高地芽孢桿菌在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的功能功效及應(yīng)用潛力！
小楊 / 2024-09-09 09:07:36
百歐博偉生物：近年來(lái)，隨著農(nóng)藥化肥的大量使用，環(huán)境污染、土壤板結(jié)鹽漬化日益嚴(yán)重，土壤改良刻不容緩，微生物菌肥因其高效、環(huán)保無(wú)污染逐漸被人們所熟知。微生物菌肥通過(guò)微生物自身的生命活動(dòng)及代謝產(chǎn)物，促進(jìn)有機(jī)物分解，提高土壤肥力，增強(qiáng)植物對(duì)土壤中微量元素的吸收，吸附鈍化土壤重金屬和農(nóng)藥殘留，凈化土壤環(huán)境。微生物菌肥已成為發(fā)展“綠色農(nóng)業(yè)”不可缺少的一部分，利用微生物菌肥解決土地污染，降低化學(xué)成分對(duì)土地和水資源的影響，減輕土地鹽堿化，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)已成為當(dāng)下熱門研究。
高地芽孢桿菌(Bacillus altitudinis)屬于厚壁菌門(Firmicutes)芽孢桿菌屬(Bacillus)，2006年Shivaji等人為提高邊際土壤生產(chǎn)力并改善邊際土壤生態(tài)環(huán)境而從高海拔空氣中分離的一株菌，因邊際土壤生態(tài)脆弱、作物生產(chǎn)力低、土地嚴(yán)重退化和高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，使用物理或化學(xué)方法改良投入成本過(guò)高，而且極易引起生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，因此，他們將目光轉(zhuǎn)移至對(duì)植物生長(zhǎng)具有促生效果的根際促生菌。隨著研究的深入，越來(lái)越多的研究者在廢水、鹽湖、水稻葉片和小麥根際等環(huán)境中分離到高地芽孢桿菌，高地芽孢桿菌的功能也逐漸被解析出來(lái)。
植物在生長(zhǎng)過(guò)程中與其共生的根際微生物能夠產(chǎn)生植物激素來(lái)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育?，F(xiàn)已證實(shí)，80%的根際細(xì)菌能產(chǎn)生生長(zhǎng)素,其中主要有固氮螺菌、假單胞菌、黃單胞菌、糞產(chǎn)堿桿菌以及根瘤菌等。高地芽孢桿菌也可以分泌IAA，IAA除了促進(jìn)植物根系伸長(zhǎng)外，還能夠促進(jìn)植物根系和根毛的形成，根系獲得更好的發(fā)育以后，反過(guò)來(lái)又能提高植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收效率。張文韜等人用檢測(cè)到高地芽孢桿菌Y1分泌生長(zhǎng)素濃度為38.49mg/L，而蘇云金芽孢桿菌JJ5-2分泌IAA濃度僅為10.2mg/L，這表明高地芽孢桿菌具有較強(qiáng)的IAA分泌能力。Kiran等證實(shí)高地芽孢桿菌不僅能夠增加豆科植物的根重，而且能夠增加根系長(zhǎng)度。 高地芽孢桿菌分泌的IAA，與植物自身合成的IAA加強(qiáng)植物根系分泌物分泌，為高地芽孢桿菌營(yíng)造良好的生存環(huán)境，促進(jìn)高地芽孢桿菌在植物根系的定植和生長(zhǎng)，二者相輔相成，互為共生。
當(dāng)植物受到逆境脅迫時(shí)，植物會(huì)分泌脫落酸、乙烯等植物激素，引起葉片和果實(shí)的衰老和脫落，極大的影響了逆境環(huán)境下植物的生長(zhǎng)發(fā)育。高地芽孢桿菌能夠合成ACC脫氨酶，在ACC脫氨酶的作用下，降解乙烯的合成前體ACC（1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸），減少ACC的積累，抑制乙烯的合成，降低乙烯對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。當(dāng)下，各種極端氣候和惡劣的土壤環(huán)境嚴(yán)重威脅到土壤微生物的生存，高地芽孢桿菌自身對(duì)高溫、干旱、重金屬等非生物脅迫環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠保障高地芽孢桿菌在各種不利環(huán)境下依然保持較高的生理活性，為植物在逆境生長(zhǎng)中提供有力的協(xié)助 。
3、高地芽孢桿菌能夠溶解有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷
土壤中存在大量的磷元素，但能夠被植物直接利用的可溶性磷的含量很少，研究發(fā)現(xiàn)土壤微生物能夠促進(jìn)土壤中有效磷的釋放，提供植物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的磷元素，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。據(jù)報(bào)道，芽孢桿菌屬具有較強(qiáng)的解磷能力，實(shí)驗(yàn)證明高地芽孢桿菌能夠在無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷固體培養(yǎng)基上形成透明的磷溶圈，具備解磷能力，其在無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷培養(yǎng)基中的溶磷量分別為152.4mg/L、48mg/L，相比較而言，高地芽孢桿菌的解磷能力屬于中等偏上水平，同時(shí)兼?zhèn)淙芙庥袡C(jī)磷的能力，在微生物菌肥中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
4、高地芽孢桿菌能夠提高植物的蒸騰速率和增加氣孔導(dǎo)度
張文韜等的研究發(fā)現(xiàn)高地芽孢桿菌能夠增強(qiáng)作物的蒸騰速率，提高植物體內(nèi)礦物質(zhì)和水分的運(yùn)輸效率，較強(qiáng)的蒸騰速率也具有一定的葉片降溫效果，在炎熱的夏季，能夠緩解高溫對(duì)植物的損傷，增強(qiáng)作物的抗熱性。高地芽孢桿菌能夠增加植物葉片的氣孔導(dǎo)度，在一定程度上能夠提高作物對(duì)CO2的吸收能力，增強(qiáng)作物的光合作用。張文韜等的研究也證實(shí)了高地芽孢桿菌能夠顯著提升大豆葉片的胞間CO2濃度。
高地芽孢桿菌還能夠合成HCN和氨，Ebbs等研究發(fā)現(xiàn)，在缺氮的情況下，植物可吸收HCN等氰化物來(lái)補(bǔ)充所需氮源。此外，高地芽孢桿菌能夠產(chǎn)生鐵載體，鐵載體是一種低分子量的有機(jī)螯合劑，能夠有效的螯合土壤中的Fe3+，并將其轉(zhuǎn)化為植物可吸收的形式，促進(jìn)植物對(duì)鐵的吸收利用。
已有大量的研究表明高地芽孢桿菌能夠產(chǎn)生一些分泌物，抑制土壤有害菌群的生長(zhǎng)。Momota的研究證實(shí)，高地芽孢桿菌能夠產(chǎn)生噬鐵素、蛋白酶、纖維素酶,對(duì)植物病原真菌如尖胞鐮刀菌（Fusarium oxysporum）、稻瘟病菌（Pyricularia oryzae）具有顯著的拮抗作用。同時(shí)，國(guó)內(nèi)研究者實(shí)驗(yàn)證明高地芽孢桿菌對(duì)水稻條斑病和葉枯病的致病菌生長(zhǎng)具有顯著的抑制效果。有研究者從姜地土壤中分離到的高地芽孢桿菌能夠分泌某種物質(zhì)引起線蟲體內(nèi)的解毒酶（谷胱S-甘肽轉(zhuǎn)移酶和羧酸酯酶）的活性改變，促使線蟲出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)。此外，高地芽孢桿菌通過(guò)分泌辛酸，破壞線蟲細(xì)胞壁，引起細(xì)胞內(nèi)容物外泄，另外，高地芽孢桿菌分泌的正辛酸還能夠抑制線蟲體內(nèi)過(guò)氧化氫酶的活性，導(dǎo)致線蟲體內(nèi)積累大量活性氧，并最終引起線蟲死亡。
隨著
高地芽孢桿菌的功能逐漸被解析，高地芽孢桿菌在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，相信在不久的將來(lái)，越來(lái)越多的研究者和企業(yè)會(huì)投入大量的人力和物力加大對(duì)高地芽孢桿菌的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)已有一些高校和高新企業(yè)（如青島滋百農(nóng)）開(kāi)展高地芽孢桿菌在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)添磚加瓦。
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