基于基因组的一株土壤固氮菌分离菌株鉴定及其促生作用

作者：靳海洋; 王慧; 张燕辉; 胡天龙; 林志斌; 刘本娟; 蔺兴武; 谢祖彬

来源：微生物学报, 2021, 61(10): 3249-3263.

DOI：10.13343/j.cnki.wsxb.20210021

• 生物固氮
• 固氮菌
• 褐球固氮菌
• 促生作用
• 促生菌

【目的】为获得高效固氮菌株,充分研究利用土壤固氮菌资源。【方法】选取固氮能力较高的紫色土发育水稻土,采用富集纯化法分离固氮微生物菌株。通过16S rRNA基因系统发育分析和全基因组相关指数比较对新分离菌株进行物种鉴定。采用乙炔还原法和15N2示踪法定量测定新分离菌株的固氮能力,通过培养特性和接种效果初步研究固氮菌株的促生作用。【结果】从紫色土发育水稻土中分离得到1株可在无氮培养基上快速生长的菌株P208。基于16S rRNA基因和基因组92个核心基因的系统发育分析结果表明,新分离菌株P208与Azotobacter chroococcum IAM 12666T（=ATCC9043T）系统发育距离最近（16S rRNA基因相似度为99.79%）。菌株P208与A. chroococcum ATCC 9043T的基因组平均核苷酸一致性（ANI）、平均氨基酸一致性（AAI）和数字DNA-DNA杂交值（dDDH）高于物种分类阈值（ANI>95%–96%,AAI>95%–96%,dDDH>70%）,最大唯一匹配指数（MUMi）低于物种分类阈值（<0.33）,得出新分离菌株P208为褐球固氮菌（A.chroococcum）。A.chroococcumP208固氮活性为模式菌株A. chroococcum ATCC 9043T的2.61倍。除固氮能力外,A. chroococcum P208具有IAA生成、溶磷活性和铁载体生成等促进植物生长潜力的培养特性,室内培养条件下接种A.chroococcumP208能够促进水稻、小麦幼苗根系的生长。【结论】从固氮能力较强的水稻土中分离纯化得到1株具有较强固氮、促生潜力的固氮菌,具有潜在的开发应用价值,可为研究利用生物固氮提供微生物资源。

• 单位
  中国科学院大学; 土壤与农业可持续发展国家重点实验室; 河南省农业科学院小麦研究所; 中国科学院南京土壤研究所