摘要
达乌里胡枝子（Lespedezadavurica）是黄土高原的重要乡土草之一，具有很高的生态价值与经济价值。但黄土高原地区土壤养分匮乏，尤其是氮、磷等元素。磷是限制植物生长的主要元素之一，在土壤中主要以难溶性形式存在，不能被直接吸收利用，严重限制了植物生长。根际解磷菌可以将土壤中的难溶性磷转化为可供植物生长利用的有效磷。目前，有关解磷菌调控植物生长机制的研究并不深入，本研究以达乌里胡枝子根际分离的解磷菌DP25为研究对象，DP25为醋酸钙不动杆菌（Acinetobactercalcoaceticus），首先对其培养条件进行优化；结合盆栽接种试验，通过对达乌里胡枝子生理指标的测定、转录组学和代谢组学多组学整合技术，研究根际解磷菌对植株的促生机制；并通过紫外诱变技术获得DP25的正负突变菌株，为后续开发高效解磷菌提供了菌种资源和理论依据。主要结果如下： （1）DP25的最优培养条件为装液量50mL，pH7，温度28℃。其中，装液量为50mL时，DP25的生长量与装液量100mL和150mL相比显著提高了18.3%（P＜0.05）和37.5%（P＜0.05）；pH为7时，DP25的生长量与pH8相比显著提高了4.4%（P＜0.05）；温度为28℃时，DP25的生长量与36℃相比显著提高了12.9%（P＜0.05）。 （2）DP25显著提高了达乌里胡枝子株高和生物量（P＜0.05），DP25明显促进了达乌里胡枝子生长，与根系根尖数量（73.1%）、根总长（71.5%）、根总表面积（62.7%）、根总体积（105.9%）、根系连接数（79.2%）、根系分叉数（100.0%）的显著提高有关（P＜0.05）；DP25还显著提高了达乌里胡枝子过氧化氢酶活性（41.5%）（P＜0.05），并显著降低了游离脯氨酸（16.4%）（P＜0.05）和丙二醛含量（16.2%）（P＜0.05）。 （3）利用转录组学方法研究了DP25对达乌里胡枝子叶片基因表达的影响，检测到263个差异基因，其中上调表达基因93个，差异基因主要富集在植物-病原物相互作用、植物激素信号传导、RNA聚合酶、MAPK信号通路、磷脂酰肌醇信号系统等代谢通路；下调表达基因170个，差异基因主要富集在鞘脂类代谢、鞘糖脂生物合成、糖胺聚糖降解、其他聚糖降解和卟啉和叶绿素代谢等代谢通路。 （4）利用非靶向代谢组学方法研究了DP25对达乌里胡枝子叶片代谢物变化的影响，检测到246种差异代谢物，其中上调代谢物158种，主要为10-羟基喜树碱、1，3-二羟基-N-甲基吖啶酮、(S)-尿苷酸等；下调代谢物88种，主要为1-硬脂酰-2-花生四烯酰-Sn-甘油、CDP-胆碱、半胱氨酰多巴等。KEGG分析表明，差异代谢物主要富集在花色素苷生物合成、多种植物次生代谢产物的生物合成、类黄酮生物合成、异黄酮生物合成、氨基糖和核苷酸糖代谢、聚酮糖单元生物合成和嘌呤代谢共7个代谢通路。 （5）转录组学和代谢组学整合分析结果表明，接种DP25后达乌里胡枝子基因表达及代谢物均产生响应的代谢通路有19个，其中差异基因和差异代谢物共同参与最多的前10个通路分别是戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化、氨基糖和核苷酸糖代谢、ABC转运蛋白、类胡萝卜素合成、苯丙烷代谢、淀粉和蔗糖代谢、异黄酮生物合成、玉米素生物合成、异喹啉生物碱的生物合成和色氨酸代谢。 （6）通过对DP25进行紫外诱变获得29株突变菌株，其在PKO无机磷培养基上的可溶性指数为1.07~2.23，测定可溶性指数高于2.00和低于1.50的菌株解磷量为9.00~209.85μg/mL，确定Y18为正突变菌株，Y24为负突变菌株；进一步通过盆栽接种实验发现，相对于DP25，Y18能够显著提高达乌里胡枝子的株高、生物量、根系形态指标、叶绿素相对含量以及叶绿素荧光参数等（P＜0.05），具有较好的促生能力。 综上所述，DP25对达乌里胡枝子有良好的促生效果。本研究优化了DP25培养条件，并利用转录组学和代谢组学鉴定DP25促进达乌里胡枝子生长发育关键通路的差异基因和代谢产物，明确了达乌里胡枝子对根际解磷菌的促生机制；同时通过紫外诱变技术获得了1株具有良好促生能力的正突变菌株Y18，为后续开发高效解磷菌提供了理论依据。
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