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土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色

发布时间:2025-03-11 18:31:04

土壤芽孢杆菌Bacillus subtilis)是一种广泛应用于农业的有益微生物,因其强大的适应性和多功能性,成为促进植物生长、防治病害和改善土壤健康的重要工具。但很多人提到芽孢杆菌就知道有枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等,是的,这些都是芽孢杆菌,但具体有哪些形态及功能上的差异?在农业生产上有何不同作用?

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图1)
芽孢杆菌(Bacillus)

芽孢杆菌菌体大小为4-10um革兰氏阳性,严格需氧或兼性厌氧的有荚膜的杆菌。该属细菌的重要特性是能够产生对不利条件具有特殊抵抗力的芽孢。根据其形态可以分为3大类群:

1类群:芽孢为圆形或圆柱状,位于菌体中央或菌端。芽孢壁薄,菌体基本不鼓起。也叫枯草菌群。

2类群:芽孢为卵圆形,位于菌体中央或菌端。芽孢壁厚,菌体鼓起。

3类群:芽孢为球状,位于菌端菌体鼓起。

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图2)

目前芽孢杆菌属已知的物种超过160种,重要的且与农业比较相关的亚群有:枯草芽孢杆菌蜡样芽孢杆菌地衣芽孢杆菌贝莱斯芽孢杆菌

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图1)
枯草芽孢杆菌群

包括枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌等,菌落形态变化很大。细胞0.7-0.8μm×2-3μm。单个,无荚膜,周生鞭毛,运动,革兰氏染色阳性。芽孢大小0.6-0.9μm×1.0-1.5μm,椭圆到柱状,中生到近中生。茅胞囊不明显增大。菌落粗糙,不透明,不闪光扩张,污白灰或微带黄色。是一种广泛应用于农业的有益微生物,因其强大的生态适应性和多功能性,在促进植物生长、防治病害、改善土壤健康以及推动可持续农业发展方面具有重要作用。

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图4)

合成植物激素:作为典型的植物促生根际细菌(PGPR),枯草芽孢杆菌能够通过多种机制促进植物生长,合成植物激素。枯草芽孢杆菌可以分泌生长素(IAA)、细胞分裂素、赤霉素等植物激素,促进植物根系和茎叶的生长。

增强营养获取:枯草芽孢杆菌能够将大气中的氮转化为植物可吸收的氨态氮(固氮)。它还可以分解土壤中的难溶性磷酸盐,提高磷的利用率(溶磷)。

改善土壤结构:通过分解有机物和形成生物膜,枯草芽孢杆菌可以改善土壤的通气性和保水性。

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图2)
土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图1)
蜡样芽孢杆菌群

包括蜡样芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌等。菌体细孢杆状,末端方,成短或长链,1.0~1.2×3.0~5.0微米。产芽孢,芽孢圆形或柱形,中生或近中生,1.0~1.5微米,孢囊无明显膨大。革兰氏阳性,无荚膜,运动。菌落大,表面粗糙,扁平,不规则。

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图7)

作为土壤中优势菌,对植物根际有促生、防病等功效,属于目前研究得比较多的植物根际促生菌。

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图2)
土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图1)
地衣芽孢杆菌群

细胞大小0.8μmx(1.5~3.5)μm,细胞形态和排列呈杆状、单生;革兰氏阳性菌。菌落为扁平、边缘不整齐、白色。为兼性厌氧菌

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图10)

地衣芽孢杆菌具有独特的生物夺氧作用机制以及酶系活性强,代谢物丰富的特点,使得地衣芽孢杆菌在抑制土壤中的病原菌的繁殖,避免病原菌侵染植物的根部,降低虫害、土传病害的发生几率方面卓有成效。

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图2)
土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图1)

贝莱斯芽孢杆菌群(Bacillus velezensis)

为芽孢杆菌属新型细菌:菌落乳白色、圆形,表面光滑、稍凸,1.0-1.5mm,质地粘稠。细胞杆状、大卵圆形, 常成对;G-,不形成内生芽胞但形成孢囊和荚膜黏液,以周生鞭毛运动,好氧,PH7.0-7.5,能利用大气中的氮气,固氮需钼;能利用淀粉、甘露醇,但不利用鼠李糖。

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图13)

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图14)

贝莱斯芽孢杆菌通过其分泌的抑菌活性代谢物(例如:细胞壁降解酶类(葡聚糖酶和蛋白酶)、脂肽类抗生素(表面活性素、伊枯草菌素和芬荠素)以及聚酮类抗生素)有效抑制多种病原真菌。

土壤健康的守护神:芽孢杆菌在农业生产中的多重角色(图2)

总之,芽孢杆菌作为一类多功能的有益微生物,在农业中具有广泛的应用前景,其在促进植物生长、防治病害和改善土壤健康方面的作用为实现绿色农业提供了重要支持

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