枯草芽孢杆菌S16菌株在降低辣椒自毒物质中的应用及方法

本发明涉及农作物培育，特别是涉及枯草芽孢杆菌s16菌株在降低辣椒自毒物质中的应用及方法。

背景技术：

1、辣椒(capsicum annuum l.)是茄科类重要的蔬菜作物，含有丰富的类胡萝卜素、葡萄糖、维生素e和维生素c，其中辣椒是维生素c含量最高的蔬菜，具有很高的经济价值。为了充分利用当地的自然资源和熟悉的栽培技术以及提高经济收益，生产者倾向于在适宜的土壤条件下采用连续种植。但辣椒单一连续种植除了需要面对病原菌积累、土壤养分减退等问题外，辣椒植株还会产生大量自毒物质，对辣椒自身或其他植物造成直接或间接的毒害作用。如高浓度的自毒物质邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、2，6-二叔丁基苯酚和香草醛对辣椒种子具有抑制作用，同时还会抑制辣椒种子发芽后幼芽的生长，且自毒物质浓度越高，毒害作用越大。因此，探究一种可以降低辣椒中自毒物质的方法，对于提高辣椒的产量和品质有重要意义。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本发明提供了枯草芽孢杆菌s16菌株在降低辣椒自毒物质中的应用及方法。经研究发现，该枯草芽孢杆菌s16菌株的不同形式能够不同程度地降低辣椒种植地根际土壤或非根际土壤中的酚酸类自毒物质，从而减少自毒物质对植株根系生长发育的不良影响。

2、为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供了枯草芽孢杆菌s16菌株在降低土壤中辣椒酚酸类自毒物质中的应用。该枯草芽孢杆菌s16菌株从甜瓜种植地土壤中分离得到，其分类名称为枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)，于2022年8月22日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏编号为cgmcc no.1.60036；保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。该枯草芽孢杆菌s16菌株已在申请号为cn202211253376.4、名称为“枯草芽孢杆菌s16菌株、菌剂及其应用”的专利中公开。

4、根系产生的自毒物质是抑制幼苗发育、植株生长的原因之一，其中酚酸类物质是当前研究较多的根系自毒物质。经实验发现，辣椒种植地的根际和非根际土壤中均存在5种酚酸类自毒物质，分别是香豆酸、香草酸、肉桂酸、没食子酸和阿魏酸，除香草酸外，其余4种酚酸类自毒物质在根际土壤中的含量均高于非根际土壤，其中以肉桂酸的差距最为显著。根际土壤中的自毒物质对辣椒根系生长具有抑制作用，进而抑制植株的生长发育。

5、本发明经试验研究，发现枯草芽孢杆菌s16菌剂能够降低辣椒种植地的根际土壤或非根际土壤中酚酸类自毒物质的含量：单独施用枯草芽孢杆菌s16菌粉或菌液能够降低根际土壤中的肉桂酸和阿魏酸的含量，单独施用枯草芽孢杆菌s16菌液能够降低非根际土壤中的没食子酸的含量；以生物炭负载枯草芽孢杆菌s16菌粉或菌液后，能够显著降低根际土壤中香豆酸、香草酸、肉桂酸和阿魏酸含量，并能够显著降低非根际土壤中香草酸、没食子酸和阿魏酸含量。

6、结合第一方面，所述应用的方法为以生物炭负载所述枯草芽孢杆菌s16菌株。本发明通过实验研究发现，在土壤中单独施用枯草芽孢杆菌s16菌粉或菌液不能降低根际和非根际土壤中香草酸含量，单独施用枯草芽孢杆菌s16菌粉不能降低非根际土壤中没食子酸和阿魏酸含量，但以生物炭负载后，则能够显著降低根际和非根际土壤中香草酸含量以及非根际土壤中没食子酸和阿魏酸含量。此外，生物炭含有一定的矿质元素如k、ca、mg、si等，其表面含有丰富的含氧官能团如-oh、c＝o、c-o、-ch2oh等，有利于促进植株生长。并且，将枯草芽孢杆菌s16菌株与生物炭制成负载枯草芽孢杆菌的生物炭材料后再施入土壤可省时省力。

7、优选地，以生物炭负载所述枯草芽孢杆菌s16菌株的负载量为0.5～5％。

8、优选地，所述枯草芽孢杆菌s16菌株为枯草芽孢杆菌s16菌液或菌粉中的枯草芽孢杆菌s16菌株。

9、可选地，所述枯草芽孢杆菌s16菌液的制备方法为：

10、将枯草芽孢杆菌s16菌株接种在lb固体培养基中活化12～16h，然后接种至lb液体培养基中30℃～37℃摇瓶培养12～16h得到种子液，将种子液按照5％～7％的接种量转接于发酵培养基中继续发酵培养24～36h，即得所述枯草芽孢杆菌s16菌液；其中，所述发酵培养基的成分为：葡萄糖1.5％～1.7％，淀粉0.5％～0.6％，玉米粉3％～4％，硫酸锰0.2％～0.3％，硫酸铵1.5％～1.7％，硫酸镁0.2‰～0.3‰，磷酸二氢钾0.2‰～0.3‰和氯化钙0.1％～0.2％，初始ph为7.0～7.5，发酵温度30℃～35℃。

11、可选地，所述枯草芽孢杆菌s16菌粉的制备方法为：

12、将枯草芽孢杆菌s16菌株接种在lb固体培养基中活化12～16h，然后接种至lb液体培养基中30℃～37℃摇瓶培养12～16h得到种子液，将所述种子液按照5％～7％的接种量接种到发酵培养基中继续发酵培养24～36h，得发酵液；其中，所述发酵培养基的成分为：葡萄糖1.5％～1.7％，淀粉0.5％～0.6％，玉米粉3％～4％，硫酸锰0.2％～0.3％，硫酸铵1.5％～1.7％，硫酸镁0.2‰～0.3‰，磷酸二氢钾0.2‰～0.3‰和氯化钙0.1％～0.2％，初始ph为7.0～7.5，发酵温度30℃～35℃；

13、将所述发酵液经离心机离心浓缩，得浓缩液，将所述浓缩液进行喷雾干燥，进料速率为0.5～1.0l/，进口温度为130～160℃，出口温度为50～70℃，得到枯草芽孢杆菌s16菌粉。

14、进一步优选地，所述枯草芽孢杆菌s16菌株为枯草芽孢杆菌s16菌液中的菌株。本发明经试验研究发现，菌液能够提高生物炭的结晶度，增强生物炭的稳定性，更有利于枯草芽孢杆菌s16菌株的定殖。

15、优选地，所述土壤为非根际土壤，所述酚酸类自毒物质为没食子酸。本发明在实验中意外发现，单独施用生物炭或枯草芽孢杆菌s16菌粉均不能降低非根际土壤中没食子酸的含量，但施用生物炭负载枯草芽孢杆菌s16菌粉或菌液后，则均能显著降低非根际土壤中没食子酸含量，从而能够减少该土壤对于后续种植的作物的生长抑制作用。

16、优选地，所述生物炭为酸性改性的生物炭。生物炭呈碱性，而枯草芽孢杆菌的适宜介质ph在7.0～7.5之间，将生物炭进行酸性改性后再负载枯草芽孢杆菌s16能够更适宜其生存。

17、优选地，所述酸性改性为木醋液改性。木醋液是生物炭的副产物，与生物炭的来源相同，容易获得且成本低，同时对于木醋液也是一种废物利用。木醋液的改性以及枯草芽孢杆菌s16的负载能够增加生物炭表面官能团的种类及其吸收峰的强度，并能增加生物炭的吸附性。

18、优选地，所述木醋液改性的方法为：将生物炭与所述木醋液混合均匀后风干，即得。

19、优选地，所述木醋液的ph为4.5～5.0。

20、进一步优选地，生物炭和木醋液的质量体积比为2～3∶1，g∶ml。更优选为2.5∶1，g∶ml。

21、第二方面，本发明还提供一种在辣椒种植过程中降低辣椒自毒物质的方法，将枯草芽孢杆菌s16菌液或菌粉或负载枯草芽孢杆菌s16菌株的生物炭与土壤混合，调节含水量至70％～80％，用于培育辣椒幼苗。

22、结合第二方面，优选采用将负载枯草芽孢杆菌s16菌株的生物炭与土壤混合，调节含水量至70％～80％，用于培育辣椒幼苗。

23、本发明的有益效果在于：通过在种植辣椒前施用枯草芽孢杆菌s16菌株的菌剂，尤其是负载枯草芽孢杆菌s16菌株的生物炭，能够降低辣椒种植地的根际或非根际土壤中的酚酸类自毒物质，从而减少自毒物质对辣椒根系的生长抑制作用，有利于辣椒的生长发育，并可减少自毒物质对后续连作的其他作物的不良影响。