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随着现代农业的发展,农药和化肥的大范围的过量施用对环境和人体健康造成了极大伤害,已成为影响世界农业经济、人类健康及社会发展的重要因素。因此,人们迫切需要更安全有效的农资产品。近年来,微生物制剂因具有环境友好、防病增产等特点而备受关注。植物根围促生菌(Plant Growth-Promoting Rhizobacteria,PGPR)是一类在植物根围定殖的具有一定防病促生效果的微生物。PGPR通过解磷固氮,形成生物膜,产生嗜铁素、ACC 脱氨酶(1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase)、植物激素以及挥发性有机化合物(volatile organic compound,VOC)等直接促进植物生长,或者通过植物产生诱导系统抗性(Induced systemic resistence,ISR)、抑菌物质等方式防治病害,亦可作为生物诱导剂、土壤修复剂等以提高作物抗病抗逆能力。近几年来,PGPR产生的VOC受到广泛关注,但对其作用机制还没有全面充分的认识。因此,本文通过建立了一个促生菌株快速的筛选、评估体系以筛选出高效促生菌株,并首次阐明了菌株产生的VOC成分3-羟基四氢呋喃、2-庚酮、2-癸酮、2-壬酮、2-乙基-1-己醇、正十三烷酮参与植物生长调控及病害防治的机制。本实验选取了从植物根际中分离得到的838株微生物,以固氮、解(溶)磷以及分泌嗜铁素、生长素活性为指标,对其促生能力进行赋值评估,并将赋值在3分以上的107株菌株进行指纹图谱分析,最终挑选了其中不同簇的20株促生潜力菌株在5种作物(空心菜、棉花、水稻、小麦、玉米)上进行温室实验,共筛选出了来源于指纹图谱中不同簇的4株具有较好的促生效果的菌株3YB11、YB33、Y1、JC01。在空心菜、棉花上,3BY11的促生效果最好,生物量分别增加了 35.87%、19.76%;对水稻促生效果最好的菌株是YB33,生物量增加量达13.97%;对小麦促生效果最好的菌株为Y1,生物量增加量达18.35%;在玉米上JC01为最佳促生菌株,生物量增加量达 13.52%。后续研究发现JC03以及前期筛选出来的促生菌株JC01能够产生VOC。对菌株进行16S rRNA基因序列扩增和分析,均鉴定为枯草芽孢杆菌。在分隔平板体系下,接种2周后,与对照组相比,接种JC01、JC03的处理组拟南芥生长显著旺盛。选取番茄激素信号途径关键基因(IAA信号途径关键基因ctd1、ABA信号途径关键基因SlABF4、ETH信号途径关键基因ER-2),并对其表达量进行q-PCR检测,发现JC01及JC03的VOC处理后,ctd1基因表达量与对照相比,分别上调了近18、6倍;JC03产生的VOC对SlABF4的表达量无影响,而JC01对其具有下调作用;另外,JC01、JC03产生的VOC对ERF2的表达量均无影响。因此,JC01产生的VOC的促生作用可能依赖IAA、ABA信号途径,而不依赖ETH信号途径;JC03产生的VOC的促生作用可能依赖IAA信号途径,而不依赖ABA、ETH信号途径。本研究同时还选取了生长素、乙烯、独脚金内酯、脱落酸、赤霉素拟南芥突变体植株进一步实验,在分割平板体系下发现菌株JC01对拟南芥的促生作用可能是主要依赖生长素(IAA)、独脚金内酯(Strigolactones,SL)、脱落酸(Abscisic acid,ABA)途径,而不主要依赖乙烯(Ethylene,ETH)、赤霉素(Gibberellin,GA)途径;菌株JC03对拟南芥的促生作用可能是主要依赖IAA、SL途径,而不主要依赖ETH、ABA、GA途径。本实验对JC01、JC03在生长时产生的VOC进行气质联用分析,发现其释放出10种特异性挥发性化合物,其中6种主要物质(3-羟基四氢呋喃、2-庚酮、2-癸酮、2-壬酮、2-乙基-1-己醇、正十三烷酮)在分隔平板体系下不同浓度处理对拟南芥具有不同强度的促生作用,3-羟基四氢呋喃的最佳浓度是1μg/μL,2-庚酮是10ng/μL,2-癸酮是0.1μg/μL,2-壬酮是10ng/μL,2-乙基-1-己醇是1μg/μL,正十三烷是10ng/1μL。另外,已有大量研究表明,2-乙基-1-己醇具有抑制病原菌生长的作用,2-壬酮、2-庚酮具有杀菌、杀线虫及果蝇作用,2-葵酮具有杀菌作用,3-羟基-2-丁酮、正十三烷具有诱导抗病性作用。因此,JC01、JC03可能对病害具有一定的防治作用。