2013 The Journal of General and Applied Microbiology：A possible mechanism of action of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) strain Bacillus pumilus WP8 via regulation of soil bacterial community structure

2013 The Journal of General and Applied Microbiology：调节土壤细菌群落结构可能是植物促生菌（PGPR）短小芽孢杆菌WP8的一种作用机制

传统观点认为，种群密度在根际的建立和维持是PGPR发挥促生长作用的前提。针对包括短小芽孢杆菌WP8在内的部分PGPR菌株能改变土壤细菌群落结构的事实，我们假设土壤细菌群落结构的调节是短小芽孢杆菌WP8促进植物生长的机制之一，而不是依赖于土壤中的高密度细胞。本研究采用变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术，研究了蚕豆三个连作期土壤细菌群落结构变化与促生长作用的关系。结果表明，我们发现WP8缺乏足够数量的繁殖能力，不能在土壤中存活40天以上，但接种WP8后，细菌群落结构逐渐受到影响，特别是优势种群。尽管WP8的寿命很短，但它赋予蚕豆幼苗在整个生长期内至少90天在土壤上稳定生长的能力。绿针假单胞菌（Pseudomonas chlororaphis）RA6是另一株被检测的PGPR菌株，大量存在至少60天，但不到90天，对细菌群落结构影响不大。另外，随着RA6细胞在土壤中的灭绝，促进生长的作用同时消失。此外，WP8处理后土壤过氧化氢酶活性的增加暗示了土壤微生物活性的激发能力，这可能是优势种群随时间变化而增加的原因。我们的研究表明，调控处理土壤细菌群落结构可能是另一种可能的作用机制。

图1 （a） 在蚕豆三个连续栽培的每个种植周期，分别从初始土壤样品（初始对照）、接种绿针假单胞菌RA6后40天（WP8-40）、60天（WP8-60）和90天（WP8-90）的土壤样品中PCR扩增16S rRNA 基因V3区的DGGE图谱。RA6 ctrl代表接种了灭活细菌细胞的土壤。用数字标记的带被切除并测序。用相同符号标记的带表示相同的序列。（b） DGGE图谱的主成分分析（PCA）。L1到L7表示DGGE图谱从左到右的七条带。

图2 （a） 在蚕豆三个连续栽培的每个种植周期，分别从初始土壤样品（初始对照）、接种短小芽孢杆菌WP8后40天（WP8-40）、60天（WP8-60）和90天（WP8-90）的土壤样品中PCR扩增16S rRNA 基因V3区的DGGE图谱。WP8 ctrl代表接种了灭活细菌细胞的土壤。用数字标记的带被切除并测序。用相同符号标记的带表示相同的序列。（b） DGGE图谱的主成分分析（PCA）。L1到L7表示DGGE图谱从左到右的七条带。

表1 根据BLAST分析，与从DGGE条带中提取的序列最为密切相关的GenBank中的细菌或克隆。

表2短小芽孢杆菌WP8和绿针假单胞菌RA6接种40天后对蚕豆幼苗生长参数的影响。

表3短小芽孢杆菌WP8和绿针假单胞菌RA6接种60天后对蚕豆幼苗生长参数的影响。

表4短小芽孢杆菌WP8和绿针假单胞菌RA6接种90天后对蚕豆幼苗生长参数的影响。

图3 短小芽孢杆菌WP8和绿针假单胞菌RA6接种后不同采样时间的土壤过氧化氢酶活性。

WP8-和RA6对照代表接种了灭活细菌细胞的土壤，数据代表了六个独立的复制和平均值。

图4 短小芽孢杆菌WP8和绿针假单胞菌RA6接种后不同采样时间的土壤脲酶活性。

WP8-和RA6对照代表接种了灭活细菌细胞的土壤，数据代表了六个独立的复制和平均值。

图5 短小芽孢杆菌WP8和绿针假单胞菌RA6接种后不同采样时间的土壤转化酶活性。

WP8-和RA6对照代表接种了灭活细菌细胞的土壤，数据代表了六个独立的复制和平均值。

图6 短小芽孢杆菌WP8和绿针假单胞菌RA6接种后不同采样时间的土壤碱性磷酸酶活性。

WP8-和RA6对照代表接种了灭活细菌细胞的土壤，数据代表了六个独立的复制和平均值。