高效解磷菌筛选、发酵工艺及应用研究

【作者】 冀志霞； 信健； 周光林； 陈守文；

【机构】 华中农业大学生命科学技术学院农业微生物学国家重点实验室；

【摘要】 土壤中有效磷的缺乏已成为限制农业生产的重要因素之一。解磷微生物通过分泌有机酸和相关酶将土壤中的无效磷转化为植物可吸收利用的有效磷,在自然界磷素生物地化循环中起到了关键性作用。施用解磷微生物来降低农业生产成本、提高作物产量是当前研究的热点。从武汉郊区的土壤中,筛选到1株能够溶解磷酸钙和植酸钙的高效厌氧解磷菌A5-4和1株好氧解磷菌P3。对其进行形态学观察、生理生化试验,并结合16SrDNA基因序列比对分析,分别鉴定为丁酸梭菌（Clostridium butyricum）和恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）。盆栽试验结果表明,接种A5-4的水稻和接种P3的玉米,其株高、根长、磷的吸收等都有显著提高。进一步考察了丁酸梭菌A5-4和恶臭假单胞菌P3的解磷特征。结果表明:对于菌株A5-4,解磷量变化与生物量的变化间呈现较好的相关性;有机磷的解离与pH相关性不明显,而无机磷的溶解与pH呈明显负相关;水稻盆栽试验表明前期菌体生长分泌解植酸酶、磷酸酶和有机酸,作用于土壤中的有机磷和难溶性无机磷,释放出磷,而后期解磷主要是有机酸和植物根系分泌的酶起作用。对于菌株P3,植酸酶主要在对数生长期分泌,有机酸的分泌与解磷菌的生长具有较大相关性;pH的变化与生物量和有机酸的分泌均无相关性。通过单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验、中心组和设计和响应面方法,分别优化了丁酸梭菌A5-4和恶臭假单胞菌P3的培养基组成和培养条件。在优化工艺条件下,A5-4的菌体浓度可达1.12±0.11×10⁹ CFU/mL,P3的OD₆₀₀值比初始培养基提高了16.5倍。更多还原