论文总字数：18554字

摘 要

土壤盐渍化导致的盐胁迫是作物遭受非生物胁迫中影响最广泛的因素。盐渍化引发农业耕作面积的减少，严重影响食物供应与需求的比例。在盐碱农业生产中利用植物根际促生菌缓解盐胁迫对植物生长的危害，增强植物耐受能力，促进植物的生长发育是一种有效的方法。本研究从山东青岛盐碱地小麦根际筛选出一株高产ACC脱氨酶的耐盐促生菌DF-2，依据菌株形态学，生理生化特性和16S rRNA基因序列分析鉴定，菌株DF-2为Agrobacterium genus。为有效提高DF-2菌株产量，通过单因量变化，研究碳源、氮源、无机盐、温度、pH、接种量等对菌株生长的影响，进行发酵条件的优化，最后得出高产DF-2的发酵条件。实验表明，木糖添加量为20g/L，玉米浆干粉添加量为10g/L，温度30℃，pH值为7，接种量为3%时该菌株DCW最高（5.873g/L），比未优化（2.427g/L）高出41.3%。以上结果证明，分离得到菌株DF-2具有作为生物肥料促进黄瓜生长的潜力。同时为促进作物生长和盐碱地的改良治理提供了一个新的思路。

关键词：盐胁迫，耐盐促生菌，ACC脱氨酶，发酵条件

Producing indole Salt Bacteria Identification and optimization of fermentation conditions

Abstract

Salt stress caused by soil salinization is the most widely occurring abiotic stress in plants. As salt stress decreases the area of agricultural arable land, this is expected to seriously affect the relative proportions of food supply and demand in the future. Using halotolerant plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) to alleviate damages caused by salt stress is an effective method in agriculture.A high yield of ACC deaminase salt PGPR DF-2 isolated from the wheat rhizosphere in Saline of Shandong province was identified as Agrobacterium genus on the basis of strain morphology physiological and biochemical characteristics and 16S rRNA gene sequence analysis. By a single variation due to explore carbon source, nitrogen source, temperature, pH, inoculum size, impact inoculation of the strain growth to carry on the optimization of fermentation condition, finally, and we get the fermentation conditions for high yield and . These experiments showed that xylose was 0.4%, corn steep powder was 0.1%, the temperature was 30℃, pH was 7, inoculated quantity was 3%. When the the dry cell weght (DCW) was 5.873 g/L, than 41.3% higher than that of without optimization (2.427g/L) .The above results show that strains has great potential as biological fertilizer promoting growth of cucumber. At the same time it provides a new train of thought to promote crop growth and improvement of saline-alkali governance

keywords: Salt stress; halotolerant PGPR; ACC deaminase; Fermentation Conditions;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1研究背景 1

1.1.1 土地盐渍化现状及危害 1

1.1.2 盐渍土的改良方法 2

1.2 植物根际促生菌（PGPR） 3

1.2.1 PGPR种类 3

1.2.2植物促生菌的促生机制 3

1.2.3ACC脱氨酶对植物的影响及应用 4

1.3本课题的研究目的及意义 5

第二章 实验部分 6

2.1 材料与试剂 6

2.1.1 材料 6

2.1.2 试剂 6

2.1.3 仪器 7

2.1.4 培养基 7

2.2实验方法 8

2.2.1 ACC脱氨酶活性耐盐菌的筛选 8

2.2.2菌株鉴定 8

2.2.3菌株发酵工艺优化 9

2.3实验结果与分析 11

2.3.1 具有ACC脱氨酶活性耐盐菌的分离和鉴定 11

2.3.2碳源优化 12

2.3.3氮源优化 13

2.3.4无机盐优化 13

2.3.5正交试验确定培养基各组分 14

2.3.6发酵条件优化 15

2.3.7搅拌式反应器优化结果 15

第三章 结论与展望 17

3.1 结论 17

3.2 展望 17

参考文献 18

致谢 20

第一章 文献综述

1.1研究背景

1.1.1 土地盐渍化现状及危害

由于自然方面的因素和人类活动中不合理的措施，可溶性盐在土壤中溶解，造成土壤表层中盐分含量过高，这种情况被称为土地盐渍化。据不完全统计，全世界受到盐渍化侵害而成为盐碱地的土地大约有10亿公顷，而我国盐渍化土地的面积约3500万公顷, 其中耕地盐碱化面积达到 750 万公顷, 近 1/5 耕地发生盐碱化，是遭受土地盐渍化侵害影响最大的国家，并且土地盐渍化的面积还在不断上升当中^[1]。我国人口基数庞大，是世界上的粮食消费大国，但我国的人均耕地面积很少。随着我国工业化、城市化的推进，全国各地都在占用耕地来进行道路或住宅建设，同时由于水土流失、土地荒漠化等问题，我国的耕地面积在进一步减少^[2]。据不完全统计，我国各类盐渍化土地面积约为14.87亿亩，利用好已经盐渍化的土地可以增加我国耕地面积，实现对现有资源的有效利用，将对我国农业发展、经济发展起到进一步的推进作用。

土地盐渍化对植物的生长起着很大的影响，主要从以下几个方面：(1)由于渗透压的作用，水分总是从水势较高的部分向水势较低的部分流动。在盐胁迫的情况下，在植物根部内外产生水逆境，这种情况会造成植物体内水分的流失。研究发现，当土壤盐分高于 0.4%时，植物体内的水分会大量流失到环境中，影响植物正常的生长发育。(2)植物在土地盐渍化的环境下会吸收过量的Na ，会影响植物正常的生理代谢。研究表明，盐胁迫下，由于植物吸收过量Na ，使植物的Na /Ca² 变大，使离子在植物体内的运输、植物细胞的通透性等受到影响，改变细胞质的成分，影响细胞正常的新陈代谢。并且植物吸收过量Na ，会影响植物对其他元素离子的吸收，进而影响到植物的生长发育。（3）盐胁迫可导致叶绿体颗粒在变化方向上的排列，导致囊肿膨胀，同时引起基质，晶粒基底模糊，使叶绿素含量下降，从而对植物的光合作用产生负面影响。(4)植物激素存在于植物细胞内，对植物的正常生理活动起着调节作用。乙烯作为广泛存在于植物中的激素，可以改变植物正常的呼吸功能，促进有机物质的转化，减少果实的成熟时间。乙烯可以抑制植物茎的横向生长，伸长率和纵向伸长，而且可以在促进成熟和脱落中发挥作用。在盐胁迫下，植物激素的合成会发生变化，从而影响到植物的生长发育^[3]。

1.1.2 盐渍土的改良方法

为了治理环境，增加耕地面积，缓解土壤盐渍化的进程，以致完全修复土地盐渍化，人们进行了多项尝试。目前主要采取以下几类方法：

1. 物理方法改良土壤^[4]：研究发现，发展暗管排水可以有效改良土壤盐渍化和土壤次生盐渍化。利用相关灌溉措施，如循环灌溉、混合灌溉，加快水盐交换过程，可促进土壤脱盐过程。 但是水利排灌工程要求盐碱地周围存在水源，并且水源应该足够多、足够优良，同时和良好的排水系统相结合。该方法易导致土壤中的一些植物必需的矿物元素如P，Fe，Mg和Zn的损失，容易造成土壤次生盐渍化；也可以利用机械来平整土地，通过平整土地可以减少盐渍化土地中的含盐斑块。
2. 化学方法改良土壤^[5，6]：该方法是根据盐碱地的成分和受土壤盐渍化侵害程度的不同将改良剂加入土壤中。由于该改良方法需用大量的水进行冲洗处理，因此化学剂改良适用于水资源丰富的地区。尽管使用化学剂改良有诸多经济条件的制约，但总的来说效益高于成本。土壤瘠薄、干旱也是盐碱地阻碍植物生长的重要因素，并且盐渍化程度越高，土壤肥力也就越低。使用腐殖酸类肥料等有机肥能够增加土壤肥力，促进植物生长，在盐碱地脱盐淡化方面取得较好的效果。尽管化学改良方法在短时间段内能够取得显著的效果，但成本需求大，单一使用化学改良剂效果不佳，也比较容易造成次生盐渍化。
3. 通过种植耐盐植物改良土壤^[7，8]：植物改良具有费用低、规模大、见效快、经济效益高等优点。耐盐植物能够在盐胁迫的环境中生长，耐盐植物细胞可以提高自身盐耐受能力，从而改善土壤结构、调节土壤的酸碱度；另外，耐盐植物会吸收部分盐分，使土壤中的盐分下降。目前，已经用于改良盐碱土的耐盐植物有千金子( Leptochloa fusca)、鼠尾栗( Sporobolus arabicus)、狗牙根( Cynodon dactylon)、波斯车轴草( Trifolium resupinatum) 、羊草( Panicum antidot-ale) 、紫花苜蓿( Medicago sativa)、木麻黄( Casuarina obesa)、肉桂( Cassia nemophila) 、银合欢( Leucaena leucocephala)、无脉相思树( Acacia aneura) 等^[7]。耐盐植物不仅可以改善土壤的盐度，而且可以在盐碱地中形成一道特有的耐盐植物风景线。
4. 微生物方法改良土壤^[7]：利用微生物减少改善土壤中各类物质对植物的负面作用，是改良土壤的有效方法。有益菌的某些代谢产物可为作物供给一定的营养，促进植物的生长发育；反过来植物在其生长发育过程中会产生分泌物，可以为微生物提供碳源，促进微生物的生长繁殖^[9]。像这样通过植物跟微生物的相互作用，促进植物的生长。研究发现：某些微生物还可以促进植物进矿物质的吸收，提高其耐盐性；微生物菌肥可以调节土壤酸碱度，改善土壤现状。

1.2 植物根际促生菌（PGPR）

1.2.1 PGPR种类

在对盐渍土改良的研究中发现，运用物理或者化学方法移除土壤中盐分，不仅成本高而且在实际土壤修复过程中不能被大规模的应用。当下盐碱地已经肆意猖獗，盐碱地的改良已经受到了世界的广泛关注，而生物改良措施具有不污染环境、经济成本低等优势，已经成为了热门研究。其中植物根基促生菌（PGPR）已经收到了极大的关注。

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