前幾天寫的一篇文章《微生物菌劑為何如此“火”?》中,給大家簡(jiǎn)單介紹了常見(jiàn)菌種的主要作用。今天,向大家隆重介紹其中的菌中之王——枯草芽孢桿菌。此菌可稱得上是現(xiàn)在微生物菌中的香餑餑,各路人馬都在盯著他。那么他為何如此引人矚目?跟著小編一起探尋他的前世今生。
前世篇
1941年
非洲戰(zhàn)役被德國(guó)醫(yī)療軍團(tuán)從馬和駱駝的糞便中分離出來(lái);
1945年
Johnson等報(bào)道,枯草芽孢桿菌具有防治植物病害的作用;
1980年
Papavizas報(bào)道,枯草芽孢桿菌可以防治水稻等作物的多種土傳真菌病害;
1992年
Hwang等報(bào)道,用枯草芽孢桿菌可以防治豌豆的根腐病;
2002年
Estevez等發(fā)現(xiàn)直接施用于土壤或拌種可以預(yù)防棉花、豆類和花生等由鐮刀菌、曲霉屬、鏈格孢屬和絲核菌屬所引起的根部和種子的真菌病害,其分泌的揮發(fā)性物質(zhì)還能直接促進(jìn)植物生長(zhǎng);
2005年
蔡學(xué)清等研究證明辣椒內(nèi)生枯草芽孢桿菌對(duì)辣椒苗有明顯的促生作用,同時(shí),該菌株還可誘導(dǎo)辣椒體內(nèi)吲哚乙酸等促進(jìn)植物生長(zhǎng)的激素含量提高,并降低脫落酸等抑制植物生長(zhǎng)激素的形成;
2006年
Pujol等報(bào)道通過(guò)葉面施用能防治蔬菜、櫻桃、葫蘆、胡桃等多種作物的白粉病、爛根病、霜霉病、疫病、灰霉病等細(xì)菌和真菌引起的病害;
2007年
張霞等在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)經(jīng)枯草芽孢桿菌處理后甘薯苗的發(fā)根數(shù)和根系生長(zhǎng)都顯著增加;
2009年
李晶等發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌可防治大豆根腐病、黃瓜枯萎病;
彭燈水報(bào)道枯草芽孢桿菌對(duì)玉米紋枯病防效顯著;
曹春娜等研究發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌能防治黃瓜灰霉病的發(fā)生;
張成省研究發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌對(duì)防治煙草赤星病效果顯著;
2010年
張秀玉等發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌對(duì)煙草青枯病具有很好防治效果;
原來(lái)枯草芽孢桿菌是從糞便中發(fā)現(xiàn)的啊!出身不好,幸好Johnson發(fā)現(xiàn)他有防病的作用,不然如何華麗轉(zhuǎn)身,成為菌中之王啊。當(dāng)然,這也離不開國(guó)內(nèi)外學(xué)者的不斷探索,讓我們更加清楚的認(rèn)識(shí)他。
今生篇
中文名:枯草芽孢桿菌
英文名:Bacillus subtilis
是芽孢桿菌屬的一種,廣泛分布在土壤及腐敗的有機(jī)物中,易在枯草浸汁中繁殖,故名枯草芽孢桿菌。
基本特性
1、革蘭氏陽(yáng)性桿狀細(xì)菌,可產(chǎn)生內(nèi)生芽孢,耐熱抗逆性強(qiáng),在土壤和植物的表面普遍存在,也是植物體內(nèi)常見(jiàn)的一種內(nèi)生菌,對(duì)人畜安全,環(huán)境友好。
2、制劑穩(wěn)定,施用方便,儲(chǔ)存期長(zhǎng),菌株生長(zhǎng)速度快、營(yíng)養(yǎng)需求簡(jiǎn)單,在植物表面易于存活、定殖與繁殖,無(wú)抗藥性,是一種理想的生防微生物。
3、通過(guò)成功定植于植物根際、體表或體內(nèi)與病原菌競(jìng)爭(zhēng)植物周圍營(yíng)養(yǎng),分泌抗菌物質(zhì)抑制病原菌生長(zhǎng),誘導(dǎo)植物防御系統(tǒng)抵御病原菌入侵,同時(shí)促進(jìn)植物生長(zhǎng)。
了解了他的基本特性,那么國(guó)內(nèi)外學(xué)者專家花費(fèi)這么大的精力和費(fèi)用來(lái)研究他,到底發(fā)現(xiàn)他具有哪些功能呢?
功能特點(diǎn)
1、抗生作用
抗生作用是指拮抗微生物通過(guò)產(chǎn)生代謝產(chǎn)物在低濃度下就能夠?qū)Σ≡⑸锏纳L(zhǎng)和代謝產(chǎn)生抑制作用,從而來(lái)影響病原微生物的生存和活動(dòng)。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái),人們從枯草芽孢桿菌不同菌株的代謝產(chǎn)物中分離純化了多種有效的抗菌物質(zhì)。
2、溶菌作用
枯草芽孢桿菌的溶菌作用主要表現(xiàn)在是通過(guò)吸附在病原菌的菌絲上,并隨著菌絲生長(zhǎng)而生長(zhǎng),而后產(chǎn)生溶菌物質(zhì)造成原生質(zhì)泄露使得菌絲體斷裂;或者是產(chǎn)生抗菌物質(zhì)通過(guò)溶解病原菌孢子的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜,致使細(xì)胞壁穿孔、畸形等現(xiàn)象從而抑制孢子萌發(fā)。
3、誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性及促進(jìn)植物生長(zhǎng)
誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性作用是指枯草芽孢桿菌不但能夠抑制植物病原菌,而且還能夠誘發(fā)植物自身抗病機(jī)制從而增強(qiáng)植物的抗病性能的作用。
什么是PGPR?國(guó)際上把土壤中能促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根際自生細(xì)菌通稱為植物促生根圈細(xì)菌(Plantgrowth promoting rhizobaceria),簡(jiǎn)稱為PGPR。
其中以枯草芽孢桿菌的抗逆性最強(qiáng)、功能最多、適應(yīng)性最廣、效果最穩(wěn)定。枯草芽孢桿菌能夠產(chǎn)生類似細(xì)胞分裂素、植物生長(zhǎng)激素的物質(zhì),促進(jìn)植物的生長(zhǎng)使植物抵抗病原菌的侵害。
4、保護(hù)環(huán)境
枯草芽孢桿菌大量應(yīng)用于生物肥料。當(dāng)作用于作物或土壤時(shí),能夠在作物根際或體內(nèi)定殖,并起到特定肥料效應(yīng)。
目前,微生物肥料在培肥地力,提高化肥利用率,抑制農(nóng)作物對(duì)硝態(tài)氮、重金屬、農(nóng)藥的吸收,凈化和修復(fù)土壤,降低農(nóng)作物病害發(fā)生,促進(jìn)農(nóng)作物秸稈和城市垃圾的腐熟利用。提高農(nóng)作物產(chǎn)品品質(zhì)和食品安全等方面表現(xiàn)出了不可替代的作用。
5、枯草芽孢桿菌對(duì)土壤中的菲與苯并芘的吸附及生物降解功能
土壤與其相連的水環(huán)境稱為土壤—水環(huán)境系統(tǒng),其中存在著大量的土壤固有微生物,并在表面存在生物膜,因?yàn)樯锬ば纬闪烁綦x層,有機(jī)污染物在接觸到支撐生物膜的固體基底之前,必須首先到達(dá)并且穿過(guò)這個(gè)隔離層,這樣就強(qiáng)烈地改變礦物顆粒或基底的吸附行為,對(duì)吸附作用有重要的影響。
近年的研究表明,由于受污染影響,導(dǎo)致土壤中含有多環(huán)芳烴(PAHs),沉積物中PAHs主要為原油污染以及工業(yè)或民用煤不完全燃燒所致,枯草芽孢桿菌對(duì)菲與苯并芘的吸附及生物降解研究。
研究表明以枯草芽孢桿菌為接種微生物,對(duì)菲與苯并芘都可進(jìn)行吸附或生物降解,48h液相PAHs濃度達(dá)到平衡時(shí),微生物對(duì)菲消除了98%,對(duì)苯并芘消除85%;接種的樣品48h吸附等溫線均呈線形,能較好地符合線性方程;
在接種微生物情況下,沉積物與土壤對(duì)菲和苯并芘吸附特征均發(fā)生較大變化,對(duì)菲的吸附量增大約35倍,而對(duì)苯并芘的吸附量卻降低了2/3左右;
未接種微生物的土壤和沉積物對(duì)菲解吸率為20%,接種的樣品組為2.9%,而對(duì)苯并芘的解吸結(jié)果與菲相反,未接種的對(duì)照組為4%,接種的樣品組為l3%。
6、枯草芽孢桿菌對(duì)土壤微生物的呼吸強(qiáng)度的影響
土壤呼吸強(qiáng)度作為土壤生物活性指標(biāo)之一,能夠在一定程度上反應(yīng)土壤營(yíng)養(yǎng)物的轉(zhuǎn)化和供應(yīng)能力,其呼吸速率變化及變化方向也反應(yīng)了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)脅迫的敏感程度和響應(yīng)模式,是環(huán)境安全評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo),當(dāng)土壤受到外來(lái)污染物污染時(shí),微生物為了維持生存可能需要更多的能量,而使土壤微生物的代謝活性發(fā)生不同程度的響應(yīng)。
研究表明各質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理的枯草芽孢桿菌均表現(xiàn)為對(duì)土壤呼吸作用的刺激效應(yīng),并且土壤中枯草芽孢桿菌質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度的刺激作用越大,即刺激強(qiáng)度和施藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)。
7、枯草芽孢桿菌對(duì)土壤脲酶活性的影響
應(yīng)用土壤酶作為監(jiān)測(cè)指標(biāo),評(píng)價(jià)農(nóng)藥的生態(tài)毒理效應(yīng)已成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。而脲酶屬于土壤中研究得比較深入的一種水解酶類,是唯一對(duì)尿素在土壤中轉(zhuǎn)化及尿素利用率有重大影響的酶。
尿素施人土壤后,在脲酶的催化作用下,迅速分解成二氧化碳和氨,所以土壤脲酶活性的降低,不僅可使尿素水解減緩,令其水解產(chǎn)物更多地被土壤吸附而有效減少尿素水解產(chǎn)物氨的揮發(fā)損失,也可能相應(yīng)減少水解產(chǎn)物NH4硝化作用潛勢(shì)。
研究表明所有處理用枯草芽孢桿菌處理過(guò)的土壤對(duì)土壤脲酶均表現(xiàn)出刺激效應(yīng)。其中最高質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理(3200mg/kg干土)在第28天脲酶活性上升到最高,刺激率達(dá)到101.07%。
枯草芽孢桿菌對(duì)脲酶刺激的機(jī)理,可能是由于微生物農(nóng)藥的加人為微生物的生長(zhǎng)提供了碳源和營(yíng)養(yǎng),從而使產(chǎn)生該種酶的微生物數(shù)量增長(zhǎng),活性增強(qiáng),因而土壤中脲酶的活性也相應(yīng)增強(qiáng)。
8、枯草芽孢桿菌對(duì)鹽堿地的改良
土壤內(nèi)鹽分積累的危害土壤結(jié)構(gòu)黏滯,通氣性差,容重高,土溫上升,好氣性微生物活動(dòng)差,養(yǎng)分釋放慢,滲透系數(shù)低,毛細(xì)作用強(qiáng)等,導(dǎo)致表層土壤鹽漬化進(jìn)一步加劇,造成土壤冷、硬、板現(xiàn)象。
一般說(shuō)來(lái),當(dāng)土壤表層或亞表層中的水溶性鹽類累積累超過(guò)0.1%,或土壤堿化層的堿化度超過(guò)5%,就屬于鹽漬土。
——引起植物的生理干旱
過(guò)多的可溶性鹽類,可提高土壤溶液的滲透壓,引起植物的干旱。
——危害植物組織
干旱季節(jié),表土層鹽分過(guò)量積聚易傷下胚軸。在高pH值下,還會(huì)導(dǎo)致OH-對(duì)植物的直接毒害。植物組織內(nèi)鹽分過(guò)量積聚,會(huì)使原生質(zhì)受害,蛋白質(zhì)合成受阻,含氮的中間代謝產(chǎn)物積累,造成細(xì)胞中毒。
——影響植物正常營(yíng)養(yǎng)吸收
由于交換性Na+的競(jìng)爭(zhēng),使植物對(duì)鉀、磷和其他營(yíng)養(yǎng)元素的吸收減少,磷的轉(zhuǎn)移也會(huì)受到抑制,從而影響植物的營(yíng)養(yǎng)狀況。
——影響植物的氣空開閉
在高濃度鹽類作用下,氣孔保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)的淀粉形成受到阻礙,使細(xì)胞不能關(guān)閉,植物容易干旱枯萎。
選擇耐鹽的巨大芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌優(yōu)勢(shì)菌株,生產(chǎn)出生物有機(jī)肥,用于植物生產(chǎn),在投入成本相同的情況下,植物生長(zhǎng)發(fā)育良好,產(chǎn)量增加,而且鹽堿地土壤理化性狀得到改善,土壤微生物數(shù)量增多。
此外由于枯草芽孢桿菌無(wú)致病性,并可以分泌多種酶和抗生素, 而且還具有良好的發(fā)酵基礎(chǔ),所以用途十分廣泛。
看來(lái)枯草芽孢桿菌的功能十分強(qiáng)大,怪不得受到各路人馬的追捧與青睞。目前,市場(chǎng)上枯草芽孢桿菌產(chǎn)品魚目混雜,真正好的產(chǎn)品總是被假冒偽劣產(chǎn)品沖擊,那么,枯草芽孢桿菌的優(yōu)劣怎么判別呢?
1、看價(jià)格;
一分價(jià)錢一分貨,價(jià)位便宜,一般是用一些調(diào)節(jié)物質(zhì)或肥料來(lái)冒充,即完全當(dāng)成肥料來(lái)賣的產(chǎn)品。
2、看效果;
“效果非常快,打上當(dāng)天見(jiàn)效”為假,因?yàn)榫N繁殖與分泌代謝物是需要時(shí)間的,所以不要輕信“見(jiàn)效快”的謊言。微生物菌劑與化學(xué)農(nóng)藥對(duì)于病蟲的防治可以比喻成“中藥”與“西藥”的差異。
總之,真正的枯草芽孢桿菌對(duì)作物、對(duì)土壤都有很好的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)作用,基本是多功能的,不可能只針對(duì)一點(diǎn)起作用,最重要的是它的使用效果是累加的,是單純的肥料或調(diào)節(jié)物質(zhì)達(dá)不到的。