一种能在干旱胁迫下促进植物生长的菌株ld-11及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于植物促生菌【技术领域】，涉及一种能在干旱胁迫下促进植物生长的菌株LD-11及其应用。本发明公开的一种能在干旱胁迫下促进植物生长的菌株LD-11，其分类学命名为伯克氏菌LD-11(Burkholderia cepacia)，于2014年6月6日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC M2014246。该菌能够合成ACC脱氨酶，降低干旱胁迫引发的高水平乙烯对植物的伤害，而且还能合成吲哚乙酸和铁载体，为植物提供外源吲哚乙酸及铁元素，从而起到促进植物生长的作用。CCTCC M20142462014.06.06
【专利说明】一种能在干旱胁迫下促进植物生长的菌株LD-11及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物促生菌【技术领域】，涉及一种能在干旱胁迫下促进植物生长的菌株 LD-11及其应用。
【背景技术】
[0002] 土壤干旱是制约作物生长、发育和产量提高的最重要的环境因子之一。据保守估 计，仅在热带地区，干旱造成的玉米损失每年至少2千万吨，损失率至少17%。近年来，随着 气候的变化，全球化干旱的趋势愈来愈严重。因而干旱的加剧，严重影响了作物的产量潜力 的发挥，制约着农业经济的发展。如何在旱作条件下实现作物产量潜能的最大化，是摆在科 学家面前的一个急需解决的问题。利用作物-微生物之间的互作关系，筛选植物促生菌用 于农业生产可以作为在干旱胁迫条件下提高作物生长及产量途径之一。
[0003] 玉米（Zeamays)为禾本科（Poaceae)玉蜀黍属的一年生草本植物，也是三大主要 粮食作物之一。玉米需水量大，对缺水十分敏感，生产过程中极易受到干旱胁迫的影响。全 世界的玉米生产均在不同时期，受到不同程度的影响。我国玉米的主要种植期（东北地区 4-9月，黄淮地区3-10月，长江流域3-11月，华南和西南地区1-12月）也受到不同程度的 干旱影响。据初步估算作物受旱面积和受旱成灾面积大致以每10年408. 8万ha和209. 0 万ha的速率增长。而面对粮食、畜牧业和工业原料的供需失调问题，只有从根本上解决玉 米自身在逆境胁迫下仍保持高产的问题。
[0004] 化肥在现代农业生产中发挥着巨大作用。但是随着化肥使用量的增加，其利用率 逐年降低。农药和化肥的残留，向环境释放了大量的有害物质，污染了土壤、水源和食品， 对人类健康及生存环境构成了极大威胁，要求保护生态环境和生产安全食品的呼声日益强 烈。因此，开发利用替代化学肥料的新肥源，以适应发展绿色农业和绿色食品的需要已是当 务之急。而微生物肥料可使土壤中无效营养有效化，预防和控制农作物病害，减少农药和化 肥的使用，是解决土壤、水源和食品污染的根本途经，被普遍认为是一种环境友好、经济有 效的提高作物产量的方法。
[0005] 微生物肥料是指一类含有微生物活体的特定制品，应用于农业生产中，能够获得 特定的肥料效应。其中制品中活微生物起关键作用。目前一般将微生物肥料制品分为两大 类：一类是狭义的微生物肥料，指通过微生物的生命活动，增加了植物营养元素的供应量， 包括土壤和生产环境中植物营养元素的供应总量，导致植物营养状况的改善，进而增加产 量。这一类微生物肥料的代表是根瘤菌肥；另一类是广义的微生物肥料，指通过其中微生物 的生命活动，不但能提高植物营养元素的供应量，还能产生植物生长激素，促进植物对营养 元素的吸收利用或有拮抗某些病原微生物的致病作用，减轻农作物病虫害简介提高作物产 量。与化学肥料相比具有以下特点：不破坏土壤结构；保护生态、不污染环境，对人畜无毒 无害；肥效持久；提高作物产量，改善作物品质；成本低廉，经济有效。
[0006] 植物根际促生菌（plantgrowthpromotingrhizobacteria,PGPR)是一类能高密 度定殖在植物根际的微生物，兼有抑制植物病原菌、根际有害微生物，以及促进植物生长并 增加作物产量的作用。作为生物肥料和生物农药的重要资源库，PGPR的研究和应用已经起 到了举足轻重的作用。从资源再生利用的角度来研究和开发微生物肥料则对资源综合利用 和环境保护更具有现实意义。
【发明内容】
[0007] 本发明解决的问题在于提供一种能在干旱胁迫下促进植物生长的菌株LD-11及 其应用，该菌是一种新的植物根际促生菌，可应用于植物促生剂或微生物肥料的制备。
[0008] 本发明的目的通过如下技术方案实现：
[0009] 本发明公开了一种能在干旱胁迫下促进植物生长的菌株LD-11，其分类学命名为 伯克氏菌LD-ll(Burkholderiac印acia)，于2014年6月6日保藏于中国典型培养物保藏 中心，保藏号为CCTCCM2014246。
[0010] 该菌能够在胞内合成ACC(1-氨基环丙烷-1-羧酸）脱氨酶，可以将ACC作为唯一 氮源进行生长，同时将其分解。
[0011] 进一步，还具有以下特征：
[0012] 该菌能够合成吲哚乙酸。
[0013] 该菌能够合成铁载体。
[0014] 所述的伯克氏菌LD-11在干旱胁迫下促植物生长的应用，具体包括：
[0015] 所述在制备促植物生长的制剂的应用。
[0016] 所述的制剂为抑制ACC生成的制剂、促吲哚乙酸合成的制剂、促铁载体合成的制 剂的一种或几种。
[0017] 在制备促玉米生长的制剂的应用。
[0018] 所述的制剂为微生物菌剂或微生物肥料。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0020] 本发明提供的伯克氏菌LD-11，是从矿区、污水处理厂的土壤和污水中进行筛选分 离，得到的具有多种重金属抗性的微生物，检测结果表明该菌是一种能够合成ACC脱氨酶 的新的伯克氏菌种，分类命名为伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)。
[0021] 本发明提供的伯克氏菌LD-11，由于其能合成ACC脱氨酶，所以能够抑制植物体内 ACC的合成，进而降低由于环境胁迫所导致植物体内乙烯的大量积累，从而提高其抗逆性。 其原因在于，ACC是乙烯生物合成的直接前体，环境胁迫会引起乙烯产量的增加，高水平的 乙烯会阻碍植物根系的延长和生长，进而影响植物的生长和发育。ACC脱氨酶是一种有效降 低逆境乙烯含量的外源促生物质，该酶在干旱、盐胁迫及重金属污染等逆境条件下能显著 提高农作物的抗逆性和增加产量。
[0022] 伯克氏菌LD-11以色氨酸为前体合成植物生长激素吲哚乙酸（IAA)，由于其吸 附在种子和根系的表面，可直接被植物利用，同时也可能与植物本身内生的IAA共同作用 刺激植物细胞的生长和增殖，从而促进植物根系的生长发育及有效吸收土壤中的水分和养 分。同时可能参与植物体内其他生命活动的调节。
[0023] 铁载体是微生物和部分作物在低铁应激条件下产生的一种能够高效率结合三价 铁离子的低分子量有机化合物。铁载体的能力强弱可以影响植物对三价铁离子的吸收。伯 克氏菌LD-11能通过产生和分泌对铁具有高亲和力的铁载体，溶解并结合土壤中的铁元素 供植物细胞利用，增加铁营养，促进植物生长。
[0024] 另外本发明提供的伯克氏菌LD-11，对不同干旱胁迫下玉米苗期的株高、地上部 分生物量、地下部分生物量均具有显著的促进作用。
[0025] 保藏信息
[0026] 菌株名称：伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)
[0027] 保藏日期：2014年6月6日
[0028] 保藏单位：中国典型培养物保藏中心（CCTCC)
[0029] 保藏单位地址：中国武汉武汉大学 保藏编号：CCTCCM2014246
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图 1 为伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)在含[Cu2+] = 6mmol/L的LB固 态培养基上的菌落形态；
[0031] 图2为不同浓度的a-酮丁酸标准品在540nm处的吸光度值绘制出的a-酮丁酸 标准曲线；
[0032] 图3为不同浓度的IAA标准品在535nm处的吸光度值绘制出的IAA标准曲线；
[0033] 图4不同浓度的甲磺酸去铁胺盐（desferalmesylate,Sigma)标准品在630nm处 的吸光度值绘制出的去铁胺（铁载体）的标准曲线；
[0034] 图5为伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)对干旱胁迫下苗期玉米促生16 天时株高的比较；
[0035] 图6为伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)对干旱胁迫下苗期玉米促生16 天时地上部分生物量的比较；
[0036] 图7为伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)对干旱胁迫下苗期玉米促生16 天时地下部分生物量的比较。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而 不是限定。
[0038] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0039] 下述实施例中所用的材料和试剂，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0040] 实施例1
[0041] 伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)的分离和鉴定
[0042] 1、伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)的分离
[0043] 伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)的分离包括取样，富集和初筛，复筛三个 步骤，具体如下：
[0044] 1. 1 取样
[0045] 从广西省各市、县、乡的矿区、污水处理厂、电镀厂、汽车修理厂等重金属污染严重 的土壤和废水中采样，装入干净的采样袋（瓶）中，做好标记，于4°C冰箱中保存备用。
[0046] 1.2富集和初筛
[0047] 称取 10g采集的样品倒入 100ml含[Cu2+] = 0? 5mmol/L(CuS04 ? 5H20)的 Luria-Bertani(LB)液态培养基中，37°C，200rpm，振荡培养24h。然后取lml菌悬液，采用 十倍梯度稀释法涂布于[Cu2+] = 0. 5mmol/L的LB固态培养基上，37°C，200rpm，振荡培养 48h，观察有无菌落出现，将出现的菌落分别转接至新的含相应浓度Cu2+的LB固态培养基上 纯化保存。
[0048] 1. 3 复筛
[0049] 将初筛得到的菌株分别接种到含[Cu2+] =lmmol/L、2mmol/L、3mmol/L、4mmol/L、 5mmol/L、6mmol/L、7mmol/L的LB固态培养基上进行复筛，分离得到了一株铜离子抗性较高 的菌株。
[0050] 2、伯克氏菌LD-11(Burkholderiacepacia)的鉴定
[0051] 对上述分离纯化得到的纯培养菌株进行一系列生理生化鉴定，并进行DNA提取， 16SrDNA的扩增和测序。
[0052] 2. 1该菌株在LB固态培养基上形成圆形或近圆形、暗绿色、扁平、表面粗糙、边缘 不整齐的菌落，如图1所示。镜检显示无鞭毛和荚膜，属革兰氏阴性菌。
[0053] 其他检测项目如表1所示：
[0054] 表1生理生化反应结果
[0055]
【权利要求】
1. 一种能在干旱胁迫下促进植物生长的菌株LD-11，其分类学命名为伯克氏菌 LD-ll(Burkholderia c印acia)，于2014年6月6日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏 号为 CCTCC M2014246。
2. 根据权利要求1所述伯克氏菌LD-11，其特征在于，该菌能够在胞内合成ACC脱氨 酶，可以将ACC作为唯一氮源进行生长，同时将其分解。
3. 根据权利要求1所述伯克氏菌LD-11，其特征在于，该菌能够合成吲哚乙酸。
4. 根据权利要求1所述伯克氏菌LD-11，其特征在于，该菌能够合成铁载体。
5. 根据权利要求1-4任一所述的伯克氏菌LD-11在干旱胁迫下促植物生长的应用。
6. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述伯克氏菌LD-11在制备促植物生长的 制剂的应用。
7. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述促进植物生长的制剂为抑制ACC生成 制剂、促吲哚乙酸合成制剂、促铁载体合成制剂中的一种或几种。
8. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述伯克氏菌LD-11在制备促玉米生长的 制剂的应用。
9. 根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的制剂为微生物菌剂或微生物肥料。
【文档编号】C05F11/08GK104342383SQ201410320110
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】樊宪伟, 李有志, 胡海洋, 黄桂海 申请人:广西大学