Halobacillus marinus缓解马铃薯盐胁迫的研究

Research on Halobacillus marinus Alleviating Salt Stress in Potatoes

摘要

盐胁迫是影响作物生长发育的限制因素之一。马铃薯是中等耐盐作物，土壤盐渍化严重影响马铃薯的品质和产量，造成经济损失。近年来，植物根际促生菌（Plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）因其能够促进植物生长和增强植物耐逆性的特点，受到广泛关注。利用前期分离出的耐盐菌H. marinus以探究其在NaCl胁迫下与马铃薯幼苗的相互作用。耐盐菌H. marinus能够在120 g/L盐浓度的LB固体培养基上生长，并且在LB液体培养基中可以分泌12.820 mg/L的吲哚乙酸（Indole-3-acetic acid，IAA）。与NaCl处理相比，接种菌株H. marinus在同样的盐胁迫条件下马铃薯幼苗的株高、鲜重和干重分别提高19.54%、67.37%和65.36%，而根长无显著差异，且马铃薯幼苗的根系活力、抗坏血酸过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性分别提高130.87%、85.48%和23.86%，而过氧化物酶活性无显著差异；丙二醛含量和超氧阴离子含量分别降低12.60%和29.62%。研究结果表明H. marinus能增强马铃薯对盐胁迫的耐受性，可以帮助苗期马铃薯在盐胁迫条件下恢复根系正常的生理代谢活动，抵御盐胁迫并促进其生长发育。该试验结果为微生物缓解马铃薯盐胁迫提供了重要的菌种资源，为盐渍化耕地的开发利用提供新思路。

Abstract

Salt stress is one of the limiting factors affecting crop growth and development. Potato is a moderately salt-tolerant crop, and soil salinization severely impacts potato quality and yield, leading to economic losses. In recent years, plant growth-promoting Rhizobacteria (PGPR) have attracted widespread attention due to their ability to promote plant growth and enhance stress tolerance. In this study, the previously isolated salt-tolerant bacterium H. marinus was used to investigate its interaction with potato seedlings under NaCl stress. H. marinus was capable of growing on LB solid medium with a salt concentration of 120 g/L and secreted 12.820 mg/L of Indole-3-acetic acid (IAA) in LB liquid medium. Compared with the NaCl treatment alone, inoculation with H. marinus under the same salt stress conditions increased plant height, fresh weight, and dry weight of potato seedlings by 19.54%, 67.37%, and 65.36%, respectively, while root length showed no significant difference. Additionally, root activity, ascorbate peroxidase activity, and catalase activity in potato seedlings increased by 130.87%, 85.48%, and 23.86%, respectively, whereas peroxidase activity did not change significantly. Meanwhile, malondialdehyde content and superoxide anion content decreased by 12.60% and 29.62%, respectively. The results indicate that H. marinus can enhance potato tolerance to salt stress, helping potato seedlings restore normal physiological metabolic activities in their root systems under saline conditions, thereby enabling them to withstand salt stress and promote growth and development. This study would provide important bacterial strain resources for mitigating salt stress in potatoes using microorganisms and offer new insights for the development and utilization of saline cultivated land.

关键词

耐盐促生菌 / 马铃薯 / 盐胁迫 / 促生 / Halobacillus marinus

Key words

salt tolerant and growth promoting bacteria / potato / salt stress / growth promotion / Halobacillus marinus

参考文献

[1] 杨劲松, 姚荣江, 王相平, 等. 防止土壤盐渍化,提高土壤生产力[J]. 科学, 2021, 73(6): 30-34, 2, 4.

[2] 杨晓娟, 何浩, 程李洋, 等. 盐渍土施用有机物料对作物生长及土壤盐碱指标的影响[J]. 环境科学, 2025, 46(3): 1751-1761.

[3] 潘宇, 刘围, 孟俊, 等. 耐盐促生菌提高盐胁迫下植物生长的研究进展[J]. 生物加工过程, 2024, 22(2): 182-188.

[4] 李晓瑾, 郭丽琢, 高玉红, 等. 不同植物对河西盐渍土的改良效果[J]. 核农学报, 2024, 38(12): 2442-2450.

[5] 李明泽, 李国锋, 韩心宇, 等. 基于马铃薯鲜薯薯泥的食品加工技术研究进展[J]. 寒旱农业科学, 2023(11): 996-1001.

[6] 黄雯倩, 王凤娇, 吴继军, 等. 马铃薯营养价值及其预制菜加工开发利用[J]. 农产品加工, 2025(9): 102-106.

[7] 李贵吉, 杜洋洋. 马铃薯在盐胁迫下的响应研究[J]. 云南农业科技, 2022(2): 9-11.

[8] 罗红剑. 脱毒马铃薯费乌瑞它高产栽培技术试验示范研究及应用[D]. 贵阳: 贵州大学, 2009.

[9] 刘芳, 陈广侠, 赵朋, 等. 马铃薯种质资源的耐碱性评价和耐碱种质离体筛选[J]. 山东农业科学, 2023, 55(11): 73-78.

[10] 张钧杰, 刘爽, 胡明珠, 等. 荒漠植物根际土壤固氮微生物的筛选及其抗逆促生特性[J]. 生物技术通报, 2025, 41(6): 317-326.

[11] 卢明媚, 刘萍, 石犇, 等. 牡丹根际多功能促生菌的筛选及其促生潜力分析[J]. 北方园艺, 2024(24): 45-53.

[12] 李丽艳, 谭海霞, 李婧, 等. 耐盐促生芽孢杆菌的筛选及其对盐胁迫下燕麦生长的影响[J]. 浙江农业学报, 2022, 34(6): 1268-1276.

[13] 李昌宁, 李小龙, 姚拓, 等. 草地植物根际促生菌资源分离、鉴定及特性研究促进草地微生物学实验教学——以甘肃农业大学草地微生物学为例[J]. 陇东学院学报, 2024, 35(5): 121-127.

[14] 黄臣, 韩玲娟, 梁银萍, 等. 达乌里胡枝子四株耐盐碱根际促生菌的鉴定及其促生作用[J]. 草地学报, 2023, 31(4): 1036-1047.

[15] 李雅华, 张启航, 王姣, 等. 产IAA菌株的UV和DES诱变筛选及培养条件优化[J]. 核农学报, 2020, 34(9): 1873-1880.

[16] 王艳娜, 张增强, 焦智辉, 等. 马铃薯微型薯不同栽培模式研究进展[J]. 四川农业科技, 2025(1): 44-47.

[17] 李佳欣, 张天赐, 任晓月, 等. 不同生育期马铃薯根系构型及生理指标对干旱胁迫的响应[J]. 西北植物学报, 2024, 44(12): 1848-1855.

[18] 邵嘉朱, 吕雯, 廖鑫琳, 等. 大豆根际促生菌的分离、鉴定及其耐盐促生作用[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4248-4263.

[19] 盛世荣, 刘金涛, 袁平平, 等. 马铃薯主栽品种耐盐性鉴定及生理机制解析[J]. 中国马铃薯, 2024, 38(6): 465-473.

[20] 李章雷, 刘爽, 王艳宇, 等. 5株耐盐碱促生细菌的筛选鉴定及其对红小豆的促生作用[J]. 微生物学通报, 2021, 48(5): 1580-1592.

[21] 李江, 靳艳玲, 赵海. 根际促生菌对植物生长的影响及其作用机制[J]. 黑龙江农业科学, 2023(10): 132-137.

[22] 薛璐, 杨倩, 郭慧, 等. 黄瓜耐盐根际促生菌的筛选及评价[J]. 中国瓜菜, 2021, 34(9): 26-32.

[23] 王丹, 赵亚光, 张凤华. 耐盐促生菌筛选、鉴定及对盐胁迫小麦的效应[J]. 麦类作物学报, 2020, 40(1): 110-117.

[24] 普红梅, 李宏, 王海丹, 等. 4种蔬菜氧化酶、过氧化物酶活性测定及其抑制研究[J]. 食品科技, 2021, 46(12): 281-287.

[25] 马广民, 赵孟如, 怀婷婷, 等. 水杨酸对盐胁迫下西瓜种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 中国果树, 2020(6): 36-40.

[26] 赵希胜, 张冉冉, 曾鼎宸, 等. 马铃薯APX基因家族的生物信息学分析[J]. 基因组学与应用生物学, 2020, 39(12): 5669-5677.

[27] 邢起铭, 金文杰, 周利斌, 等. 植物根际促生菌提高植物耐盐性的研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(11): 46-52.

[28] 张东艳, 刘晔, 吴越, 等. 花生根际产IAA菌的筛选鉴定及其效应研究[J]. 中国油料作物学报, 2016, 38(1): 104-110.

[29] 刘杞红, 刘金涛, 祝光涛, 等. 马铃薯SOS基因及其盐胁迫共表达转录因子分析[J]. 云南师范大学学报(自然科学版), 2025, 45(3): 26-34.

[30] 赵文麟, 张新梅, 梁飞飞, 等. 钙离子及其抑制剂对盐胁迫下黄瓜幼苗形态建成的影响[J]. 北方园艺, 2024(16): 1-8.

[31] 吕春芳, 李海霞, 贾然然, 等. 植物过氧化物酶活性测定实验方法的改良[J]. 轻工科技, 2024, 40(2): 15-18.

[32] 南芝润, 范月仙. 植物过氧化氢酶的研究进展[J]. 安徽农学通报, 2008, 14(5): 27-29.

[33] 廖聆孜, 杨冰, 樊静, 等. 外源褪黑素对盐胁迫下盐肤木幼苗生长和生理特性的影响[J]. 生物资源, 2024, 46(4): 324-333.

[34] 张景云, 白雅梅, 缪南生, 等. 盐胁迫对不同耐盐性二倍体马铃薯叶片质膜透性、丙二醛和脯氨酸含量的影响[J]. 作物杂志, 2013(4): 75-80.

[35] 韩笑, 卢磊. 根际促生菌提高水稻对非生物胁迫耐受性的研究进展[J]. 生命科学, 2019, 31(3): 289-295.

[36] 王捧娜, 代雯慈, 刘琴, 等. 植物根系应答低温逆境机理及防控措施研究进展[J]. 江汉大学学报(自然科学版), 2024, 52(5): 88-96.

[37] 刘雅娜, 李袁凯, 王金莲, 等. 不同微生物菌剂对马铃薯的促生作用研究[J]. 干旱区资源与环境, 2023, 37(9): 136-143.

[38] Yang S, Han X, Li J, et al. Oceanobacillus picturae alleviates cadmium stress and promotes growth in soybean seedlings[J]. Journal of Hazardous Materials, 2024, 472: 134568.

基金资助

黑龙江省自然科学基金(LH2023C005)