一种招募固氮微生物信号物质的发现与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种招募固氮微生物信号物质的发现与应用。该物质为苯甲酸，是从低氮条件下甘蔗根尖的粘液中鉴定和发现的。低氮条件下甘蔗根尖粘液中苯甲酸含量较高，研究表明苯甲酸参与了低氮条件下甘蔗对土壤中的固氮微生物的富集。苯甲酸通过趋化作用招募固氮微生物，且苯甲酸能够通过抑制其他细菌生长，提高土壤中固氮微生物的相对丰度，增加土壤中固氮基因nifH的丰度，因此能提高甘蔗对固氮副伯克霍尔德氏菌的招募和富集。在盆栽应用苯甲酸明显促进玉米对氮的获取能力，促进低氮下玉米的生物量的累积，因此具有一定的应用潜力。因此具有一定的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种招募固氮微生物信号物质的发现与应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及一种招募固氮微生物信号物质的发现与应用。

技术介绍

[0002]甘蔗和玉米均属于重要的禾本科作用，两者都是C4光合作用的作物，具有高效的光合固碳能力。其生长需要大量的氮素。目前的研究认为甘蔗和玉米的氮除了从土壤中吸收之外，还能通过与土壤中的固氮微生物互作进行联合固氮作用，为其生长发育提供一定的氮素。但是对于甘蔗、玉米如何招募土壤中的固氮微生物目前仍不是很清楚。本专利技术发现和提供了一种在甘蔗和玉米中能够招募固氮微副伯克霍尔德氏菌的信号物质。该物质通过趋化作用招募联合固氮微生物，同时抑制其他细菌生长等作用，促进对固氮微生物的富集，增强固氮微生物在宿主植物根系上定殖。在盆栽应用该物质促进玉米对氮的获取能力，促进玉米的生物量累积，最终提高玉米对低氮的适应，具有应用潜力。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种招募固氮微生物信号物质的发现与应用。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种招募固氮微生物信号物质的应用，所述招募固氮微生物信号物质为苯甲酸，其是是利用代谢组分析方法在低氮下甘蔗根尖的粘液中鉴定到的；所述应用为如下1)
‑
10)中的至少一种：1)募集植物根部固氮微生物；2)制备募集植物根部固氮微生物的制剂；3)促进固氮微生物在植物根部定殖；4)制备促进固氮微生物在植物根部定殖的制剂；5)提高土壤中固氮微生物丰度；6)制备提高土壤中固氮微生物丰度的制剂；7)促进植物对氮吸收；8)制备促进植物对氮吸收的制剂；9)促进植物生长；10)制备促进植物生长的制剂；其中，所述植物包括甘蔗和玉米；其中，所述固氮微生物为副伯克霍尔德氏菌；其中，所述应用方式为将苯甲酸混入基质中，用于植物栽培；进一步的，所述苯甲酸的浓度为500μmol/L；进一步的，所述苯甲酸的用量为500μL/g基质。
[0005]本专利技术的优点在于：
本专利技术所述的一种招募固氮微生物信号物质苯甲酸的发现与应用是利用代谢组学方法在检测和鉴定低氮下甘蔗根尖的粘液中发现的，苯甲酸在甘蔗粘液中含量较高；该物质能够抑制其他细菌生长，而对固氮微生物没有明显的抑制效果，且具有招募固氮微生物往根系上定殖等作用。该物质添加到土壤中提供土壤固氮微伯克霍尔德氏菌的相对丰度，增加固氮基因nifH的拷贝数。盆栽应用该物质促进玉米氮素获取能力，促进甘蔗玉米在低氮下的生长，具有应用潜力。
附图说明
[0006]图1：RBCS17在禾本科作物甘蔗和玉米体内定殖，促进甘蔗和玉米的生长。
[0007]图2：甘蔗粘液的收集与粘液物质鉴定。
[0008]图3：固氮菌对苯甲酸的趋化作用分析。
[0009]图4：苯甲酸提高(副)伯克霍尔德氏菌相对丰度增加nifH拷贝数。
[0010]图5：应用苯甲酸增加玉米氮素获取，促进玉米生长。
具体实施方式
[0011]为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。
[0012]本申请中，营养液配方如下所示：表1全氮营养液(5300μmol/LN)配方
表2低氮营养液(530μmol/LN)配方
表3低氮营养液(1060μmol/LN)的配方本申请中，固氮菌副伯克霍尔德氏菌RBCS17，分类命名为副伯克霍尔德氏菌(Paraburkholderia sp.)RBCS17，已于2022年10月20日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M 20221610，保藏地址为中国武汉武汉大学。副伯克霍尔德氏菌RBCS17含有nifH基因，具有生物固氮的能力。将固氮菌RBCS17菌悬液接种到基质中培养玉米或甘蔗，RBCS17能在禾本科作物甘蔗和玉米体内定殖，促进甘蔗和玉米的生长(图1)。具体的，GUS标记的RBCS17能在甘蔗(图1A)和玉米(图1B)根系上定殖；且接种RBCS17之后提高甘蔗(图1C，1D)和玉米根系固氮酶活性(图1E，1F)。
[0013]实施例1(1)甘蔗粘液的收集与粘液物质鉴定
将甘蔗组培苗移栽全氮营养液(5300μmol/LN)水培种植3个月后，用低氮营养液(530μmol/LN)培养，待甘蔗根尖分泌粘液后用枪轻轻靠在甘蔗根尖吸取粘液，每隔两日收集一次，将收集的粘液样品保存在
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80℃冰箱备用。将收集的甘蔗粘液冻干之后送至北京诺禾致源科技股份有限公司，利用液质联用(LC
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MS
‑
MS)对粘液中含有的代谢物质进行鉴定，并将鉴定到的物质以及物质的含量进行分析。结果如图2所示，LC
‑
MS
‑
MS鉴定到甘蔗根尖的粘液中含有多种物质，也包含一些无法鉴定的未知物质；在鉴定到的物质中，发现苯甲酸(benzoic acid)为在已知的物质中相对含量最高。苯甲酸的化学结构如下：
[0014]实施例2(1)固氮菌对苯甲酸的趋化作用分析由于前期的分析表明，甘蔗低氮下形成的根尖粘液中含有大量的苯甲酸，本研究进一步利用琼脂糖塞法探究苯甲酸在富集固氮微生物的作用。首先，将苯甲酸与0.4％加热溶解的液体琼脂糖按1:10w/w比例混合，放在显微镜载玻片上(载玻片的两侧提前粘上两条厚胶布)，在苯甲酸琼脂糖混合物上面盖上盖玻片，载玻片和盖玻片之间形成了一个空间，待苯甲酸琼脂糖混合物凝固之后，将GFP荧光标记的固氮菌副伯克霍尔德氏菌RBCS17的菌液(OD
600
＝0.2)轻轻注入缝隙中，在GFP荧光通道下观察菌的趋化特征，并分别在0min和30min用GFP绿色荧光显微镜(Axio ImagerA2m)拍照，记录起始点和终止点菌的位置。实验设计以不添加苯甲酸的琼脂糖凝胶作为对照。如图3所示，起始点(0min)的拍摄的荧光照片显示，视野中菌株分布的较为均匀，而经过了30min的细菌运动，拍摄的荧光照片显示在含有苯甲酸的琼脂凝胶的周围富集了大量的荧光信号，并且荧光信号明显强于不加苯甲酸的琼脂凝胶。这就说明测试的固氮副伯克霍尔德氏菌RBCS17对苯甲酸具有趋化作用，反之，苯甲酸能招募和富集固氮副伯克霍尔德氏菌RBCS17。
[0015]实施例3(1)苯甲酸提高(副)伯克霍尔德氏菌相对丰度在福建农林大学甘蔗试验田采集土壤，过筛后，称取5g土壤置于5mL离心管中，并加入500μL 500μmol/L的苯甲酸，瓶口用透气胶布封住，每隔两日补充一次，处理期间于26℃进行培养，设置5个生物学重复。以加入苯甲酸等量的水处理作为对照。分别在培养15天和30天取适量的土壤置于2mL离心管中。将样品送至上海美吉生物制药科技有限公司，提取总DNA作为PCR模板，使用16S rDNA基因高变区的V5
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V7区段PCR引物799f：5
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AACMGGATTAGATACCCKG
‑3’
，1193r：5
’‑
ACG本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种招募固氮微生物信号物质的应用，其特征在于：所述招募固氮微生物信号物质为苯甲酸，所述应用为如下1）
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10）中的至少一种：1）募集植物根部固氮微生物；2）制备募集植物根部固氮微生物的制剂；3）促进固氮微生物在植物根部定殖；4）制备促进固氮微生物在植物根部定殖的制剂；5）提高土壤中固氮微生物丰度；6）制备提高土壤中固氮微生物丰度的制剂；7）促进植物对氮吸收；8）制备促进植物对氮吸收的制剂；9）促进植...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟永嘉，刘冉，廖红，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：