Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN117402796B - 一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用 - Google Patents

一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN117402796B
CN117402796B CN202311720520.5A CN202311720520A CN117402796B CN 117402796 B CN117402796 B CN 117402796B CN 202311720520 A CN202311720520 A CN 202311720520A CN 117402796 B CN117402796 B CN 117402796B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tyq8
strain
plant
cucumber
microplastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311720520.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117402796A (zh
Inventor
田永强
刘兴群
李晨曦
高丽红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Agricultural University
Original Assignee
China Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Agricultural University filed Critical China Agricultural University
Priority to CN202311720520.5A priority Critical patent/CN117402796B/zh
Publication of CN117402796A publication Critical patent/CN117402796A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117402796B publication Critical patent/CN117402796B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205—Bacterial isolates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G13/00—Protecting plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G22/00—Cultivation of specific crops or plants not otherwise provided for
    • A01G22/05—Fruit crops, e.g. strawberries, tomatoes or cucumbers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/06—Treatment of growing trees or plants, e.g. for preventing decay of wood, for tingeing flowers or wood, for prolonging the life of plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
    • A01N63/20—Bacteria; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P21/00—Plant growth regulators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P5/00—Nematocides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/60—Biochemical treatment, e.g. by using enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers
    • C05F11/08—Organic fertilisers containing added bacterial cultures, mycelia or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/14—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B2101/00—Type of solid waste
    • B09B2101/75—Plastic waste
    • B09B2101/77—Plastic waste containing chlorine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B2101/00—Type of solid waste
    • B09B2101/75—Plastic waste
    • B09B2101/78—Plastic waste containing foamed plastics, e.g. polystyrol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2101/00—Agricultural use
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

本发明属于微生物领域，具体公开了一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用；本发明公开菌株其分类命名为植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC27928；本发明发现上述菌株具有多种特性和功能，包括对广谱抗生素泰乐菌素耐药的特性；可以降解工业和农业生产中残留的PVC微塑料的特性；还具有溶解无机磷和分泌生长素的促生特性；并具有降解农业废弃秸秆的功能以及促进植物生长和协助植物抗逆方面的能力；因此本菌株具有巨大的应用前景。

Description

一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔 菌及其应用
技术领域
本发明属于微生物领域，具体公开了一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用。
背景技术
植物根际有益微生物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，并能抑制有害生物的有益菌类。据现有的研究报道，目前已筛选并鉴定了大量的根际有益微生物菌种资源，将这些资源应用于农业生产，可改善植物生长发育、防止病虫害、减少化学肥料施用，对实现农业可持续发展具有重要意义。
目前，抗生素主要被广泛应用于临床医疗和畜牧养殖等方面。泰乐菌素是大环内酯类抗生素中的一种类型，广泛应用于畜禽养殖业，用于促进动物生长以及预防或治疗动物疾病。随着泰乐菌素的广泛应用和大量生产，大部分的残渣未经处理就随着各种途径进入土壤及水体等环境，在土壤环境中累积的高浓度抗生素对土壤生物来说，具有一定的毒性，因此制约了有益微生物在农业生产中的应用。因此，具备抗生素耐药性的有益菌株将更适用于当前的生产环境。
塑料和秸秆是农业生产中常见的废弃物，它们在土壤中的降解周期较长，降解不完全会对土壤环境造成污染。微塑料是塑料经过人工或自然因素影响而形成的尺寸小于5mm的细小微粒。微塑料在环境中不能自主降解，环境中存在的微塑料大约需要400年左右时间才能被彻底降解，这也就加重了微塑料对环境的污染程度。大量研究表明，微生物具有转化各种化合物的潜力，在某些特殊条件下，其能利用难降解化合物作为能源进行生物化学反应，已有大量数据表明，自然界存在能分解塑料制品的微生物。由于秸秆的主要成分木质纤维素结构较为复杂，在自然条件下分解较难，在秸秆的利用过程中，一般需要借助微生物分泌降解酶类使其分解。目前同时具备降解微塑料和秸秆的菌种资源鲜有报道。
植物根际有益微生物的作用机理一般包括两个方面，一方面根际有益微生物可以通过合成对植物生长发育有直接作用的物质（如生长素）或改变土壤中有效元素的形态而表现出促生作用，另一方面植物根际有益微生物可以抑制或减轻某些逆境胁迫（包括生物胁迫和非生物胁迫）对植物生长发育和产量的影响。研究发现, 植物根际有益微生物均具有多种功能, 如植物促生微生物同时具有生物防治作用, 而生防菌对宿主植物也能产生促生抗逆的作用，但目前已报道的同时具备促生和抗逆功能的微生物资源较少。
农业生产环境复杂多变，许多单一功能的微生物菌剂施加到土壤环境后无法发挥其正常功能，因此，开发出功能多样的微生物菌种对实际农业生产中微生物菌剂的应用、推动优质高效农业生产具有重要意义。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用。
本发明包括以下技术方案：
一方面，本发明公开了一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌，该菌株从中国农业大学实验室内黄瓜根际土壤中分离得到，其分类命名植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8，于2023年7月17日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC27928。
上述植生拉乌尔菌TYQ8的微生物学特性为：该菌株的单菌落呈圆形，乳白色不透明，菌落形态大小2-3mm,表面光滑湿润，边缘规则，中央微凸起，该菌体呈棒状，革兰氏染色为阴性，最适生长温度为28～37℃。利用Biolog GenIII微孔板检测了TYQ8利用或氧化预先选择好的不同碳源的能力，进而构成了TYQ8利用不同碳源的代谢指纹。发现TYQ8可不同程度地利用71种碳源，并对19种化学试剂表现出不敏感特性。
通过扩增该菌株的16S rDNA片段并进行BLAST同源性比对，该菌株植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）的相似度达99.85%,因此，鉴定该菌株为Raoultellaplanticola属的一个菌株，命名植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8。
另一方面，本发明提供了微生物菌剂，所述微生物菌剂包含上述的植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8。
进一步的，上述菌剂中，所述植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8的活菌数为0.5x105-1x109cfu/g。
进一步的，上述菌剂中，所述微生物菌剂的制备方法包括挑取TYQ8单菌落在LB液体培养基中进行活化，震荡培养至菌液OD600在0.6-0.8之间。
另一方面，本发明公开了上述菌株或者菌剂在以下至少一个方面的应用：
（1）PVC微塑料降解；
（2）秸秆降解；
（3）溶磷；
（4）分泌生长素IAA；
（5）促进植物生长；
（6）提高植物的耐旱能力；
（7）提高植物的抗南方根结线虫的能力
（8）对广谱抗生素泰乐菌素耐药的能力。
在一些实施例中，通过抗生素药敏试验，确定了TYQ8对浓度为100mg/L的泰乐菌素耐药，而该浓度可抑制其他细菌的生长。
在一些实施例中， 以PVC微塑料为唯一碳源，将其与TYQ8在液体缺碳培养基中震荡培养，培养40天后TYQ8对PVC微塑料的降解率为1.17%。
进一步的，上述应用中，所述（2）中的秸秆来源于黄瓜、番茄、辣椒和茄子秸秆中的一种。
在一些实施例中，分别以黄瓜、番茄、辣椒和茄子秸秆为唯一碳源，将其与TYQ8在液体缺碳培养基中震荡培养，培养14天后TYQ8对黄瓜、番茄、辣椒和茄子秸秆的降解率分别为68.26%、47.16%、28.24%和29.32%。
进一步的，上述应用中，所述（5）中的植物为黄瓜或番茄。
在一些实施例中，通过定性和定量分析，鉴定了TYQ8可以分泌生长素，在色氨酸存在下其分泌IAA的浓度为25.99μg/mL；TYQ8能够溶解无机磷培养基中的难溶性磷酸盐，且溶磷能力较强。表明了TYQ8具有促进植物生长的潜力。
在一些实施例中，当幼苗子叶展平时，将TYQ8发酵液浇灌在根围土壤，每株幼苗浇灌10mL。此应用使得幼苗株高和茎粗增大，促进了生物量积累，利于壮苗的培育。
进一步的，上述应用中，所述（6）或（7）中的植物为黄瓜。
在一些实施例中，当幼苗子叶展平时，将TYQ8发酵液浇灌在经干旱处理或根结线虫侵染的根围土壤中，每株幼苗浇灌10mL。此应用提高了黄瓜幼苗的耐旱性，有效降低了干旱胁迫对植物细胞膜的伤害；此外，该应用降低了黄瓜幼苗的单株根结数，利于根结线虫的早期防治。
保藏信息：本菌株分类命名为植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8，于2023年7月17日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCC27928，经过保藏中心2023年7月17日检测为存活菌株。
本发明具有以下有益效果：
本发明所采用的植生拉乌尔菌TYQ8具有对一种广谱抗生素泰乐菌素耐药的特性，并可以降解工业和农业生产中残留的PVC微塑料，40天内对PVC微塑料颗粒的降解率达到1.17%。同时，该菌株具有降解农业废弃秸秆的功能，以蔬菜秸秆为唯一碳源对菌株进行震荡培养，该菌株在两周内对黄瓜、番茄、辣椒和茄子秸秆的降解率分别达到68.26%、47.16%、28.24%和29.32%。此外，该菌株在促进植物生长和协助植物抗逆方面可以发挥较为显著的有益作用。在促生方面，该菌株具有溶解无机磷和分泌生长素的促生特性，可以显著促进黄瓜和番茄幼苗的生长，黄瓜和番茄幼苗的壮苗指数分别较对照显著增高62.34%和37.70%，利于壮苗的培育。在干旱胁迫下，TYQ8接种可以促进黄瓜幼苗叶绿素合成，同时能够维持黄瓜幼苗地上部含水量，并显著降低叶片的离子渗透率，缓解了干旱胁迫对植物细胞膜的伤害。在根结线虫胁迫下，接种TYQ8使黄瓜幼苗的单株根结数较对照显著降低了38.63%，说明TYQ8可有效协助黄瓜抵抗根结线虫的侵染，并有利于根结线虫的早期防治。
附图说明
图1为TYQ8对不同碳源利用能力的指纹图；
图2为 TYQ8系统发育进化树图；
图3为TYQ8对泰乐菌素耐药效果图；
图4为TYQ8对四种蔬菜秸秆的降解率图；
图5为TYQ8的溶磷特性图；
图6为TYQ8促进黄瓜幼苗生长的效果图；
图7为TYQ8促进番茄幼苗生长的效果图；
图8为TYQ8对黄瓜幼苗生长指标的影响图；
图9为TYQ8对番茄幼苗生长指标的影响图；
图10为TYQ8协助黄瓜幼苗耐旱的效果图；
图11为干旱胁迫下TYQ8对黄瓜幼苗生理指标的影响图；
图12为TYQ8接种后黄瓜根系的根系根结对比图；
图13为根结线虫胁迫下TYQ8对黄瓜生理指标的影响图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8的分离、纯化与鉴定。
1. 植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8的分离与纯化
本公开的植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8菌株是从中国农业大学实验室内的黄瓜根际土壤中分离得到的，其分离方法为土壤稀释法。具体步骤如下：
从中国农业大学实验室内的黄瓜植株的根际均匀采集土壤样品，共采集4份，每份1g，将四份土壤混合均匀，迅速放入装有9mL无菌蒸馏水的15mL离心管中，然后置于摇床，摇床转速为180rpm/min，20分钟后取出试管，然后取1mL土壤悬浮液到新的离心管中，加入9mL无菌水，使得悬浮液被稀释10倍，依次类推进行系列梯度稀释，然后吸取相应稀释倍数的土壤悬浮液100µL至LB固体培养基平板上，均匀涂抹，在28℃培养箱中培养2天，定时观察菌落的生长状况。待平板上长出单个菌落，挑取单个菌落进行连续三次的划线分离纯化。
2. 植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8菌株的鉴定
（1）微生物学特性
获得的菌株接种在LB培养基平板上，在28℃条件下培养2天后，该菌株的单菌落呈圆形，乳白色不透明，菌落形态大小2-3mm,表面光滑湿润，边缘规则，中央微凸起，该菌体呈棒状，革兰氏染色为阴性，最适生长温度为28～37℃。利用Biolog GenIII微孔板检测了TYQ8利用或氧化预先选择好的不同碳源的能力，通过测定反应液在OD590nm下的吸光值，进而构成了TYQ8利用不同碳源的代谢指纹。结果如图1所示，图中OD值越高，则说明对检测物质的利用率越高，发现TYQ8可不同程度地利用71种碳源，并对19种化学试剂表现出不敏感特性。
（2）分子生物学特性
挑取单菌落于装有1mL LB培养基的1.5mL离心管中，28℃，180rpm/min的条件下震荡培养24h，以该菌液为模板，用引物27F和1492R进行16s rRNA序列扩增。PCR扩增反应体系为50µL，包括25µL 2xTaq酶，1µL 27F引物，1µL 1492R引物，1µL菌液和22µL ddH2O。扩增条件是：95℃预变性3min，94℃变性25s，55℃退火25s，72℃延伸1min，32个循环，72℃延伸5min，扩增产物保存于4℃。扩增产物经1％琼脂糖凝胶电泳分离鉴定，PCR产物送至北京擎科生物科技有限公司进行双向测序。
将测定结果进行BLAST同源性比对，结果显示该菌株与植生拉乌尔菌（Raoultellaplanticola）的相似度达99.64%,因此，鉴定该菌株为Raoultella planticola属的一个菌株，命名为植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）TYQ8，筛选亲缘关系较近的种属进行基于16S rRNA基因序列的系统发育分析，系统发育树如图2所示。将该菌保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC27928。
实施例2
抗生素药敏试验。
选择农业土壤环境中残留量较高的抗生素，包括庆大霉素、泰乐菌素、四环素、土霉素和磺胺嘧啶，利用纸片扩散法，测定TYQ8对这些抗生素的耐药性。
1.药敏纸片制备
选用质量较好的滤纸片（定量滤纸），用打孔器打成直径为6mm的圆片，置于小瓶中于121℃高压灭菌15min后，置于65℃烘箱里烘干备用。准确配置不同浓度的抗生素溶液，其中庆大霉素浓度为50mg/L，泰乐菌素、四环素、土霉素和磺胺嘧啶的浓度为100mg/L，配置完成后将干燥的滤纸圆片分别置于不同的抗生素溶液中浸泡10min取出，继续置于65℃烘箱里烘干。
2．平板测定
首先挑取TYQ8单菌落在LB液体培养基中进行活化，震荡培养至菌液OD600在0.5左右，吸取100微升菌液于LB固体培养基中涂布均匀，在超净工作台中吹干后，将含有不同浓度抗生素的滤纸圆片置于LB平板的中央，平板用封口膜封严后置于28℃培养箱培养24h后观察滤纸圆片周围是否会形成抑菌圈，若有抑菌圈形成，则说明该菌株对抗生素敏感，反之则说明该菌株对抗生素具有耐药性。此实施例以实验室现有的一株菌株CK为对照菌株，实验结果如表1所示，发现TYQ8可以在放置泰乐菌素的滤纸圆片周围生长，而在其他抗生素滤纸圆片周围都形成了抑菌圈（图3），说明TYQ8对浓度为100mg/L的泰乐菌素具有耐药性。
表1 TYQ8对不同抗生素的耐药性
注：“-”表示不耐药，“+”表示耐药。
实施例3
TYQ8对PVC微塑料颗粒的降解作用
本实施例以直径为3mm的白色球形PVC微塑料颗粒为碳源，将其与TYQ8在液体缺碳培养基中震荡培养来探究TYQ8是否对PVC微塑料有降解特性，具体操作方法如下：
1.微塑料预处理
将PVC微塑料颗粒放置于超净台中的干燥无菌平板中加入无水乙醇浸泡4个小时以上用无菌水冲洗后置于无菌干燥的培养皿中，紫外灯照射灭菌15min。
2．微塑料降解率测定
向含有100mL缺碳液体选择培养基的三角瓶中加入0.5g左右经预处理的微塑料颗粒，其缺碳液体选择培养基配方为每升培养基中含有下列成分：MgSO4·7H2O 0 .4g，K2HPO4 1 .3238g，KH2PO4 0 .3266g，CaCl2·2H2O 0 .05g，FeSO4·7H2O 0 .01g，MnSO4·H2O 2.1mg，ZnSO4·7H2O 0.25mg，pH7 .0～7 .5。向培养基中加入5mL经过夜活化的TYQ8菌液，以加入5mL无菌水作为对照，将三角瓶置于参数为28℃，180rpm/min的摇床中震荡40天后，收集容器内的微塑料颗粒并烘干称重，计算PVC微塑料的降解率，计算公式为：
培养基中PVC微塑料颗粒的原始重量是0.5113g，降解40天后，残留的PVC微塑料颗粒的重量是0.5053g。未经微生物处理的PVC微塑料颗粒的重量损失为0.22%。用TYQ8进行40天的生物降解后，微塑料颗粒的重量损失了1.17%，这表明TYQ8具有降解PVC微塑料的特性。
实施例4
本实施例以四种常见的果菜类秸秆包括黄瓜、番茄、辣椒和茄子秸秆为材料，将其与TYQ8在液体缺碳培养基中震荡培养来探究TYQ8是否对蔬菜秸秆有降解特性，具体方法如下：
1.蔬菜秸秆预处理
分别将番茄、辣椒、茄子和黄瓜秸秆剪成3-4cm小段，然后置于烘箱中烘干后，装入250mL三角瓶中，用封口膜封好后放入高压灭菌锅，121℃灭菌15分钟。
2.蔬菜秸秆降解率测定
向含有125mL缺碳液体培养基的三角瓶中分别加入5g秸秆，其中缺碳液体培养基的配方同实施3，然后向培养基中接种5mL经过夜活化的TYQ8菌液，将三角瓶用封口膜封好后置于温度为28℃，转速为180rpm/min的摇床上震荡15后，回收秸秆并洗净烘干称重，分别计算四种秸秆的降解率，计算公式为：
经分析，TYQ8可以不同程度地降解四种蔬菜秸秆（图4），其中对黄瓜秸秆的降解率最高，为68.26%，对辣椒和茄子的秸秆讲解率较低，可能是由于这两种秸秆的木质化程度较高，含有更多的木质素因此不易降解。
表2 TYQ8对四种蔬菜秸秆的降解率
实施例5
TYQ8对植物的促生作用
1.TYQ8的溶磷特性
利用无机磷固体培养基初步评估了TYQ8对难溶性磷的溶解能力：吸取10µL过夜培养的TYQ1菌液于无机磷固体培养基表面，用封口膜密封后置于28℃培养箱培养5天，观察菌落周围是否有溶磷圈形成。
然后进一步采用钼锑抗比色法对TYQ8的溶磷能力进行定量分析。将TYQ8的种子液以1%的的接种量转接于无机磷液体培养基中，同时设置不接菌的对照组，在28℃，180rpm/min条件下震荡培养3天，取上清液为待测液。吸取10mL上清液加入5mL钼锑抗显色剂，在室温下放置30mim后，在700 nm波长处测其吸光值。
结果显示，TYQ8在无机磷固体培养基培养5天后，可在菌落周围形成一圈明显的透明溶磷圈（图5），进一步定量分析结果显示，TYQ8在无机磷液体培养基中震荡培养第3天，菌液上清液中可溶性磷的含量为157.54 mg/L。
2.TYQ8分泌生长素的特性
将TYQ8的种子液以1%的接种量接种至含有过滤除菌的色氨酸的LB液体培养基中，使色氨酸的终浓度为500µg/mL，同时设置不接菌的对照组，在28℃，180rpm/min的条件下震荡培养3天。取发酵菌液10000rpm/min离心10min，取上清液500µL于10mL离心管中，加入1mLSalkowaki显色剂，在室温下静置反应30min后，观察溶液是否变色，若溶液变为粉红色则说明有IAA产生。以上Salkowaki显色剂的配置方法为：取0.811g FeCl3溶于10mL蒸馏水中制成浓度为0.5M FeCl3溶液，并取1mL加入到49mL 35% HClO4溶液中混匀，即得Salkowaki显色剂。
接下来进一步定量分析TYQ8分泌生长素的能力，具体方法为：吸取500µL TYQ8菌株的离心上清液，加入4 mL的IAA显色剂，室温下避光显30 min 后测定其OD530nm的吸光值，以空白培养基作对照，以纯IAA作标准曲线计算TYQ1菌株产IAA的含量。
结果显示 TYQ8可以利用色氨酸产生IAA，且产生IAA的量为25.99µg/mL。
3.盆栽试验
以黄瓜和番茄幼苗为试材，通过盆栽实验，以实验室现有的两株菌株作为对照菌株，测定了TYQ8促进植物生长的能力。具体实施步骤如下：
(1)种子消毒
挑选饱满、无损的黄瓜和番茄种子进行表面消毒，在75%乙醇中浸泡30s，用无菌蒸馏水冲洗3遍后，将种子置于3%NaClO溶液中浸泡10min，再用无菌蒸馏水冲洗3遍至无试剂残留后，在无菌水中浸种6h，将种子转移至装有湿润无菌滤纸的培养皿中，置于28℃培养箱进行催芽。
(2)菌株接种
待胚根长出，将种子播于装有灭菌基质（草炭：蛭石=3：1）的50孔穴盘中，待幼苗子叶展平，开始浇灌TYQ8发酵液，每株幼苗浇灌10mL，其中对照组浇灌无菌水，幼苗培养两周后取样。
其中，灭菌基质的制备方法为将草炭和蛭石按体积比3：1混匀后，在121℃高温下高压灭菌1h，24h后再次高温灭菌。
其中，TYQ8发酵液的制备方法为：将TYQ8接种至LB液体培养基，在180rpm/min和28℃条件下将菌液培养至OD600为0.8。
(3)结果分析
由表3和表4可见，接种TYQ8菌显著促进了黄瓜和番茄幼苗的株高和茎粗增高，并促进黄瓜和番茄幼苗干物质积累（图8和图9），其中黄瓜幼苗的全株干重较对照增高57.57%，番茄幼苗的全株干重较对照增高47.20%。同时，接种TYQ8均有利于黄瓜和番茄壮苗的培育，黄瓜幼苗的壮苗指数较对照显著增高62.34%，番茄幼苗的壮苗指数较对照显著增高37.70%，且高于两株对照菌株。由此可见，TYQ8菌株对植物有显著的促生作用，其效果图如图6和图7所示。
表3 TYQ8对黄瓜幼苗生长指标的影响
表4 TYQ8对番茄幼苗生长指标的影响
实施例6
TYQ8协助黄瓜幼苗耐旱的作用
以黄瓜幼苗为试材，通过盆栽实验向黄瓜幼苗施加干旱处理，分析TYQ8提高黄瓜幼苗耐旱能力的作用，具体实施方案如下：
(1)种子消毒
具体操作同实施例5。
(2)菌株接种
具体操作同实施例5。
(3)施加干旱
接种TYQ8后，待幼苗处于一叶一心期，开始向幼苗施加干旱处理，具体实施方法为：停止向幼苗浇水并维持一周，待幼苗叶片明显萎蔫，每株幼苗浇灌10mL无菌水以使幼苗复水，复水两天后开始取样统计相关指标。
(4)结果分析
由表5可见，在干旱处理下，TYQ8接种下黄瓜幼苗的全株干重较对照显著增高，即在干旱胁迫下TYQ8仍然能够促进黄瓜幼苗干物质的积累（图11） 。此外，TYQ8接种可以促进黄瓜幼苗叶绿素合成，TYQ8处理后黄瓜叶片的叶绿素含量较对照显著增高10.99%，同时，TYQ8接种能够维持黄瓜幼苗地上部含水量，并显著降低叶片的离子渗透率，说明TYQ接种降低了干旱处理下叶片细胞膜的伤害。由此可见TYQ8接种提高了黄瓜幼苗的耐旱性，其效果图如图10所示。
表5 TYQ8对干旱处理下黄瓜幼苗生理指标的影响
实施例7
TYQ8协助黄瓜幼苗抵抗根结线虫的作用
以黄瓜幼苗为试材，通过盆栽实验向黄瓜幼苗接种南方根结线虫，分析TYQ8协助黄瓜抵御南方根结线虫的能力，具体实施方案如下：
（1） 种子消毒
具体操作同实施例5。
（2） 菌株接种
具体操作同实施例5。
（3）接种南方根结线虫
当黄瓜幼苗处于一叶一心时期，开始接种南方根结线虫二龄幼虫。用枪头在黄瓜幼苗的根围戳两个1cm左右深度的小孔，向其中加入根结线虫悬浮液，每株幼苗接种300条根结线虫。接种线虫21天后，统计黄瓜根系的根结数。
（4）结果分析
如表6所示，测定经TYQ8处理及根结线虫侵染黄瓜幼苗21天后，黄瓜幼苗的生物量较对照显著提高，同时，接种TYQ8使黄瓜幼苗的单株根结数较对照显著降低了38.63%(图13)，且其防治效率比两株对照菌株高，说明TYQ8可有效协助黄瓜抵抗根结线虫的侵染（图12），并有利于根结线虫的早期防治。
表6 TYQ8对根结线虫侵染下黄瓜幼苗生理指标的影响
从以上实施例可以看出，本发明所采用的植生拉乌尔菌TYQ8具有对一种广谱抗生素泰乐菌素耐药的特性，并可以降解工业和农业生产中残留的PVC微塑料，40天内对PVC微塑料颗粒的降解率达到1.17%。同时，该菌株具有降解农业废弃秸秆的功能，以蔬菜秸秆为唯一碳源对菌株进行震荡培养，该菌株在两周内对黄瓜、番茄、辣椒和茄子秸秆的降解率分别达到68.26%、47.16%、28.24%和29.32%。此外，该菌株在促进植物生长和协助植物抗逆方面可以发挥较为显著的有益作用。在促生方面，该菌株具有溶解无机磷和分泌生长素的促生特性，可以显著促进黄瓜和番茄幼苗的生长，黄瓜和番茄幼苗的壮苗指数分别较对照显著增高62.34%和37.70%，利于壮苗的培育。在干旱胁迫下，TYQ8接种可以促进黄瓜幼苗叶绿素合成，同时能够维持黄瓜幼苗地上部含水量，并显著降低叶片的离子渗透率，缓解了干旱胁迫对植物细胞膜的伤害。在根结线虫胁迫下，接种TYQ8使黄瓜幼苗的单株根结数较对照显著降低了38.63%，说明TYQ8可有效协助黄瓜抵抗根结线虫的侵染，并有利于根结线虫的早期防治。
最后应说明的是：本发明的保护范围并非仅限于此以上各实施例，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，这些修改与替换均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌（Raoultella planticola）菌株TYQ8，其特征在于，所述菌株的保藏编号为CGMCC NO.27928。
2.微生物菌剂，其特征在于，所述微生物菌剂包含如权利要求1所述的植生拉乌尔菌菌株TYQ8。
3.根据权利要求2所述的微生物菌剂，其特征在于，所述的植生拉乌尔菌菌株TYQ8的活菌数为0.5x105-1x109cfu/g。
4.根据权利要求2或3所述的微生物菌剂，其特征在于，所述微生物菌剂的制备方法包括：挑取TYQ8单菌落在LB液体培养基中进行活化，震荡培养发酵至菌液OD600在0.6-0.8之间。
5.如权利要求1所述的植生拉乌尔菌菌株TYQ8或权利要求2所述的微生物菌剂在以下至少一个方面的应用：
（1）PVC微塑料降解；
（2）秸秆降解；
（3）溶磷；
（4）促进植物生长；
（5）提高植物的耐旱能力；
（6）提高植物的抗南方根结线虫的能力；
（7）对广谱抗生素泰乐菌素耐药的能力；
所述（2）中的秸秆来源于黄瓜、番茄、辣椒或茄子秸秆中的一种；
所述（4）中的植物为黄瓜或番茄；
所述（5）或（6）中的植物为黄瓜。
6.一种促进植物生长的方法，其特征在于，包括以下步骤：待幼苗子叶展平，开始浇灌TYQ8发酵液，每株幼苗浇灌5-15mL；所述植物为黄瓜或番茄，所述TYQ8发酵液由如权利要求1所述的植生拉乌尔菌菌株TYQ8发酵产生。
7.一种提高黄瓜植株抗逆能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：当幼苗子叶展平时，将TYQ8发酵液浇灌在干旱的或根结线虫侵染的根围土壤中，每株幼苗浇灌5-15mL；所述抗逆能力为黄瓜植株耐旱能力或抗南方根结线虫侵染能力；所述TYQ8发酵液由如权利要求1所述的植生拉乌尔菌菌株TYQ8发酵产生。
CN202311720520.5A 2023-12-14 2023-12-14 一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用 Active CN117402796B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311720520.5A CN117402796B (zh) 2023-12-14 2023-12-14 一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311720520.5A CN117402796B (zh) 2023-12-14 2023-12-14 一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117402796A CN117402796A (zh) 2024-01-16
CN117402796B true CN117402796B (zh) 2024-03-08

Family

ID=89491175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311720520.5A Active CN117402796B (zh) 2023-12-14 2023-12-14 一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117402796B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104450550A (zh) * 2014-08-03 2015-03-25 石河子大学 一株产acc脱氨酶活性的植生拉乌尔菌株srpg-4的筛选方法与用途
KR20150053095A (ko) * 2013-11-07 2015-05-15 대한민국(농촌진흥청장) 신규한 라울텔라 플렌티콜라 ef404 균주 및 이를 이용한 대두 배아 발효물의 제조 방법
CN114134081A (zh) * 2021-12-09 2022-03-04 中国水利水电科学研究院 一种聚乙烯微塑料与磺胺类抗生素高效降解菌及其分离筛选方法和应用
CN114806945A (zh) * 2022-04-29 2022-07-29 中国农业大学 一种解鸟氨酸拉乌尔菌e315及其应用
CN116574649A (zh) * 2023-05-16 2023-08-11 安徽农业大学 一株具促生抗病解磷能力的木质素降解菌m15h2及其应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010226959A (ja) * 2009-03-25 2010-10-14 Tokyo Gas Co Ltd 新規微生物、当該新規微生物を用いた廃水処理方法及び廃水処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150053095A (ko) * 2013-11-07 2015-05-15 대한민국(농촌진흥청장) 신규한 라울텔라 플렌티콜라 ef404 균주 및 이를 이용한 대두 배아 발효물의 제조 방법
CN104450550A (zh) * 2014-08-03 2015-03-25 石河子大学 一株产acc脱氨酶活性的植生拉乌尔菌株srpg-4的筛选方法与用途
CN114134081A (zh) * 2021-12-09 2022-03-04 中国水利水电科学研究院 一种聚乙烯微塑料与磺胺类抗生素高效降解菌及其分离筛选方法和应用
CN114806945A (zh) * 2022-04-29 2022-07-29 中国农业大学 一种解鸟氨酸拉乌尔菌e315及其应用
CN116574649A (zh) * 2023-05-16 2023-08-11 安徽农业大学 一株具促生抗病解磷能力的木质素降解菌m15h2及其应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Genetic and virulence characteristics of a Raoultella planticola isolate resistant to carbapenem and tigecycline;Li Y等;《Sci Rep》;第12卷(第01期);第1-13页 *
Phytohormones producing rhizobacteria alleviate heavy metals stress in soybean through multilayered response;Husna等;《Microbiol Res》;第266卷;第1-14页 *
产生ACC脱氨酶的PGPR种衣剂对黄瓜细菌性茎软腐病的防治效果;贺字典等;《中国生物防治学报》;第33卷(第06期);第817-825页 *
化学强化除磷污水处理厂聚磷菌的分离筛选;张丹丹等;《天津理工大学学报》;第32卷(第05期);第60-64页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117402796A (zh) 2024-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112899205B (zh) 一株绿针假单胞菌mn225969及其应用
CN105002121B (zh) 一株简单芽孢杆菌及其应用
CN109161506A (zh) 一株枯草芽孢杆菌及其应用
CN108148794A (zh) 一种广谱抑菌活性的枯草芽孢杆菌DYr3.3及制备方法和应用
CN113755389B (zh) 一种贝莱斯芽孢杆菌及其应用
CN106701631B (zh) 一株玫瑰黄链霉菌及其应用
CN116121103B (zh) 一株解淀粉芽孢杆菌及其应用
CN114196585B (zh) 一株用于防治番茄青枯病的伯克霍尔德菌及其应用
CN104789494B (zh) 采用强化垃圾堆肥微生物菌剂提高草皮抗盐性的方法
CN108220211B (zh) 一株嗜油不动杆菌nmb17及其在植物病害防治中的应用
CN110791445B (zh) 一种解淀粉芽孢杆菌及生物药肥
CN108559718A (zh) 一株捕食植物病原细菌的叶柄粘球菌及其在细菌性病害生物防治中的应用
CN117402796B (zh) 一株可降解微塑料和秸秆及具有促生抗逆功能的植生拉乌尔菌及其应用
CN116590199B (zh) 一种皮尔瑞俄类芽孢杆菌及其在玉米穗腐病防治中的应用
CN115851479B (zh) 一种对番茄灰霉病菌具有拮抗作用的细菌及其应用
CN116083266B (zh) 一种石板色链霉菌、生防菌剂及应用
CN104962491A (zh) 一种除草剂2,4-d的降解菌株及其生产的菌剂和应用
CN105018395A (zh) 一株短小芽孢杆菌及其在防治苹果斑点落叶病中的应用
WO2013146775A1 (ja) Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ属菌、これを用いた植物病原菌防除剤及び土壌改良剤、並びに、植物病原菌防除方法及び土壌改良方法
CN109456902B (zh) 一株白及内生真菌1-n2及其应用
CN109077066B (zh) 一种AHLs淬灭菌及其在防治依赖AHLs致病的病原菌中的应用
CN110724640B (zh) 番茄根结线虫生防菌、其制剂及其应用
CN111411046A (zh) 一种深色有隔内生真菌菌剂与应用
CN118652822B (zh) 一株解蛋白芽孢杆菌及其应用
CN118389375B (zh) 微小杆菌4-3-1及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant