两株阿魏酸降解菌的分离及特性的研究

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连作障碍(Continuouscropping obstacles)现象在设施农业中较为常见,酚酸(Phenolic acid)类物质的积累是导致黄瓜连作障碍的主要原因之一。在常年连作的黄瓜土壤中,阿魏酸(Ferulic acid,FA)是主要存在的酚酸类物质,其来源较为广泛。当土壤中阿魏酸浓度积累到一定程度时,就会对黄瓜的生长造成抑制,甚至导致植株死亡。本实验从黄瓜根际筛选出对阿魏酸有较强降解能力的菌株,研制成菌剂施加到含有外源阿魏酸的土壤中,由于应用的菌株来源于土壤,故不会对环境造成污染。同时研究降解菌的降解机制,菌剂的施加对黄瓜生长、根际土壤酶活等方面的影响。具体研究结果如下:(1)本实验分离纯化得到两株高效降解菌,通过分子手段对两株菌种进行鉴定,结果表明,一株为放线菌,本实验命名为Gordonia terrae.CSY-F2;一株为细菌,本实验中命名为Pseudomonas sp.CSY-F13。利用不同种类微生物来缓解阿魏酸所导致的连作障碍,为研制降解阿魏酸的混合菌剂打下基础。(2)通过对细菌Pseudomonas sp.CSY-F13最佳培养条件的研究,最终确定其最优降解条件为阿魏酸初始浓度0.21g/L、培养基p H 6.61、培养温度36.72°C。在此条件下,降解到6h阿魏酸的降解率可达到82.77%,8h可降解完全。相比于已发表的相关报道,Pseudomonas sp.CSY-F13的降解能力较高。且该菌株生长温度范围较广,耐受pH范围相对较宽,为其在土壤中的应用打下了基础。放线菌大多存在于土壤中,Gordonia terrae.CSY-F2最适生长温度为28°C,适合自然环境下生长。Gordonia terrae.CSY-F2降解阿魏酸时,主要代谢产物为4-乙烯愈创木酚,在阿魏酸初始浓度为0.5g/L,4-乙烯愈创木酚的转化率最高可达到95.4%。细菌Pseudomonas sp.CSY-F13和放线菌Gordonia terrae.CSY-F2在降解阿魏酸的过程中,菌体内CAT、SOD等抗氧化酶活发生变化,为研究菌体降解机制打下基础。(3)将菌株Pseudomonas sp.CSY-F13和菌株Gordonia terrae.CSY-F2制成单一菌剂,分别施加到添加外源阿魏酸的土壤中,进行生理实验。将生长状况相同的黄瓜幼苗分为四组,进行对照、菌剂、阿魏酸、菌剂加阿魏酸四种处理。研究结果表明,阿魏酸的添加会导致黄瓜叶片中H2O2、O2.-和MDA含量增多,CAT、SOD、APX等抗氧化酶活性下降;阿魏酸和菌剂同时施加的处理组相比于只添加阿魏酸的处理组,H2O2、O2.-和MDA含量有所降低,相关抗氧化酶活性也有所上升,证明菌剂的添加可以缓解阿魏酸对黄瓜产生的胁迫。(4)相比于FA处理组,阿魏酸降解菌的添加同样改善了土壤中如脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶等土壤酶的活性,增强了土壤中有机质的代谢及有害物质的清除效率,有效的缓解了阿魏酸给黄瓜带来的胁迫,清除了土壤中多余酚酸,有利于黄瓜的生长。本实验针对土壤中的酚酸类物质阿魏酸,分离纯化出两株阿魏酸降解菌,对患有连作障碍的土壤进行生物修复。利用不同种类微生物来缓解阿魏酸所导致的连作障碍,为研制降解阿魏酸的混合菌剂打下基础。
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