一株耐盐碱柠檬酸杆菌在促进植物生长中的应用及其耐盐碱基因挖掘

作者：喻江; 王新珍; 王淳; 曹英雪; 于镇华^*

来源：微生物学通报, 2023, 1-24.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.230735

• 柠檬酸杆菌
• 耐盐碱
• 促生
• 基因注释

【背景】耐盐碱促生细菌对改善盐碱胁迫下的作物生长和提高作物的盐碱耐受能力具有较好效果。【目的】为了获取兼具耐盐碱和促生功能的微生物资源，深入探究耐盐碱菌的生理生化特性及其耐盐碱分子机理，研究拟从宁夏回族自治区银川市盐碱地土壤中分离获得耐盐碱细菌。【方法】应用形态和显微观察、BiologGenⅢ微孔板测定、16S rRNA基因序列测定对菌株进行鉴定；利用细菌培养方法进行菌株耐盐碱性和促生效果分析；应用全基因组基因功能注释分析菌株基因组信息。【结果】菌株在pH 8.0–12.0及NaCl 0%–9%的LB培养基中均可生长，且在pH 8.5–9.5培养环境中降碱率可达到12%以上。菌株碳源利用能力显示菌株可利用54种碳源并对另外20种碳源物质敏感。菌株YS-AT2属于柠檬酸杆菌属(Citrobacter)，其在盐碱胁迫下对植物的促生效应结果显示：(1)菌株可在pH 9.5且含NaHCO3的盐碱性环境中促进拟南芥野生型种子生长；(2)在50–200 mmol/L NaCl或50–200 mmol/L NaHCO3盐碱胁迫下促大豆种子萌发；(3)在pH 8.2、EC450 μs/cm土壤中可分别提高大豆株高、鲜重、干重和根长19.84%、18.75%、10.31%和32.58%。对菌株全基因组基因功能注释分析发现，菌株YS-AT2具有多个与嗜盐和嗜碱密切相关的基因，分析其耐盐碱机制可能是通过自身细胞对盐碱性物质的运输、对钠钾离子的转运和调节以及合成高浓度细胞物质而实现的。【结论】本研究解析了耐盐碱促生菌Citrobacter YS-AT2对拟南芥和大豆的促生效应，挖掘其中耐盐碱相关基因，不仅为开发具有耐盐碱促生功能的生物肥料提供理论依据和菌种资源，还为进一步揭示嗜盐碱细菌的分子机理奠定了理论基础。

• 单位
  中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心; 哈尔滨商业大学; 中国科学院东北地理与农业生态研究所