Neorhizobium petrolearium OS53联合紫花苜蓿协同修复石油污染土壤研究

【目的】探究Neorhizobium petrolearium OS53与紫花苜蓿协同修复石油污染土壤的机制。【方法】使用Illumina和Nanopore平台对菌株OS53进行全基因组测序,构建菌株基因组完成图,并进行基因预测及功能注释,分析其中与结瘤促生及石油降解相关基因,并通过实验测定菌株OS53产吲哚乙酸(indole acetic acid, IAA)、铁载体、溶磷和解钾等与促生相关的能力。使用试剂盒对联合修复前后土壤中土壤脲酶、脱氢酶、多酚氧化酶和脂肪酶活性及紫花苜蓿的叶绿素、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和超氧化物歧化酶等生理指标进行测定。【结果】菌株OS53的基因组由一个5.56 Mb的环形染色体和2个大小分别为0.92 Mb和0.38 Mb的质粒组成,基因组G+C含量为60.2%,共编码6 968个基因。菌株OS53与N. petrolearium DSM 26482^T的16S rRNA基因序列相似性最高,为99.86%,且在系统发育树上形成稳定分支,表明菌株OS53与N. petrolearium为同一种,因此将OS53命名为N. petrolearium OS53。试验结果表明,菌株OS53具有产IAA能力,并在其基因组中也发现相关基因。在初始石油含量为(4 403.30±222.10) mg/kg时,经过120 d修复,OS53与紫花苜蓿协同修复效率能够达到57.53%,比不接种OS53、仅接种OS53和仅种植苜蓿分别提高了44.26%、41.69%和8.84%。在联合修复体系中,紫花苜蓿叶绿素、可溶性蛋白和可溶性糖的含量有所提高,丙二醛和脯氨酸的含量以及超氧化物歧化酶的活性有所降低,同时土壤中多酚氧化酶、脱氢酶、脂肪酶和脲酶的活性都有所提高。【结论】菌株OS53具有产IAA的能力,并且能够促进紫花苜蓿在石油污染土壤中的生长,进而提高土壤中与石油降解相关部分酶活,最终提高联合修复体系对石油污染土壤的修复效果。     

白刺花根瘤菌与非根瘤菌在不同培养条件下互作模式的转变

[目的]除根瘤菌外,豆科植物根瘤中还存在着大量的非根瘤菌,它们存在的意义及其潜在的生态学功能还不清楚,尤其是它们与根瘤菌间的互作机制更需揭示。[方法]以从陕北旱区野生白刺花根瘤中分离得到的根瘤菌和非根瘤菌为研究对象,采用共培养、二分隔平板实验和单独培养的方法,于正常培养条件下从白刺花根瘤中筛选出有互作效应的菌株,测定其对pH和NaCl的耐受性以及对各种氮源的利用情况,并通过根瘤菌的菌落直径、生长曲线和多糖产量来表征其互作效应,进一步探明互作菌株在盐碱和营养胁迫条件下互作效应转变的机制。[结果]在盐碱胁迫下,非根瘤菌Pseudomonas oryzihabitans BT-147和Priestia aryabhattai BT-59对Rhizobium azibense BT-170互作效果由正常培养条件下的抑制转变为促生,与对照组相比试验组R. azibense BT-170菌落直径分别增加了0.803 mm和1.034 mm。Bacillus siamensis BT-9-1在正常培养条件下抑制Mesorhizobium metallidurans YC-39的生长,而在盐碱胁迫下表现为促生作用,与对照组相比试验组M. metallidurans YC-39菌落直径增加了1.019 mm,多糖产量由1.088 µg/mL增加到2.555 µg/mL。在以谷氨酸作为唯一氮源时,Pseudomonas oryzihabitans BT-147和Priestia aryabhattai BT-59对R. azibense BT-170的互作效果转变为促生作用,R. azibense BT-170试验组与对照组菌落直径差分别达到1.348 mm和2.196 mm,其多糖产量从对照组的0.559 µg/mL分别增加到0.821 µg/mL和3.341 µg/mL。[结论]在盐碱和氮源的胁迫下,非根瘤菌Pseudomonas oryzihabitans BT-147和Priestia aryabhattai BT-59对R. azibense BT-170互作效果由正常培养条件下的抑制转变为促生,并显著提高了R. azibense BT-170多糖的产量(P<0.05),不同培养条件下根瘤菌与非根瘤菌互作模式的转变,提高了根瘤菌的抗逆性,扩大了根瘤菌可利用氮源的范围,揭示了非根瘤菌在根瘤微生态中所发挥的作用,并从体外简化了根瘤微生态中复杂的相互作用。