聚天冬氨酸保水剂对土壤微生态的影响及其降解菌的分离鉴定
聚天冬氨酸保水剂（PASP）是一种环境友好、可生物降解、具有保水、保肥能力的高分子水凝胶材料,适用于新疆的碱性沙壤土,对解决新疆农业的水资源短缺问题具有重要作用。本文研究了PASP对土壤含水量、土壤微生物群落、土壤理化性质等土壤微生态指标以及棉花产量和纤维品质的影响。施用聚天冬氨酸保水剂能够明显提高棉田土壤的持水能力,在棉花的整个生育期,棉田土壤的体积含水量平均提高了4%以上,使棉花根系长期处于较高的含水量水平。与对照组相比,PASP处理显著提高了土壤有机质、速效磷、铵态氮的含量,提高了过氧化氢酶和碱性磷酸酶的酶活性,降低了脲酶的活性。PASP的施加,改变了土壤的微生物群落结构,并且对细菌群落的影响大于真菌群落。PASP对Methylophaga、Sphingomonas、Cupriavidus、Pseudeurotium、Fusarium和Nectria影响显著。施用15 kg ha-1、75 kg ha-1和150 kg ha-1的PASP,相比于对照组,其棉田的籽棉产量分别提高了3.94%、8.31%和7.71%。棉田中施加PASP还显著提高了棉花的反射率、马克隆值和短纤维指数（p＜0.05）。试验证明,75 kg ha-1的PASP施加量可以有效地缓解干旱半干旱地区的干旱胁迫。利用可培养技术和分子生物学技术对聚天冬氨酸保水剂降解菌进行分离鉴定。本文以施加过PASP的棉花田土样为研究材料,以PASP为唯一碳氮源的培养基作为分离培养基,共分离鉴定278株菌,分属于18个属,其中链霉菌（Streptomyces）、芽孢杆菌（Bacillus）、根瘤菌（Rhizobium）、新鞘脂菌属（Novosphingobium）、类诺卡氏菌属（Nocardioides）、草螺菌（Herbaspirillum）、寡养单胞菌（Stenotrophomonas）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和水生细菌（Aquabacterium）占比较高。通过对聚天冬氨酸保水剂降解功能进行初筛,从中获得25株功能菌株,并对菌株新物种TRM 66268-LWL进行降解性能验证,发现其对PASP的降解率超过70%。采用多相分类方法鉴定了具有PASP降解功能的放线菌新物种TRM 66268-LWL,命名为聚天冬氨酸链霉菌Streptomyces polyasparticus。菌株为革兰氏阳性菌,气生菌丝为白色,孢子呈球形,能够较好地在以PASP为唯一碳源或碳氮源的培养基上生长。菌株TRM 66268-LWL全基因组大小为10.2Mb,（G+C）%含量为70.11%。菌株TRM 66268-LWL与最相似菌株Streptomyces indicus IH32-1T的核苷酸同源性平均值（ANI）为85.49%,DNA-DNA杂交值（d DDH）为30.40%。全细胞水解糖类型为核糖、甘露糖以及阿拉伯糖,全细胞氨基酸类型为L,L-二氨基庚二酸（L,L-diaminopimelic,L,L-DAP）,细胞膜磷脂类脂类型为磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine,PE）、双磷脂酰甘油（diphosphatidylglycerol,DPG）、磷脂酰肌醇甘露糖苷（phatidylinositol mannoside,PIM）、磷脂酰肌醇（phosphatidylinositolsphos,PI）和两个未知类型的磷脂L1、L2。该菌株主要的脂肪酸类型为iso-C16:0（14.01%）,anteiso-C15:0（13.44%）,cis-C16:1（13.35%）,C15:0（11.92%）和C16:0（10.56%）;主要的甲基萘醌类型为MK-7、MK-7（H4）、MK-9（H8）和MK-10（H6）。最适生长条件为28℃,1%Na Cl,p H 7.0。保藏号为TRM 66268-LWL=CCTCC AA 2020003=LMG 32106。
- 作者：
- 刘文龙
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2021年
- 导师姓名：
- 万传星
- 中图分类号：
- S154.3
- 关键词：
- PASP；Streptomyces polyasparticus；多相分类；土壤微生态
-
- 基金项目：
- 新疆生产建设兵团科技攻关项目子课题“聚氨基酸保水剂降解代谢规律及其应用技术研究”（项目编号:2018BC005）的部分研究成果,课题主持人:万传星教授,（塔里木大学）%“微生物资源利用兵团重点领域创新团队”项目（项目编号:2017CB014）的部分研究成果,课题主持人:万传星教授,（塔里木大学）