农业生产长期依赖化肥施用,盲目施肥导致土壤酸化、盐渍化和土壤生物学障碍等问题,从而抑制了作物根系的生长,降低根系对养分的吸收能力,进而影响作物生长发育。“生物刺激剂的促根和抗逆效应,可以提高养分和水分的有效性,促进作物营养物质的吸收、运转和使用,提高其抗病能力,提高农药和肥料的利用率,提高农产品的质量属性。本论文研究人员主要设计了一个基于两种不同方法的模式生物模型-面包酿酒酵母和拟南芥来评价11种不同天然提取物作为生物刺激剂的潜在产品,研究探索了生物刺激剂在农作物在正常和胁迫条件下的发芽,生长和生殖生长中发挥的作用。


全自动生长曲线分析仪的应用


应用全自动生长曲线分析仪Bioscreen测试了面包酵母菌在固体酵母提取物蛋白胨葡萄糖(YPD)的生长曲线图,对比了面包酵母菌在不同培养基条件下(含有盐、生物刺激剂等)的生长情况,并计算了它们在不同条件下的O600值上的差异。测试的生长曲线的周期为5天,每隔一个小时测试一次OD600值,培养过程中各菌株的摇晃、生长及OD值的测试全是自动完成的,筛选出有效的促进植物生长的生物刺激剂(来自天然产物提取获得的)。


实验结果


研究人员提出一种快速评价不同天然提取物的生物刺激剂(促进植物生长或抗非生物胁破)的方法,此方法可以在短时间内对11种不同的产品进行评价其低预算和技术的相关要求,还提供了关于生物刺激剂作用方式的初步资料,评价两种体系在不同非生物胁迫条件下和不同发育阶段的效果。其主要优点是所提出的方法能够快速、廉价地筛选生物活性化合物,因此没有生物活性效应的产品可以在早期阶段被丢弃,从而避免后续可能耗时且昂贵的测试。因此本论文研究提供了一个快速筛选生物刺激剂方面的有效的工具。

图1、用连续生长法测定酿酒酵母中产物的生长特性。液体细菌的培养在YPD液体培养基中培养至饱和,然后在含0.5%生物制品(1-11)的新鲜YPD培养基中稀释至初始OD600为0.01。图A表示的是酿酒酵母在含有不同类型的生物刺激剂(对照组及生产刺激剂1-11的YPD培养基中生长情况对比.图B/C/D则分别表示的是在YPD培养基中加入了氯化锂、氯化钠、山梨醇后,酿酒酵母在含有不同类型的生物刺激剂YPD培养基的生长情况及获得的相应的生长曲线图。

图2、测定不同生产刺激产品(1-11)对种子萌发和早期发育的影响(图A-图K)。根据材料和方法的描述,给出了三个实验的统计数据。Y轴表示具有绿色的幼苗的平均百分比。X轴表示的是所示产品在质谱板中检测到的浓度。

图3、测定了不同产品对拟南芥在胁迫下萌发和早期发育的影响。根据材料和方法的描述,给出了三个实验的统计数据。X轴表示测试产品。Y轴表示具有绿色扩展子叶的幼苗的平均百分比。图中给出的带绿色大子叶在不同环境下的种子萌发率的平均值和标准误差。其中图A表示的是拟南芥种子在低温条件下(10度)已经不同时间段内的红色条形图(7天)、灰色条形图(12天)、黄色条形图(15天)。图B表示的27mM LiCl诱导的盐胁迫的拟南芥种子在不同时间段(三天后(蓝色条形图)、六天(橙色条形图)和九天(灰色条形图))的种子萌发率。图C表示的是140mM NaCl诱导的盐胁迫的拟南芥种子在不同时间段的种子萌发率。图D表示的是280mM甘露糖醇渗透压诱导的拟南芥种子在不同时间段的种子萌发率。

图4、测定了不同生物刺激剂产品在对农作物生长的质量积累的影响。下面是新鲜重量(绿色条)和干燥重量(红色条)。图(A)MS标准培养基;(B)15mm LiCl诱导的盐胁迫效应;(C)140mm NaCl引起的盐胁迫效应;(D)280 mM甘露醇诱导的渗透应力效应。

图5、在不同的生物刺激剂(1-11)存在的液体培养基中对应的开花植物的百分比。所有的实验数据都是统计三次实验后平均的数据。


总结


本论文主要研究了在不利的环境条件下,筛选出可以帮助农作物抵抗非生物逆境从而提高农作物的产量的生物刺激剂。研究人员在此基础上设计了一个基于两种不同方法的模式生物模型-面包酿酒酵母和拟南芥来评价11种不同天然提取物作为生物刺激素的潜能的盲测。其中对酿酒酵母筛选天然产物提取的生长刺激剂的效果采用的就是连续生长法即使用了芬兰Bioscreen C全自动生长曲线分析仪,监测对含有不同生长刺激剂以及含有盐等环境下培养并测试菌种的生长曲线(时间长达4天),Bioscreen全自动生长曲线分析仪能够长时间的同时平行测试多个各种菌株样品的生长曲线,并且所有的过程都是自动化的,自动获得面包酿酒酵母的OD600值,获得的面包酿酒酵母在含有不同类型的生长刺激剂的生长情况,相关数据为研究人员快速筛选出有效的生长刺激剂,得到了一些关于生物刺激剂作用方式的初步资料,从而可避免使用以前选择的没有特征的生物刺激剂产品进行长期和昂贵的田间测试。结合以上的研究结果可以看出Bioscreen全自动生长曲线分析仪在农业微生物的微生物肥料领域关于生长刺激剂的筛选方面具有非常好的应用前景。


相关新闻推荐

1、大气压非平衡等离子体在杀菌中的应用研究

2、泡菜分离菌株对产黄青霉和杂色曲霉的抑制作用分析

3、删除RFP表达盒的重组血清4型禽腺病毒的生长曲线测定

4、微生物培养基的主要成分有哪些?

5、基于特征微生物生长动力学的食品包装保质期预测