酸快生芽孢杆菌‘HS3’培...米花生间作体系中的促生效果_王中华.pdf

酸快生芽孢杆菌酸快生芽孢杆菌 HS3 培养条件的优化及其培养条件的优化及其在玉米花生间作体系中的促生效果在玉米花生间作体系中的促生效果王中华，张辉红，常泸尹，郭慷，张昊鑫，牛兵，姜瑛*（河南农业大学资源与环境学院，河南郑州450002）摘要:【目的目的】高效多功能微生物可以改善作物根际环境，提高肥料利用率。我们筛选并验证了一株多功能促生菌对作物的“增产提质”效应。【方法方法】供试促生菌分离筛选自花生根际土，利用“稀释涂布平板法”获得一株兼具产吲哚乙酸(indoleaceticacid,IAA)、溶有机磷、解钾能力的高效多功能促生菌，结合形态学、生理生化及 16SrDNA 序列分析方法鉴定其种属，通过单因素和正交试验探究其促生能力最佳条件，并将其应用在花生盆栽以及花生玉米大田间作条件下，探究其在实际生产中的应用价值。【结果结果】1)筛选出的菌株登记号为HS3，属于酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler)，其产 IAA、溶有机磷、解钾能力分别达 45.82、2.86 和 19.88mg/L。其最佳产 IAA 能力和解钾能力的培养条件为：初始 pH6、装液量 100mL/250mL、果糖、酵母粉；最大溶有机磷能力的培养条件为 pH6、装液量 100mL/250mL、蔗糖、尿素。2)盆栽试验中，接种HS3后，土壤IAA、有效磷、速效钾含量分别提高了 80.95%、14.24%、70.59%，并显著促进了花生根系和地上部的生长。3)在田间花生玉米间作体系下，接菌处理花生侧土壤 IAA、有效氮、有效磷、速效钾含量分别显著提高了49.06%、22.64%、24.01%、52.89%，单株秕果数和单株秕果重分别显著下降了 54.26%和 47.90%，花生产量显著提高 9.87%；玉米侧土壤 IAA、有效磷、速效钾含量分别显著提高了 67.83%、22.94%、14.17%，玉米穗秃顶长下降了 27.30%，玉米产量显著提高 18.56%。相关性分析结果表明，花生玉米间作田间试验中土壤 IAA、速效磷和速效钾含量均与花生和玉米产量呈显著正相关。【结论结论】筛选得到的一株酸快生芽孢杆菌HS3具有较好的产 IAA、溶有机磷和解钾的功效。接种于土壤中可以有效提高土壤 IAA、速效磷、速效钾含量，进而促进植株的地上部和地下部生长，提高产量。关键词:根际促生菌；花生玉米间作；酸快生芽孢杆菌；吲哚乙酸；溶磷能力；解钾能力Effects of optimal multifunctional growth-promoting bacteria HS3 onmaize and peanut growth in a maize-peanut intercropping systemWANGZhong-hua,ZHANGHui-hong,CHANGLu-yin,GUOKang,ZHANGHao-xin,NIUBing,JIANGYing*(College of Resources and Environment,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)Abstract:【Objective】Multifunctionalmicroorganismsgreatlyimprovecroprhizosphereenvironmentandenhancefertilizerutilizationefficiency.Thisstudyscreenedamultifunctionalgrowth-promotingbacteriaandverifieditsyieldincreasingandqualityimprovingeffectoncrops.【Methods】Growth-promotingbacteriawereisolatedandscreenedfrompeanutrhizospheresoil.Thespecieswereidentifiedbasedonmorphology,physiology,biochemistry,and16SrDNAsequence.Weusedtheplatedilutionmethodtoachievethehighestindole-3-aceticacid(IAA)producingcapacityandorgano-PandKdissolvability.Potandfieldexperimentsofpeanut-maizeintercroppingwereconductedwithandwithoutHS3isolation.【Results】ThestrainHS3belongstoBacillus acidiceler.ItsIAAproduction,organo-PandKsolubilizationcapacitywere45.82mg/L,2.86植物营养与肥料学报2023,29(1):142157doi:10.11674/zwyf.2022217JournalofPlantNutritionandFertilizershttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期：20220425接受日期：20220624基金项目：国家自然科学基金面上项目（42077050）；河南省科技攻关项目（212102110393）。联系方式：王中华E-mail:W；共同第一作者张辉红E-mail:*通信作者姜瑛E-mail:JYmg/L,and19.88mg/L.TheoptimumcultureconditionsforthehighestIAAproductionwere30,32hofinoculation,pH6,100mL/250mLliquidvolume,andfructoseandyeastasCandNsources.Theoptimumcultureconditionsforthehighestorgano-PsolubilitywerepH6,100mL/250mLliquidvolume,andsucroseandureaasCandNsources.ComparedwithnoHS3isolationcontrolinthepotexperiment,HS3isolationtreatmentincreasedthecontentsofIAA,availablePandKby80.95%,14.24%,and70.59%.Italso(P0.05)increasedthegrowthoftherootandshootofthepeanut.Inthefieldexperiments,HS3inoculationimprovedIAA,availableN,availableP,andavailableKcontentinpeanutsoilby49.06%,22.64%,24.01%,52.89%,andIAA,availableP,availableKby67.83%,22.94%,14.17%inmaizesoil,respectively.Asaresult,HS3inoculationdecreasedthenumberandweightofblightedfruitperplantby54.26%and47.90%,respectively,increasedpeanutyieldby9.87%,maizeyieldby18.56%,anddecreasedthebaldlengthofmaizeearby27.30%.TheresultsofcorrelationanalysisshowedthatthesoilIAAcontent,availablephosphorusandavailablepotassiumwerepositivelycorrelatedwithpeanutandmaizeyield.【Conclusions】ThescreenedmultifunctionalprobioticBacillus acidicelerstrainHS3showedtheprospectofimprovingsoilavailablePandreadilyavailableKcontent,andpromotingtheabovegroundandundergroundofplantgrowth.Key words:plantgrowth-promotingrhizobacteria;peanut-cornintercrop;Bacillusacidiceler;IAA;producingcapacity;organo-PandKdissolvability花生(Arachis hypogaeaLinn.)是我国重要的油料作物和经济作物，玉米(Zea maysL.)是集粮食、饲料和工业原料为一体的优势作物，花生与玉米生产在保障粮食安全以及提高家畜养殖的生产效率等方面具有重要的作用和前景12。在作物的栽培过程中，采取科学的间作套种等种植模式，有利于提高作物对自然资源的利用率、高产性和抗逆性34。花生玉米间作是河南省黄泛区一种常见的种植模式，两者间作能够增加作物生物多样性，提高土地、光、水和养分等资源的利用能力56，在共生固氮系统作用下花生可以向玉米转移氮素，进而缓解豆科作物生物固氮的“氮阻遏”作用，同时促进玉米对磷素的吸收，同样玉米也可以改善花生的铁锌营养状况710。常见的间作模式玉米花生玉米的行数为3831112、262 和 24213。然而，在一块田地里同时种植两种作物的管理比单一作物更加复杂，不同的作物对土壤养分往往有着不同的需求，常规施肥下往往难以同时满足两种作物对养分的最适需求。同时，不合理的施肥反而会导致减产，也会对农田环境造成负面影响，引起农业面源污染14。我国人均资源偏低、自然灾害严重，如何优化这一模式，进而提高花生玉米产量和质量是亟待研究的问题。植物根际促生菌(plantgrowth-promotingrhizobacteria，PGPR)是指自由生活在土壤或附生于植物根系的一类可促进植物生长及其对矿质营养的吸收和利用，并能抑制有害微生物的有益菌类15。通常具有生物固氮、溶磷、解钾、分泌吲哚乙酸(indole-3-aceticacid,IAA)、铁载体等促生特性16。根际促生菌作为微生物肥料肥效均衡、绿色无污染，并且在土壤肥力的保持、生态系统平衡的维护上有重要作用。目前关于根际促生菌的筛选、鉴定及其作用机理也有较为深入的研究1719。但有关根际促生菌在实际生产应用中的研究往往停留在实验室或原生作物条件下，能够有效定植在根际环境中并发挥优异促生性能，同时兼具广谱性的优质微生物资源仍比较稀缺20。已有相关研究将根际促生菌应用在茴香(Foeniculum vulgareMill.)/菜豆(Phaseolus vulgarisLinn.)和大豆 Glycine max(Linn.)Merr./玉米间作条件下，均取得了较好的应用效果2122。然而在花生/玉米间作条件下的应用研究却鲜有报道。当下针对间作环境下养分分配不均衡，化学肥料利用率低等问题，主要通过改善间作模式、施肥配比等手段来探究最佳土地当量比2324。在花生玉米间作模式下施用根际促生菌能否提高土壤有效养分含量，同时对两种作物产生促生作用，以达到化肥“减施增效”的目的，值得深入探讨。本研究从砂质潮土花生根际土中筛选一株具有产 IAA 能力，同时兼具溶有机磷、解钾等多种促生功能的根际促生菌，并对其进行鉴定、培养条件优化、花生盆栽促生试验，并在玉米花生间作条件下研究该菌对土壤养分、花生和玉米产量、品质等指标的影响。以期获得一株优异微生物资源，同时为间作条件下根际促生菌的应用开拓新的视野，提供新的理论依据。1期王中华，等：酸快生芽孢杆菌HS3培养条件的优化及其在玉米花生间作体系中的促生效果1431 材料与方法1.1 供试土壤试验所用土样取自河南省郑州市农业农村部华北小麦玉米轮作营养与施肥科学观测试验站。选取几株长势良好的花生，采集根系附近土样，取样深度为 020cm，去除石块、枯枝落叶等杂质，过 2mm筛，分装为两份：一份用于多功能促生菌的筛选，另一份用于土壤基础理化性质的测定，均在 4 下储存。土壤基本性状如下：有机碳 1.91g/kg、全磷0.29g/kg、有效磷 3.44mg/kg、全钾 19.56g/kg、速效钾 20.42mg/kg、pH7.39。1.2 培养基LB 液体培养基：蛋白胨 10.00g，酵母提取物5.00g，氯化钠 10.00g，蒸馏水 1000mL，pH7.007.20，115 灭菌 30min。LB 固体培养基：LB 液体培养基的基础上加琼脂 20.00g/L，其它条件同上。蒙金娜培养基：葡萄糖 10.00g，硫酸铵 0.50g，七水硫酸镁 0.30g，氯化钠 0.30g，氯化钾 0.30g，硫酸亚铁 0.03g，一水硫酸锰 0.03g，蒸馏水 1000mL，115 灭菌 30min。有机磷培养基：在蒙金娜培养基的基础上加酵母膏 0.40g，卵磷脂 0.20g。解钾液体培养基：蔗糖 10.00g，酵母膏 0.50g，硫酸铵 1.00g，磷酸氢二钠 2.00g，七水硫酸镁 0.50g，碳酸钙 1.00g，钾长石粉 1.00g，蒸馏水 1000mL，115 灭菌 30min。无机盐培养基：葡萄糖 10.00g，硫酸铵 2.00g，磷酸二氢钠 0.50g，磷酸氢二钾 0.50g，七水硫酸镁 0.20g，二水氯化钙 0.10g，蒸馏水 1000mL，pH7.00，115 灭菌 30min。1.3 多功能促生菌的筛选及功能鉴定1.3.1菌株的分离纯化将 l0.00g 供试土壤加入装有 90mL 无菌水并带有玻璃珠的 250mL 锥形瓶中，于 30 条件下 150r/min 振荡 20min，取出后静置10min，得到浓度为 0.1g/mL 土壤菌悬液。对此菌悬液依次进行稀释，得到浓度为 102、103、104、105、106g/mL 的菌悬液。分别吸取 100L 稀释梯度为 104、105、106g/mL 的菌悬液均匀涂于 LB 固体培养基上，30 恒温倒置培养 24h，挑取不同类型典型单个菌落，经平板纯化后，编号，4 保存。1.3.2菌株分泌 IAA 能力的测定将分离纯化后的细菌调节至 OD600(表征细菌的生长情况)为 1 的菌悬液，按 1%(V/V)接种量，接种于含有 L-色氨酸(100mg/L)的 LB 液体培养基，于 30、180r/min 条件下培养 24h。1)定性测定25：取 50L 菌悬液滴于白色陶瓷板上，同时加 50LSalkowski 比色液(50mL35%HClO4+1mL0.5mol/LFeCl3)。加入 50L50mg/L 的吲哚乙酸比色液作为阳性对照。白色陶瓷板于室温避光放置 30min 后观察，颜色变红者表示能够分泌IAA。2)定量测定26：对初筛测出的具有分泌 IAA 能力的细菌进行定量测定。将 10mL 菌悬液在 10000r/min 条件下离心 10min，取 2.5mL 上清液备用。采用分析纯 IAA 配置浓度依次为 0、10、20、30、40、50、60g/mL 的 IAA 标准溶液。按 11 的体积比与 Salkowski 比色液混合，室温避光静置 30min，测定 OD530(以不接菌的液体培养基与 Salkowski 比色液的 11 混合溶液为空白对照)。以 IAA 的浓度为横坐标，OD530为纵坐标绘图，即得 IAA 标准曲线，根据标准曲线计算各待测液 IAA 浓度。1.3.3菌株溶磷解钾能力的测定将调节至 OD600为 1 的供试菌悬液，按 1%(V/V)接种量分别接种于盛有 50mL 有机磷液体培养基和盛有 50mL 解钾液体培养基的 250mL 三角瓶，30，180r/min 培养72h 后，各取培养液 10mL，6000r/min 离心 20min，用钼蓝比色法测定有机磷培养基上清液中可溶磷含量27，用火焰分光光度法测定解钾液体培养基上清液中所解钾含量28。1.4 多功能促生菌的鉴定1.4.1形态学鉴定将筛选得到的多功能促生菌采用划线法接种到 LB 固体培养基上，30 培养 24h，观察其单菌落的大小、形状、颜色、光滑度、透明度等。将菌株进行革兰氏染色后在显微镜下观察其菌体形态29。将菌株接入液体培养基，37 条件下 180r/min 振荡培养 12h，用冷冻干燥法制成电镜样品，进行电镜(日立 S-3400N)扫描观察30。1.4.2生理生化指标鉴定革兰氏染色、好氧性、接触酶、甲基红(M.R)、二乙酰(V-P)、淀粉水解、明胶水解、硝酸盐还原、柠檬酸盐利用等试验方法均参照常见细菌系统鉴定手册29。1.4.316SrDNA 分子学鉴定将菌株培养至对数生长期，离心收集菌体，采用 SDS-CTAB 法提取总 DNA 3 1，采用 16SrDNA 通用引物 27f(5144植物营养与肥料学报29卷AGAGTTTGATCCTGGCTCAG3)和 1492r(5GGTTACCTTGTTACGACTT3)对 16SrDNA 进行 PCR 扩增。PCR 产物在 1%的琼脂糖凝胶电泳定量，由北京美亿美生物技术有限公司进行测序，根据获得的 16SrDNA 序列在 GenBank 中 Blast 搜索同源序列，通过 MEGA7.0 软件，以邻接法(NeighborJoining)构建系统发育树，分子序列提交 GenBank，获得登录号。1.5 菌株促生条件优化按照表 1 对含有 L-色氨酸的无机盐培养基中的温度、培养时间、初始 pH、装液量、碳源、氮源进行调节，将 OD600为 1 的菌悬液按 1%(V/V)的接种量接种，30，180r/min 培养 24h 后，测定其生长情况(OD600值)，并按定量测定的方法测定培养基中IAA 含量。在单因素试验的基础上，选择菌株生长的最佳温度，最佳培养时间，分别选取初始 pH、装液量、碳源、氮源 4 因素中菌株生长最优的 3 个水平，采用 L9(34)正交表设置正交试验，将 OD600为 1 的菌悬液按 1%(V/V)的接种量接种，分别探究影响菌株产IAA、溶有机磷、解钾的最优条件组合。1.6 盆栽试验花生盆栽试验于河南农业大学(郑州)进行，采集自然条件下砂质潮土 020cm 土层的新鲜土壤，过 5mm 筛，每盆装土 700g。花生(豫花 9719)种子进行 20%双氧水表面消毒 20min，无菌水冲洗多次，保持 25，湿度 90%，催芽 2 天，选取发芽一致的幼苗移植到土壤之中。将菌悬液 4000r/min 离心 10min，去除上清液，用无菌水重悬，反复离心重悬 3 次，将菌株制成 1011CFU/mL 的菌水剂，以108CFU/g 的接种量接种至土壤，以接种灭菌菌水剂为对照处理，每个处理 4 个重复，调节含水量至田间持水量的 60%32。每天浇无菌水以保持土壤含水量。30 天后，采集土壤样品用高效液相色谱(HPLC)法测定 IAA 含量33，钼蓝比色法测定有效磷含量，火焰分光光度法测定速效钾含量。采集植株样品测定相对叶绿素含量(soilandplantanalyzerdevelotrnent，SPAD)值、鲜重、株高、植株全氮磷钾含量34。用根系扫描仪(LA1600+scanner，Canada)扫描获得根系图像后，用根系分析软件(Winrhizo2003b，Canada)进行相关根系指标分析。1.7 田间试验大田试验于河南省郑州市农业农村部华北小麦玉米轮作营养与施肥科学观测试验站进行，将供试菌株用无菌水反复离心重悬 3 次，以灭菌骨粉为载体，将菌水剂制成有效活菌数为 1011CFU/g 的微生物菌剂。玉米供试品种为豫单 9953，花生供试品种为豫花 9719，玉米花生以 242 模式间作，玉米行间距为 40cm，花生行间距为 30cm，花生玉米间距为 60cm。试验设置 10 个小区，小区面积为50m2，施用 N15%、P2O515%、K2O15%的复合肥作基肥，施用量 650kg/hm2，不追肥。微生物菌剂撒施，每个小区施用量为 40.0kg/hm2，对照处理为灭活的以灭菌骨粉为载体的微生物菌剂，每个处理5 个重复，随机区组排列。于收获期采用 5 点取样法，分别采集玉米侧和花生侧 020cm 土壤样品，混合后备用，测定土壤 pH、IAA、有效氮、有效磷、速效钾含量；玉米、花生均取 2m 双行，测定生物产量，各小区均取花生 5 株，测定单株饱果数、单株秕果数、单株饱果重、单株秕果重；取玉米 3 株测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、单穗重、穗秃顶长。1.8 数据统计与分析本试验中所得数据采用 MicrosoftOffice2016、表 1 菌株生长及产 IAA 能力条件优化Table 1 Optimized conditions for HS3 strain growth and IAA production capacity条件Condition水平Level温度T()202528303540时间Time(h)101520324456碳源Carbonsource葡萄糖Glucose木糖Xylose蔗糖Sucrose果糖Fructose甘露醇Mannitol乳糖Lactose麦芽糖Maltosedt氮源NitrogensourceKNO3(NH4)2SO4NH4NO3酵母Yeast谷氨酸Glutamate 尿素Urea蛋白胨PeptonepH56789装液量(mL/250mL)Lquidvolume2550751001501期王中华，等：酸快生芽孢杆菌HS3培养条件的优化及其在玉米花生间作体系中的促生效果145SPSS23.0 进行相关分析统计，采用 Origin2017 和MetaboAnalyst 作图，单因素方差分析采用 LSD 法检验处理间的差异显著性(PpH氮源装液量、pH碳源氮源装液量、碳源pH装液量氮源。综合 4 个因素的均值(k 值)和直观分析比较，HS3 产 IAA、解钾的最佳条件组合为 pH=6、装液量 100mL/250mL、果糖、酵母粉，溶有机磷的最佳条件组合为 pH=6、装液量 100mL/250mL、蔗(A)(B)(C)图 1 菌株 HS3 的菌落图(A)，革兰氏染色图(B)及电镜图(C)Fig.1 Colony diagram(A),gram staining diagram(B)and electron microscope diagram(C)of HS3 strain表 2 HS3 菌株的生理生化特性Table 2 Physiological and biochemical characteristics of HS3 strain项目Project结果Result项目Project结果Result革兰氏染色Gramstain+淀粉水解Amylohydrolysistest+好氧性试验Aerobictest兼性厌氧Facultativeanaerobic明胶液化Gelatinliquefactiontest+接触酶试验Catalase硝酸盐还原Nitratereductiontest+甲基红(M.R)反应Methylredtest+柠檬酸盐利用Citrateutilization+V-P试验Voges-Proskauertest+注：“+”为阳性反应；“”为阴性反应。Note:“+”ispositivereaction;“”isnegativereaction.146植物营养与肥料学报29卷糖、尿素(表 3)。2.4 接种多功能促生菌对花生盆栽试验促生效果的影响在接种 HS3 菌株 30 天后，接菌处理长势明显优于对照处理(图 4A)。与对照处理相比，土壤 IAA 含量增加 80.95%，土壤速效磷含量增加 14.24%，土壤速效钾含量增加 70.59%(表 4)。与对照相比，花生鲜重、株高、SPAD、全氮、全磷、全钾分别显著增加 45.06%、15.28%、7.87%、24.73%、95.32%、32.78%(图 4B)。花生根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数分别显著增加 61.88%、46.65%、75.00%、100.89%、52.25%，根平均直径增加 6.15%(图 4C)。2.5 花生幼苗及土壤中各指标之间的主成分分析、热图分析、相关矩阵以及随机森林分析主成分分析结果显示，PC1 和 PC2 在幼苗和土壤指标的整体变异中分别占了 91.7%和 6.4%(图 5A)；CK 和 HS3 处理显著分离(图 5B)；PC1 和PC2 显著影响了根分枝数、根表面积、植株全钾、根平均直径、总根长、植株氮(图 5C)。随机森林(图 5D)分析结果表明，对于土壤营养指标，平均精度下降值由大到小依次为速效钾、有效磷、IAA；对于地下部指标，平均精度下降值由大到小依次为根尖数、根体积、总根长、根平均直径、根表面积、根分支数；对于地上部指标平均精度下降值由大到小依次为植株钾、植株氮、株高、鲜重、SPAD值和植株磷。相关性分析结果(表 5)表明，土壤中 IAA 含量与根长、根体积、根尖数、鲜重、株高、SPDA、植株氮、植株磷、植株钾呈显著正相关。土壤中速效磷浓度与根体积、株高、SPAD、植株氮、植株磷呈极显著正相关，与根长、植株钾呈显著正相关；土壤中速效钾浓度与根长、根体积、根尖数、鲜重、SPAD、植株氮、植株磷、植株钾呈极显著正相关，与根表面积、株高呈显著正相关。2.6 促生菌田间试验的促生效果相比于不接种供试菌对照，施用菌剂花生土壤IAA、有效氮、有效磷、速效钾含量分别显著提高49.06%、22.64%、24.01%、52.89%(图 6A)。花生单株秕果数和单株秕果重分别显著下降了 54.26%和Bacillus circulans(AY043084)Bacillus oceanisediminis H2(GQ292772)Bacillus boroniphilus T-15Z(AB198719)Bacillus foraminis CV53(AJ717382)Bacillus pocheonensis Gsoil 420(AB245377)Bacillus niacin IFO 15566(AB021194)Bacillus bataviensis LMG 21833(AJ542508)Bacillus asahii MA001(AB109209)Bacillus simplex DSM 1321T(AJ439078)Bacillus muralis LMG 20238(AJ316309)Bacillus humi LMG 22167(AJ627210)Bacillus acidicola 105-2(AF547209)Bacillus marisflavi TF 11(AF483624)Bacillus herbersteinensis D 15a(AJ781029)Bacillus azotoformans NBRC 15712(AB363732)Bacillus flexus IFO15715(AB021185)Bacillus megaterium IAM 13418(D16273)Bacillus funiculus NAF 001(AB049195)Bacillus luciferensis LMG 18422(AJ419629)Bacillus acidiceler CBD 119(DQ374637)HS3(KP743120)Bacillus cohnii DSM 6307(X76437)Bacillus halmapalus DSM 8723(X76447)Bacillus horikoshii DSM8719(AB043865)691001009310098979873539482815966630.005图 2 HS3 菌株 16S rDNA 基因序列的系统发育树Fig.2 Phylogenetic tree of 16S rDNA gene sequence of HS3 strain注：标尺代表每 1000 个核苷中有 5 个核苷替代。Note:Thescalerepresents5nucleosidesubstitutionsper1000nucleosides.1期王中华，等：酸快生芽孢杆菌HS3培养条件的优化及其在玉米花生间作体系中的促生效果14747.90%，增产率达到 9.87%(图 6B)。土壤 IAA 含量和有效氮与花生产量呈极显著正相关，有效磷和速效钾与花生产量呈显著正相关(表 6)。与对照相比，施用 HS3 菌剂使玉米土壤 IAA、有效磷、速效钾含量分别显著提高 67.83%、22.94%、14.17%，土壤有效氮提高了 3.37%，但差异不显著(图 7A)。玉米穗长、行粒数、单穗重分别显著增加7.87%、23.49%、9.38%，穗秃顶长下降 27.30%，增产率达到 18.56%(图 7B)。土壤 IAA、有效磷和速效钾与玉米产量呈极显著正相关(表 6)。3 讨论植物根际作为一个特殊区域，是植物、微生物和土壤相互之间作用最为密切的区域，其中根际微生物扮演着重要的角色，是土壤肥力形成和持续发展的关键动力，对植物的生长有着重要的影响3536。本研究在花生根际所筛选得到的酸快生芽孢杆菌HS3 同时兼具产 IAA、溶磷、解钾能力，并且能同时在花生盆栽以及花生玉米间作大田应用中改善土壤养分环境，促进植株生长，表现出优异的生产价值及广谱性。目前针对酸快生芽孢杆菌在农业生产中的研究较少，且主要集中在其生防作用上3738，针对其促生作用的研究也只是停留在单一作物温室环境下39。本研究所筛选得到的菌株在间作这种更为复杂应用环境中，对两种作物均表现出优异的促生作用，而目前大多数研究筛选出的菌种只停留在寄主植物和实验室条件下，在田间实际生产中往往难以达到试验预期16，本研究与之相比更具优越性。IAA 作为对植物生长影响最重要的激素之一，低浓度外源 IAA 可以诱导植株初生根的生长，高浓202528303540020406080IAAOD600(A)01234OD600101520324456020406080(B)01234OD60056789020406080pH(C)01234OD600255075100150020406080(D)01234OD600020406080IAAOD600(E)01234OD600020406080(F)01234OD600产 IAA 能力(mg/L)IAA-producing ability产 IAA 能力(mg/L)IAA-producing ability产 IAA 能力(mg/L)IAA-producing ability产 IAA 能力(mg/L)IAA-producing ability产 IAA 能力(mg/L)IAA-producing ability产 IAA 能力(mg/L)IAA-producing ability葡萄糖Glucose木糖Xylose碳源 Carbon source氮源 Nitrogen source蔗糖Sucrose果糖Fructose甘露醇Mannitol乳糖Lactose麦芽糖Maltose硝酸钾KNO3硫酸铵(NH4)2SO4硝酸铵NH4NO3酵母粉Yeast谷氨酸Glutamate尿素Urea蛋白胨Peptone装液量 Liquid volume(mL/250 mL)时间 Time(h)温度 Temperature(C)图 3 不同培养条件下 HS3 菌株的产 IAA 能力和生长状况(OD600)Fig.3 The IAA production capacity and growth status(OD600)of HS3 strain under different cultural conditions148植物营养与肥料学报29卷表 3 菌株促生能力培养条件正交试验结果Table 3 The results of the orthogonal test on the culture conditions of the growth-promoting ability of HS3 strain处理编号Treatmentcord因素及水平Factorandlevel产IAA能力(mg/L)IAA-producingcapacity溶有机磷能力(mg/L)Organo-Pdissolvability解钾能力(mg/L)KdissolvabilitypH装液量(mL/250mL)Liquidvolume碳源Csource氮源Nsource1111145.132.1325.132122253.214.2129.213133327.622.627.624213222.291.292.295221339.810.8119.816232141.601.6011.607312328.102.108.108323130.941.5410.949331245.921.9215.92产IAA能力IAA-producingcapacityk143.3233.1744.9640.56k234.5741.3240.9740.47k334.9938.3826.9531.84R8.758.1518.018.71最优组合Optimum6100果糖Sucrose酵母粉Yeast主次顺序Factorimportance碳源pH氮源装液量CsourcepHNsourceLiquidvolume溶有机磷能力Organo-Pdissolvabilityk12.991.841.621.76k21.242.192.642.47k31.852.051.811.84R1.750.351.020.72最优组合Optimum6100蔗糖Sucrose尿素Urea主次顺序FactorimportancepH碳源氮源装液量pHCsourceNsourceLiquidvolume解钾能力Kdissolvabilityk120.6511.8420.2915.89k211.2419.9916.3115.81k311.6511.716.9511.84R9.428.2713.344.05最优组合Optimum6100果糖Fructose酵母粉Yeast主次顺序Factorimportance碳源pH装液量氮源CsourcepHLiquidvolumeNsource注：各因素的1、2、3水平pH分别为6、7、8；装液量分别为75、100、150mL/250mL；碳源分别为果糖、蔗糖、葡萄糖；氮源分别为酵母粉、尿素、蛋白胨。产IAA能力、溶有机磷能力、解钾能力均表示为将OD600为1的菌悬液按1%(V/V)接种，培养32h后培养液中IAA、可溶磷和所解钾含量；k1、k2、k3分别为各因素均为1、2、3水平下的平均值，R表示k1、k2、k3的最大极差。Note:Thelevel1,2,and3forpHwere6,7,8,respectively;forliquidvolumewere75,100,150mL/250mL,respectively;forCsourcewerefructose,sucrose,glucose,respectively;forNsourcewereyeast,urea,peptone,respectively.IAA-producingcapacity,organo-PandKdissolvabilityrefertotheIAA,PandKcontentinmediumthatwasinoculatedwith1%(V/V)ofthebacterialsuspension(OD600=1)for32h.k1,k2,k3representtheaveragevalueoftheresultswhenallthef