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植物有益微生物能够通过自身生命活动改善植物生长状态,促进植物生长,以其为核心的生物肥料能够绿色替代化学肥料和农药,在农业生产中施用生物肥料可以减少化学肥料和农药的使用量,从而减少其对生态环境的污染。植物组织和根际是植物有益微生物的聚集地,本文从茶树叶片组织和根际土壤中分离筛选植物有益微生物,并通过以下工作探究其生物特性。(1)采用文献计量学的方法,对生物肥料领域的相关文献进行系统性的评价。对1980-2022年发表的12880篇期刊文章特征深入分析发现,与生物肥料相关的期刊文章发表量呈指数形式增长。发展中国家(印度、巴西、巴基斯坦和伊朗等)化学肥料的产出量不足以供应农业需求,因此发展中国家会在生物肥料研究中投入更多的精力,这可能是发达国家在期刊文章发表数量排名前五和前十的国家中占比仅为20%和30%的主要原因。在印度和中国颁布生物肥料相关政策后,其期刊文章年发表量会快速增长,这表明政府政策是生物肥料研究的主要驱动力之一。三个阶段的作者关键词网络共现发现:第一阶段的研究重心在于利用生物肥料进行固氮,从而促进作物生长,提高作物产量;第二阶段研究者们开始关注生物肥料对环境胁迫的作用;第三阶段广泛研究生物肥料在促进植物生长方面之外的其他的应用。利用关键词词云分析生物肥料的主要微生物和作用时发现,其中最突出的两个关键词是“Rhizobacteria”和“Endophyte”,说明根际和植物组织内部是生物肥料生存和发挥作用的主要位置。通过内容分析发现,生物肥料的主要作用机制为:改善和供给植物养分、调节植物生长状态和改善土壤条件及微生物群。(2)贝莱斯芽孢杆菌能够分泌稳定性极佳的脂肽类抗生素,是一种具有极大开发潜力的生防菌株。从健康茶树叶片组织中分离筛选出一株生防细菌Z-1,在平板对峙试验中发现,Z-1菌株能够使植物病原菌菌丝尖端膨胀破裂,从而抑制菌丝生长。经形态学和分子生物学鉴定,Z-1菌株为贝莱斯芽孢杆菌,通过测定生长曲线发现,其迟缓期较短,易于短时间内快速扩繁。Z-1菌株的无菌发酵液具有一定抑菌能力,该抑菌能力随着培养时间的延长而逐渐增强,且其无菌发酵液的抑菌活性不易受温度和pH影响。对无菌上清液进行排油试验和二甲苯乳化试验时发现,其既可以在油层表面形成排油圈,也可以使二甲苯发生乳化,说明其抑菌物质同时存在亲水和亲油基团,结合前人研究推测,其抑菌物质可能是脂肽类物质。通过酸沉淀-甲醇萃取方法,成功从发酵上清液中提取出了抑菌物质的粗提物,并发现该物质在0.01 mg/mL的浓度下仍具有抑菌作用。利用薄层层析法分析表明,粗提物中存在两种含氨基酸残基的物质,傅里叶变换红外光谱分析发现粗提物中存在肽键和脂肪酸链,结合前期试验,证明该物质是脂肽类物质。质谱分析在850-950 m/z处存在明显峰(922 m/z),说明其对应的脂肽类物质是Kurstakin。盆栽试验表明,Z-1菌株能改善藤仓镰刀菌对小麦的侵害,作用效果与使用化学农药多菌灵相仿。(3)可溶性磷在碱性土壤中容易与钙离子形成难溶的磷酸钙盐,使土壤中的可溶性磷含量降低,影响植物正常生长。从茶树根际土壤中分离筛选出一株能高效溶解磷酸三钙的真菌菌株JL-1,经形态学和分子生物学鉴定,JL-1菌株为产红青霉。通过对发酵液磷含量、pH值和有机酸含量动态变化检测,发现发酵液中的pH值与葡萄糖酸含量、pH值与磷含量以及葡萄糖酸含量与磷含量的相关性系数分别为-0.991、-0.981和0.993,分别呈显著负相关、显著负相关和显著正相关;利用电子显微镜对磷酸三钙表面形态观察发现,与对照组(未接种JL-1菌株)相比,试验组(接种JL-1菌株)中的大颗粒磷酸三钙全部消失,仅存的少量小颗粒磷酸三钙表面存在被酸侵蚀的痕迹,初步表明JL-1菌株的溶磷机制为利用分泌的葡萄糖酸促进磷酸钙盐的溶解。盆栽试验表明,JL-1菌株在土壤中同样可以促进磷酸三钙中磷的释放,促进小麦生长,显著提高小麦的根长(157.9%)、株高(136.4%)、总鲜重(142.9%)和上部鲜重(140.8%)等指标,具有开发成微生物磷肥的巨大潜力。(4)通过单因素试验发现,JL-1菌株溶磷的最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为硫酸铵,无机氮源(硫酸铵、氯化铵、硝酸铵和硝酸钠)对溶磷量并没有显著影响,这也与JL-1菌株通过分泌葡萄糖酸溶磷的结论相一致。通过Plackett-Burman设计确定显著影响因素为葡萄糖含量、磷酸三钙含量和温度,经过Box-Behnken设计试验确定葡萄糖、磷酸三钙和温度的最优值分别是29.8 g/L、7.1 g/L和31.9℃。验证试验发现,其溶磷量为1194.15 mg/L,与模型预测值相吻合,且比初始条件下提高了近3倍。