梭梭根际有益细菌对黑麦草耐盐性的影响

1、本科生毕业论文 梭梭根际有益细菌对黑麦草耐盐性的影响 毕业论文论文题目（中文）梭梭根际有益细菌对黑麦草耐盐性的影响论文题目（外文）Effects of Haloxylon ammodendron Growth Promoting Rhizobacteria on Salt Tolerance of Perennial Ryegrass 梭梭根际有益细菌对黑麦草耐盐性的影响摘 要植物体内过量的钠离子积累使得植物细胞遭受离子胁迫和渗透胁迫，进一步导致植物生长受限和作物产量降低。某些根际有益细菌可以促进植物生长，提高植物的耐盐性。本文使用两种梭梭根际有益细菌菌株，枯草芽孢杆菌菌株WM13-24（Ba

2、cillus subtilis）和假单胞杆菌菌株M30-35（Pseudomonas rhizovicinus），分别研究二者对多年生黑麦草（Lolium perenne L.）耐盐性的促进作用。结果发现，在150mM NaCl的盐胁迫下，接种菌株WM13-24和菌株M30-35土壤所生长的幼苗与未接种的对照相比地上部鲜重，干重，叶绿素含量，根系活力，根体积均有显著增加；幼苗相对质膜透性显著降低。此外，在WM13-24与M30-35两种菌株作用下，300mM NaCl盐胁迫下的幼苗与空白对照相比渗透势分别显著降低29.08%与35.29%；地上部Na+含量分别显著降低了20.17%和31.54

3、%，K+含量提高了10.80%和28.38%，K+/Na+提高了38.59%和75.77%。结果表明, 这两种梭梭根际有益菌菌株都能显著促进盐逆境下黑麦草的生长，显著增加叶绿素含量，根系活力与根的体积，同时降低相对质膜透性和叶片渗透势，降低地上部Na+含量，增加K+含量，提高K+ /Na+，从而有利于黑麦草幼苗适应盐逆境。关键词：根际有益细菌；黑麦草；耐盐性；K+ /Na+EFFECTS OF HALOXYLON AMMODENDRON GROWTH PROMOTING RHIZOBACTERIA ON SALT TOLERENCE OF PERENNIAL RYEGRASS Abstract

4、Excessive sodium (Na+) creates both ionic and osmotic stresses for plant cells, leading to suppression of plant growth and reduction in crop yields. Some plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) can promote plant growth and augment tolerance to biotic and abiotic stresses. Here, we examined the e

5、ffects of two strains of Haloxylon ammodendron growth promoting rhizobacteria on salt tolerance in the cold-season forage crop, perennial ryegrass (Lolium perenne L.). We insolated two sorts of bacterium strains, Bacillus subtilis WM13-24 and Pseudomonas rhizovicinus M30-35, form Haloxylon ammodendr

6、on, a highly drought-resistant plant in the afforestation of arid areas in China. The results showed the ryegrass grown in rhizobacterium-inoculated soil were significantly larger than non-inoculated controls with respect to shoot fresh weight, dry weight, chlorophyll content, root vigor and root vo

7、lume; relative membrane permeability under moderate salinity condition (150mM NaCl) were significantly decreased. Furthermore, both of these two strains significantly decreased osmotic potential and shoot Na+ accumulation while leveled up K+ under severe salt stress (300mM NaCl), thereby improved K+

8、/Na+ ratio. The results proved that either strain WM13-24 or strain M30-35 could be used as a fresh and effective PGPR to ameliorate salt stress in ryegrass.Key words: PGPR, ryegrass, salt tolerance, Na+ accumulationIV目 录中文摘要I英文摘要II第一章 引言1第二章 材料与方法22.1 实验材料22.2 实验方法22.2.1 菌液制备22.2.2 种子处理22.2.3 幼苗培养2

9、2.3 指标测定和计算32.3.1 幼苗生物量的测定32.3.2 叶绿素含量的测定32.3.3 根系活力的测定32.3.4 根体积的测定42.3.5 相对质膜透性的测定42.3.6 渗透势的测定42.3.7 地上部无机离子含量的测定52.4 数据统计分析5第三章 结果与分析53.1 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草地上部生物量的影响53.2 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草叶绿素含量的影响63.3 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草根系活力的影响73.4 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草根体积的影响83.5 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草相对质膜透性的影响93.6 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑

10、麦草叶片渗透势的影响103.7 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草地上部生物量的影响113.8 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草地上部K+/Na+的影响12第四章 讨论134.1 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗生物量的影响134.2 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗叶绿素含量及相对质膜透性的影响134.3 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗根系生长的影响134.4 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗渗透势的影响134.5 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗无机渗透调节物质的影响15参考文献16致 谢20第一章 引言土壤盐碱化已经成为全球范围内限制农作物产量的最

11、重要因素之一 1, 2。全球范围内，大约20%的灌溉土地（约450000 km2）受到盐碱化的影响，每年由于土壤盐碱化导致的耕地资源浪费可达2500 - 5000 km2 3。因此，随着世界人口的急剧增加，合理利用盐渍化土壤以满足急速增长的食物需求变得势在必行。盐胁迫对植物造成的直接危害首先表现为由离子失调引起的毒害和渗透胁迫，随后引起的氧化胁迫导致生物膜透性的改变、细胞内生理生化代谢的紊乱和有毒物质的积累，最终影响植株生长发育和形态建成 4-6。根际有益细菌，又名植物生长促进细菌（Plant growth promoting bacteria, PGPR），是一类作用于植物根部的，可以对寄主

12、植物的生长产生促进作用的一类土壤微生物 7。一些PGPR已经应用于农业，以提高种子萌发率，提升作物产量和抗病性 8-10。PGPR可以通过产生非挥发性物质，如生长素，细胞分裂素，可促进金属营养物质的根吸收的铁载体和可降低植物乙烯含量的1-氨基环丙烷-1-羧酸酯（ACC）脱氨酶来促进植物生长 11-14。此外，某些PGPR通过释放挥发性有机化合物（VOC）促进植物生长。 虽然PGPR所释放的VOC不含任何植物激素和铁载体，但由VOC调控的植物生长素激素的稳态平衡和根系铁离子的吸收效果近年来已经被多次证实 15-17。Ryu等人2003年提出的微生物VOC释放理论现在被认为是植物 - 微生物互作的

13、一个重要理论基础 17-21。除了可以促进植物生长，微生物VOCs也可以增强植物抗病性和抵御非生物胁迫。解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）作为PGPR中的重要菌种，可以从许多环境中分离出来，具有对人畜无毒无害, 不污染环境, 环境兼容性好等优点 22, 23。GB03是解淀粉芽孢杆菌的菌株，它的促生作用和抵御非生物胁迫作用已在模式植物拟南芥上证实 15, 16, 18, 24, 25。最近，我们在小麦 26，白三叶 27和盐生植物小花碱茅 28上也发现了在盐胁迫条件下GB03的促生效果。通常来讲，土壤微生物的存在对寄主植物产生影响的同时，寄主植物的根系所产生

14、的分泌物也会对附近土壤微生物的性质和群落数量产生影响 29。梭梭（Haloxylon ammodendro）是一种典型的荒漠多浆旱生植物，具有很强的抗旱性 ，在荒漠区生态环境的保护中具有重要的作用 30。梭梭已被广泛用作造林沙漠的推荐品种，因为它可以在盐渍地和非盐渍地上正常生长 31。多年生黑麦草（Lolium perenne L.）是一种在全球温带地区广泛种植的冷季型牧草 32。由于其质地好，建坪速度快等特点，也常被用于作为饲草和草坪草 33。它是一种自交不亲和的二倍体草种，同时也被列为具有中度耐盐性的商业品种 34, 35。 本实验使用从不同树龄的梭梭根际分离得到的革兰氏阳性菌菌株WM13

15、-24（Bacillus subtilis），和革兰氏阴性菌菌株M30-35（Pseudomonas rhizovicinus），以解淀粉芽孢杆菌GB03为阳性对照，大肠杆菌DH5为阴性对照），研究这两种梭梭根际有益细菌对多年生黑麦草的生长和耐盐性的促进作用，研究结果将对改良和利用盐渍化土地提供一条全新的途径，具有广阔的应用前景。第二章 材料与方法2.1 实验材料枯草芽孢杆菌菌株WM13-24（Bacillus subtilis）和假单胞杆菌菌株M30-35（Pseudomonas rhizovicinus）是本课题组前期从邻近甘肃民勤的腾格里沙漠中不同树龄的梭梭根际分离得到的细菌菌株。解淀粉

16、酶芽孢杆菌GB03菌株由Paul W. Par教授（美国德州理工大学Texas Tech University）提供，多年生黑麦草（Lolium perenne L.）种子“绅士”由北京绿冠种业发展有限公司提供。2.2 实验方法2.2.1 菌液制备Luria-Bertani（LB）液体培养基以10 gL-1 NaCl、10 gL-1胰蛋白胨和5 gL-1酵母粉的比例配制, 使用标准型pH计（PB-10，北京赛多利斯）调节pH至7.2；将立式压力蒸汽灭菌锅（LDZX-50KBS，上海申安）温度调至121对培养基进行高温灭菌20min；待其冷却之后，在超净工作台上加入菌液，每100 mL的LB液体

17、培养基分别添加100L的菌株WM13-24、菌株M30-35和菌株GB03；接着在28、转速180 rmin-1条件下恒温培养摇床（THZ-300，上海一恒科技）培养过夜；使用核酸检测仪（NanoDrop 1000，德国）测定菌液浓度，当OD600=0.90时取出备用。2.2.2 种子处理选取正常的多年生黑麦草“绅士”的种子，用75%的酒精浸泡10s，再用6%次氯酸钠浸泡20min，期间不断震荡，然后用蒸馏水冲洗种子四次。2.2.3 幼苗培养实验采用盆栽，每盆装有高温灭菌（烘箱80灭菌8h）的细沙和蛭石（体积比1:1）共1500g。每盆混合土中拌有10mL的菌液，分别为：LB液体培养基（空白对

18、照）、大肠杆菌DH5菌液（阴性对照）、解淀粉酶芽孢杆菌菌株GB03（阳性对照）和梭梭根际促生细菌菌株WM13-24和菌株M30-35菌液（处理组）。之后每盆播种1.5g 黑麦草种子。幼苗生长20天后，对各对照组和处理组幼苗相应添加不同盐浓度（0mM NaCl、150mM NaCl 、300mM NaCl）的1/2 Hoagland营养液，在盐处理后第2周测定相关生理数据。幼苗种植于兰州大学榆中校区温室，昼夜温度为(28 2)/(23 2)，光照14h/d，光强度约800mol/m2s，相对湿度为60%-80%。2.3指标测定和计算2.3.1幼苗生物量测定分别采取各处理的幼苗，首先冲洗干净植物表

19、面的灰尘。使用分析天平称取地上部鲜量，地下部鲜重；再将称过重量的样品分别装入小信封并做好标记，在80 烘箱，烘干48h后，待其冷却称的干重。每个处理12个重复。2.3.2叶绿素含量测定称取0.1g左右的新鲜叶片，记录具体重量(W)，剪碎后置于10mL离心管中，添加10mL 95%乙醇和80%丙酮混合液，避光静置48h，使用分光光度计分别于663nm、645nm波长下测定其吸光值(用混合液为空白对照)。Ca= （12.72A663-2.59A645）101000WCb= （22.88A645-4.67A663）101000W2.2.3根系活力测定用TTC（氯化三苯基四氮唑）法测定盐处理2周的黑麦

20、草幼苗根系活力。首先称取根尖约0.1g，放入试管中，将0.4% TTC溶液和磷酸缓冲液等量混合，取10mL混合液加入试管，并将根放入其中充分浸泡。在37 黑暗条件下保温3h，然后加入2mL的1mol/L硫酸以停止反应(同时做一个空白试验，先加硫酸，再加入根样，其他操作同上)。取出根并用滤纸吸干水分后放试管中并加入10mL甲醇，用封口膜密封管口放于避光处静置3h，待根褪色至白色，将分光光度计波长设置为485nm，以空白试验作为对照读取吸光值，制作标准曲线获得相应数值，计算出TTC还原量。计算如下：根系活力(mg/g.root FW/h) = TTC还原量(mg)/根鲜重(g)保温培养时间(h)2

21、.3.4根体积的测定应用排水法测定根体积。准备10mL带有刻度的试管，装入一定的水，水量以估计能浸没根系为宜，记录下刻度数A1。将根系小心从植株基部剪下，轻轻冲洗至根系无土为止。用吸水纸小心吸干根表面水分后，将根系进入试管中，并记录下试管中水面上升新位置的刻度数A2。浸入根系后水上升水量的体积（A2-A1）即为被测根系的体积。2.3.5相对质膜透性的测定将叶片用蒸馏水冲洗干净，吸干后将其剪成小片。称取1g样品放入试管中，加入10mL蒸馏水，真空渗入30min，静置半小时，同时设置空白对照。在室温下用电导仪（DDS-IIA型）测定电导率(C1)，接着沸水浴中将样品煮沸15min，冷却之后，测得电

22、导率(C2)。相对电导率 = (C1-C0)/(C2-C0) 100%(C0为蒸馏水的电导率)2.3.6渗透势测定采取黑麦草幼苗新鲜叶片，放入1.5mL离心管，在液氮内冷冻后，然后室温条件下反复冻融并研磨挤出汁液，于10000rpm离心1min，吸取上清液50L，使用冰点渗透仪（OSMOMAT-030，Germany）测定幼苗渗透势ic值。计算渗透势：s= -icRTic测得的值；R气体常数0.008314；T=298.82.3.7 地上部无机离子（Na+、K+）含量测定将待测黑麦草幼苗地上部采集后装入信封， 80烘箱中烘干48小时，倒入研钵捣碎后放入试管中，添加100mmolL-1浓度的冰乙

23、酸10mL，用封口膜将试管口进行密封，置于90水浴锅反应2h，待其冷却到室温。过滤后进行测定（实验过程中根据需要将待测滤液稀释相应倍数，记录稀释倍数）。实验用2655-00型火焰光度计测得数据。幼苗体内离子含量最终测定结果以每克干重中的离子含量(mmol/gDW)作为的表示方法。2.4 数据统计分析所有数据均采用Excel 2003进行数据分析处理, 采用SPSS 17.0对数据进行方差分析及差异显著性检验。第三章 结果与分析3.1 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草地上部生物量的影响正常生长条件下，根际促生细菌处理的幼苗地上部鲜重干重均高于对照组，根际促生细菌菌株GB03、菌株WM13-24及

24、菌株M30-35处理的幼苗地上部干重与LB空白对照相比显著增加17.92%、24.25%和41.51%，且其中菌株M30-35处理的幼苗地上部鲜重与LB对照相比显著增加了35.43%。150mM NaCl盐处理黑麦草幼苗2周时，菌株GB03、菌株WM13-24及菌株M30-35处理的幼苗地上部鲜重与LB空白对照相比显著提高了19.79%、24.09%及21.25%，干重显著增加24.18%、36.11%及38.28%；300mM NaCl盐处理2周时，显著提高了33.42%、45.05%及42.14%，干重显著提高11.17%、14.85%及31.69%（P 0.05）（图3-1）。图3-1盐

25、处理2周条件下梭梭根际促生细菌对黑麦草幼苗地上部生物量的影响Fig. 3-1 Effects of Haloxylon ammodendron growth promoting rhizobacteria on shoot biomass of perennial ryegrass under two weeks of salt treatment3.2 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草叶绿素含量的影响150mM NaCl盐处理黑麦草幼苗2周时，根际促生细菌菌株GB03、菌株WM13-24及菌株M30-35处理的幼苗叶绿素a含量与LB空白对照相比显著增加18.56%、44.05%及30.46%

26、，叶绿素b含量显著提高了16.71%、53.79%及35.22%；300mM NaCl处理下，提高了17.81%、17.46%及27.84%，叶绿素b含量显著提高了33.92%、27.72%及28.11%（P 0.05）（图3-2）。图3-2盐处理2周梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗叶绿素含量的影响Fig. 3-2 Effects of Haloxylon ammodendron growth promoting rhizobacteria on chlorophyll content of perennial ryegrass under two weeks of salt treatment3

27、.3 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草根系活力的影响150mM NaCl盐处理黑麦草幼苗2周时，根际促生细菌菌株GB03、菌株WM13-24及菌株M30-35处理的幼苗根系活力与LB空白对照相比显著提高48.28%、49.47%及53.81%；300mM NaCl盐处理2周时，显著提高了47.92%、58.48%及59.73%（P 0.05）（图3-3）。图3-3盐处理2周条件下梭梭根际促生细菌对黑麦草幼苗根系活力的影响Fig. 3-3 Effects of Haloxylon ammodendron growth promoting rhizobacteria on root vigour

28、of perennial ryegrass under two weeks of salt treatment 3.4 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草根体积的影响正常生长条件下，根际促生细菌菌株GB03、菌株WM13-24及菌株M30-35处理的黑麦草幼苗根系体积与LB空白对照相比提高了48.67%、11.50%及16.81%；150mM NaCl盐处理2周时，显著提高了27.16%、24.49%及29.63%；300mM NaCl盐处理幼苗2周时，显著提高了50.00%、31.17%及41.98%（P 0.05）（图3-4）。图3-4盐处理2周条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗根体积的影响

29、Fig. 3-4 Effects of Haloxylon ammodendron growth promoting rhizobacteria on root volume of perennial ryegrass under two week of salt treatment3.5 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草相对质膜透性的影响150mM NaCl盐处理黑麦草幼苗2周时，根际促生细菌菌株GB03、菌株WM13-24及菌株M30-35处理的幼苗细胞质膜透性与LB对照组相比显著降低31.65%、43.54%及15.07%。300mM NaCl盐处理2周时，显著降低23.01%、24.5

30、6%及14.77%（P 0.05）（图3-5）。图 3-5盐处理2周条件下梭梭根际促生细菌对黑麦草幼苗相对质膜透性的影响Fig. 3-5 Effects of Haloxylon ammodendron growth promoting rhizobacteria on relative plasma permeability of perennial ryegrass under two week of salt treatment3.6 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草叶片渗透势的影响150mM NaCl盐处理幼苗2周时，菌株GB03、菌株WM13-24及菌株M30-35与LB空白对照相比

31、显著降低了26.13%、23.96%及16.21%；300mM NaCl盐处理2周时，显著降低了14.73%、29.08%及35.29%（P 0.05）（图3-6）。图3-6盐处理2周条件下梭梭根际促生细菌对黑麦草幼苗渗透势的影响Fig. 3-6 Effects of Haloxylon ammodendron growth promoting rhizobacteria on osmotic potential of perennial ryegrass under salt treatment3.7 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草地上部离子含量的影响150mM NaCl盐处理黑麦草幼苗2

32、周时，根际促生细菌菌株GB03、菌株WM13-24及菌株M30-35处理的幼苗地上部Na+含量与LB空白对照组相比分别显著降低了34.65%、22.52%、及34.53%（P 0.05），幼苗地上部K+含量提高了13.61%、14.58%及20.93%；300Mm NaCl盐处理幼苗2周时，显著降低了26.22%、20.17%及31.54%，地上部K+含量提高了21. 08%、10.80%及28.38%（图3-7）。图3-7盐处理2周条件下梭梭根际促生细菌对黑麦草幼苗地上部Na+和K+含量的影响Fig. 3-7 Effects of Haloxylon ammodendron growth p

33、romoting rhizobacteria on shoot Na+ and K+ content of perennial ryegrass under two weeks salt treatment3.8 盐胁迫下梭梭根际有益细菌对黑麦草地上部K+/Na+的影响150mM NaCl盐处理黑麦草幼苗2周时，根际有益细菌菌株GB03、菌株WM13-24及菌株M30-35处理的幼苗地上部K+/Na+与LB空白对照组相比分别显著提高了52.97%、40.38%及62.69%；300mM NaCl盐处理幼苗2周时，幼苗地上部K+/Na+分别显著提高了59.08%、38.59%及75.77%（P

34、0.05）（图3-8）。图3-8盐处理2周条件下梭梭根际促生细菌对黑麦草幼苗地上部K+/Na+的影响Fig. 3-8 Effects of Haloxylon ammodendron growth promoting rhizobacteria on shoot K+/Na+ content of perennial ryegrass under two weeks salt treatment第四章 讨论4.1 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗生物量的影响PGPR的种类有很多，包括固氮螺菌属Azospirillum，固氮（细）菌属Azotobacter，醋酸杆菌属Acetobacte

35、r，芽孢杆菌属 Bacillus，伯克氏菌属Burkholderia，类芽胞杆菌属Paenibacillus，假单胞菌属Pseudomonas，根瘤菌属Rhizobium 和 沙雷氏菌属Serratia等 10, 36, 37。这类细菌通过多种方式实现促生效果。直接的方式如通过固氮作用，溶解营养物，产生植物激素和1-氨基环丙烷羧酸脱氨酶（ACC deaminase）等；间接方式如通过产生铁载体，几丁质酶，荧光染料分子，抗生素和-1-3-葡聚糖酶等产物间接作用产生促生效果 10, 38。近年来，盐胁迫下PGPR诱导的植物生物量的增加已在多种作物上得到验证，如番茄（Lycopersicon esc

36、ulentum） 39，鹰嘴豆（Cicer arietinum） 40，紫花苜蓿（Medicago sativa） 41，厚岸草（Salicornia euro- pea） 42,玉米（Zea mays） 43，和 小麦（Triticum aestivum） 44。本实验使用梭梭根际有益细菌接种黑麦草，结果表明在正常处理和盐胁迫处理条件下，与空白对照组和阴性对照组相比，两种菌株诱导的地上部分生物量都有显著增加。此外，在正常条件下，M30-35菌株诱导的地上部生物量与GB03菌株所诱导的相比有更显著的提升。4.2 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗叶绿素含量及相对质膜透性的影响叶绿素含量高

37、低能够反映植物光合作用的强弱，也能够反映其生长及营养状况，是表征光合利用率的最重要的指标之一 4, 45。在逆境胁迫时，叶绿素含量将持续下降，而抗逆性强的植物叶绿素含量的下降要慢于抗性弱的植物 46。实验结果表明随着盐浓度的升高及盐处理时间的增加，不同处理的幼苗叶绿素a和叶绿素b含量均有相应的降低。300mM NaCl处理2周时，梭梭根际促生细菌处理的幼苗叶绿素a及叶绿素b含量均高于空白对照和阴性对照。盐胁迫下梭梭根际促生细菌提高黑麦草幼苗叶绿素含量，增强其在盐胁迫条件下的光合作用，从而促进其生长。植物叶片电导率高低反应了细胞膜透性的大小，膜透性增大的程度不仅与逆境胁迫强度有关，同时也与植物抗

38、逆性的强弱有关 47。接种梭梭根际促生细菌的黑麦草幼苗叶片相对质膜透性均低于对照组幼苗，随着盐浓度增加，叶片相对质膜透性的上升幅度小于对照组的幼苗。在盐胁迫条件下，梭梭根际促生细菌处理能够抑制黑麦草幼苗膜透性的增加，减少电解质的外渗，从而维持幼苗细胞膜的稳定性，有效缓解盐胁迫对植株的伤害。4.3 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗根系生长的影响根系是植物的重要器官，在一定的盐胁迫时，地下部伸长促进根系吸收水分，这是植物对于盐胁迫的适应机制。白玉娥等 48研究提出强壮植物根系是提高植物抗性的一种方式，尤其是对依靠根茎进行营养繁殖的根茎类禾草。有研究发现PGPR菌株能够使得植株根长度，根表面

39、积和根尖数量增加，从而增强植株营养的摄取，最终在胁迫条件下改善植物生长发育 7。在盐胁迫下，梭梭根际促生细菌显著增加了黑麦草幼苗根体积，提高根系活力。这表明黑麦草接种梭梭根际促生细菌菌株能够显著促进幼苗根系发育，从而在盐胁迫条件下维持幼苗生长。此外，结果表明WM13-24菌株和M30-35菌株所诱导的黑麦草根系活力的提升程度与接种GB03菌株的提升程度达到同一水平。4.4 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗渗透势的影响外界盐浓度越高植物所遭受的渗透胁迫强度就越大。植物渗透势对盐胁迫比较敏感，测定盐胁迫下植物的渗透势变化对分析植物抗盐生理机制有重要的作用。渗透调节物质浓度的改变将导致细胞渗

40、透势的变化 49。本实验结果表明盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌显著降低了黑麦草幼苗的渗透势，提高了植株的渗透调节能力，从而有利于植株幼苗在胁迫条件下对水分的吸收。在重度盐胁迫下（300mM NaCl），于GB03菌株诱导的相比，M30-35菌株诱导的叶片渗透势表现出了更低的水平。4.5 盐胁迫条件下梭梭根际有益细菌对黑麦草幼苗无机渗透调节物质的影响植物遭受盐胁迫时，能够进行自身渗透调节，其中一种是植物以主动吸收的方式从外界吸收并积累很多比如Na+、K+、Mg2+、Cl+等无机盐离子，以调节渗透势。K+是植物生长的必需元素，是构成细胞渗透势的重要组成成分；通过维持细胞渗透平衡从而直接影响气孔关闭

41、50, 51。K+也可以作为多种酶的辅助因子；如在根细胞中，较高的K+水平可抑制一系列蛋白水解酶（如胱天蛋白酶和核酸内切酶）的活性从而抑制盐胁迫导致的细胞编程性死亡 52。由于Na+与K+有着相似的水合半径，因此在盐胁迫下，土壤中高浓度的Na+会显著阻碍植物对土壤中K+的吸收，引起植物体内K+缺乏，导致上述K+依赖的细胞生理生化反应难以正常进行 4, 25。Wang 53等研究表明，小花碱茅（Puccinellia tenuiflora）能够在高Na+环境下生存，且能够在体内维持较低的Na+浓度，这主要是依靠小花碱茅对K+、Na+强大的选择性吸收能力。随NaCl 浓度的升高，海滨碱蓬（Suae

42、da maritima）幼苗体内的K+含量将会有相应的提高，一方面可以保持体内K+营养，另一方面还可保持相对稳定的K+/Na+，有利于植物生长发育 53。在盐胁迫条件下解淀粉酶芽孢杆菌菌株GB03使得拟南芥体内Na+含量与对照相比降低了54% 24，进一步研究发现GB03通过下调HKT1基因在根细胞中的表达同时上调HKT1基因在地上部（如茎和叶）细胞中的表达，促进从地上部到根部的Na+流动。菌株GB03通过降低小麦体内Na+的积累及增加K+/Na+，从而提高了小麦的耐盐性 25。在盐胁迫条件下，菌株GB03降低了白三叶体内Na+含量，提高了K+/Na+ 27。本实验分别在不同的盐胁迫下，梭梭根

43、际有益细菌与阳性对照GB03显著降低了黑麦草幼苗地上部及根部Na+含量，且增加了K+，同时提高了K+/Na+。其中菌株M30-35诱导的地上部K+含量和K+/Na+的提升都与菌株GB03诱导的达到了同一水平。总而言之，结果表明两种梭梭根际有益细菌（菌株WM13-24和M30-35）都能显著促进盐逆境下黑麦草的生长，显著增加叶绿素含量，根系活力与根的体积，同时降低相对质膜透性和叶片渗透势，降低地上部Na+含量，增加K+含量，提高K+ /Na+，从而有利于黑麦草幼苗适应盐逆境。我们还发现，菌株M30-35在增强根系活力，降低叶片渗透势和调节Na+、K+方面表现出了与菌株GB03类似，甚至更好的水平

44、。参考文献1. Flowers TJ. Improving crop salt toleranceJ. Journal of Experimental Botany. 2004;55(396):307-19.2.Zhang JL, Shi H. Physiological and molecular mechanisms of plant salt toleranceJ. Photosynthesis research. 2013;115(1):1-22.3.UNEP. The Environmental Food Crisis: The Environments role in averti

45、ng future food crisis. 2009.4.张金林, 李惠如, 郭姝媛, 王锁民, 施华中, 韩庆庆, et al. 高等植物适应盐逆境研究进展J. 草业学报. 2015;24(12):220-36.5.Flowers TJ, Colmer TD. Salinity tolerance in halophytesJ. The New phytologist. 2008;179(4):945-63.6.Afrasyab Rahnama, Richard A. James, Kazem Poustini, Munns R. Stomatal conductance as a scr

46、een for osmotic stress tolerance in durum wheat growing in saline soilJ. Functional Plant Biology. 2010;37:255-63.7.Egamberdieva D, Kucharova Z. Selection for root colonising bacteria stimulating wheat growth in saline soilsJ. Biology and Fertility of Soils. 2009;45(6):563-71.8.Kloepper JW, Leong J,

47、 Teintze M, Schroth MN. Enhanced plant growth by siderophores produced by plant growth promoting rhizobacteriaJ. Nature. 1980;286:885-6.9.Zablotowicz RM, Tipping EM, Ran L, Kloepper JW. Plant growth promotion mediated by bacterial rhizosphere colonizers: Springer Netherlands; 1991. 315-26 p.10.Kloep

48、per JW, Metting FB, Jr. Plant growth-promoting rhizobacteria as biological control agentsJ. Brenners Encyclopedia of Genetics. 1992:3535.11.Loper JE, Schroth MN. Influence of bacterial sources of indole-3- acetic acid on root elongation of sugar beetJ. Phytopathology 1986;76:386-9.12.ELIZABETH M. S.

49、 MACDONALD, GARY K. POWELL, DEAN A. REGIER2, N. LOUISE GLASS, FRANCISO ROBERTO, TSUNE KOSUGE, et al. Secretion of Zeatin, Ribosylzeatin, and Ribosyl-1-Methylzeatinby Pseudomonas savastanoilJ. Plant Physiology. 1986;82:742-7.13.Glick BR, Patten CL, Holguin G, Penrose DM. Biochemical and Genetic Mecha

50、nisms Used by Plant Growth Promoting Bacteria: ICP; 1999. 276 p.14.Timmusk S, Nicander B, Granhall U, Tillberg E. Cytokinin production by Paenibacillus polymyxaJ. Soil Biology and Biochemistry. 1999;31.15.Zhang H, Kim MS, Krishnamachari V, Payton P, Sun Y, Grimson M, et al. Rhizobacterial volatile e

51、missions regulate auxin homeostasis and cell expansion in ArabidopsisJ. Planta. 2007;226(4):839-51.16.Zhang H, Sun Y, Xie X, Kim MS, Dowd SE, Pare PW. A soil bacterium regulates plant acquisition of iron via deficiency-inducible mechanismsJ. The Plant journal : for cell and molecular biology. 2009;5

52、8(4):568-77.17.Farag MA, Zhang H, Ryu CM. Dynamic chemical communication between plants and bacteria through airborne signals: induced resistance by bacterial volatilesJ. Journal of chemical ecology. 2013;39(7):1007-18.18.Ryu CM, Farag MA, Hu CH, Reddy MS, Wei HX, Pare PW, et al. Bacterial volatiles

53、 promote growth in ArabidopsisJ. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2003;100(8):4927-32.19.Wenke K, Kai M, Piechulla B. Belowground volatiles facilitate interactions between plant roots and soil organismsJ. Planta. 2010;231(3):499-506.20.Blom D, Fabbri C

54、, Connor EC, Schiestl FP, Klauser DR, Boller T, et al. Production of plant growth modulating volatiles is widespread among rhizosphere bacteria and strongly depends on culture conditionsJ. Environmental microbiology. 2011;13(11):3047-58.21.Bitas V, Kim HS, Bennett JW, Kang S. Sniffing on microbes: d

55、iverse roles of microbial volatile organic compounds in plant healthJ. Molecular plant-microbe interactions : MPMI. 2013;26(8):835-43.22.曹春霞, 龙同, 程贤亮, 朱志刚, 姚经武. 枯草芽孢杆菌防治草莓白粉病田间药效试验J. 湖北农业科学. 2011;50(20):004188-4189.23.王晓阁. 枯草芽孢杆菌研究进展与展望J. 中山大学研究生学刊:自然科学与医学版. 2012(3):14-23.24.Zhang H, Kim MS, Sun Y,

56、Dowd SE, Shi H, Par PW. Soil Bacteria Confer Plant Salt Tolerance by Tissue-Specific Regulation of the Sodium Transporter HKT1J. The American Phytopathological Society. 2008;21(6):737-44.25.Zhang J-L, Flowers TJ, Wang S-M. Mechanisms of sodium uptake by roots of higher plantsJ. Plant and Soil. 2010;326(1-2):45-60.26.Zhang J-L, Aziz M, Qiao Y, Han Q-Q, Li J, Wang Y-Q, et al. Soil microbe Bacillus subtilis (GB03) induces biomass accumulation and salt tolerance with lower