续施用。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述的施用剂量为每克或每毫升制剂含有1×103CFU至1×107CFU。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述的施用剂量为每克或每毫升制剂含有1×104CFU至1×105CFU。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述的施用时间可以在植物的生命周期的任一点施用，包括种子萌发之前或萌发之后。
21.一种权利要求1所述巨大芽孢杆菌、或权利要求2所述农用制剂的用途，其特征在于，用于制备组合物或制剂，所述组合物或制剂用于提高植物抗旱性。
22.一种提高植物抗旱性的方法，其特征在于，将权利要求1所述巨大芽孢杆菌、或权利要求2所述农用制剂施用于植物、植物的种子、或围绕植物或该种子的土壤中。
23.一种植物种子包衣剂，其特征在于，包括权利要求1所述的巨大芽孢杆菌。
24.一种对植物种子进行包衣的方法，其特征在于，所述方法包括权利要求23所述的包衣剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111172066B (zh) * 2020-01-06 2022-07-01 河南新仰韶生物科技有限公司 一株巨大芽孢杆菌及其应用
CN111362751B (zh) * 2020-04-24 2022-07-12 山东省现代中药研究院有限公司 一种人参专用的复合微生物抗病促生菌肥及其制备方法
CN113349223A (zh) * 2021-07-01 2021-09-07 黑龙江佳星农业科技开发有限公司 一种植物微生物拌种剂及其使用方法
CN114196571B (zh) * 2021-11-11 2023-05-26 扬州大学 一株缓解植物干旱胁迫的巨大芽孢杆菌及其应用
CN116018954B (zh) * 2022-10-19 2023-11-17 江苏省农业科学院 一种饲草高粱-巨大芽孢杆菌共生体良种繁育方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10602743B2 (en) * 2012-08-14 2020-03-31 Marrone Bio Innovations, Inc. Method of inducing drought/salt tolerance using Bacillus megaterium
CN103992963B (zh) * 2014-03-19 2016-06-22 南京博农生物科技有限公司 一种巨大芽孢杆菌及其应用
CN104762228B (zh) * 2015-01-09 2018-08-10 江苏大学 一种源于象草的巨大芽孢杆菌及其用途
CN104928212B (zh) * 2015-06-03 2018-04-27 华南农业大学 巨大芽孢杆菌x3及其制备方法、应用
CN106520630B (zh) * 2016-12-14 2019-09-13 南京秦邦吉品农业开发有限公司 一种巨大芽孢杆菌qbjp-f6及其应用
CN107593769B (zh) * 2017-08-24 2020-04-14 暨南大学 巨大芽孢杆菌yjb3在促进植物生长和生防中的应用
CN107488618B (zh) * 2017-09-30 2020-06-23 南京农业大学 巨大芽孢杆菌h3及其在促进作物生长和减少作物吸收重金属的应用

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