四株解磷细菌解磷机理的初步探究文献综述

 2022-07-22 12:07

文献综述

磷是植物生长的必需营养元素,在植物新陈代谢过程中发挥着重要作用,提高土壤中有效磷的含量有利于植物的生长。我国有74%的耕地土壤缺磷,土壤中95%以上的磷是无效磷的形式,植物很难直接利用(杨珏,阮晓红,2001)。因此提高土壤中有效磷的含量是改良土壤,使之有利于植物的生长的重要方法。大量研究表明:土壤中存在大量的微生物能够将无效磷转化成有效磷,这些未审核无被称为解磷细菌或溶磷菌(Phosphate-solubilizing microorganisms, PSM) (赵小蓉,2001)。这些解磷细菌对植物磷的获取、植株的生长以及土壤环境的改善等都发挥着巨大作用。

1 解磷细菌的解磷机制研究进展

目前对解磷微生物的解磷机制研究主要是生理生化方面的研究,不同学派的研究侧重面不同,因此微生物的解磷机制具有多样性和复杂性。大部分土壤不溶性的无机磷和有机磷的生物地球化学循环归功于真菌和细菌的作用,并且,对于大部分的植物和微生物来说,磷溶解的主要机制包括无机酸或有机酸的产生、磷酸酶的作用和质子的释放。解磷细菌的机理复杂多样,研究发现解磷细菌的解磷能力是由于细菌在代谢过程中产生各种小分子有机酸,主要包括葡萄糖酸、柠檬酸、2-葡糖酮酸和草酸等,这些有机酸通过羟基和羧基与磷酸盐中的正离子螯合释放出可解性的磷或通过释放H 将难解性的磷转化为可解状态(Kpomblekouamp; Tabatabai, 1994)。Hameeda等(2006)研究表明,微生物解无机磷能力与其产生葡萄糖酸的量有一定关系,解无机磷能力强的,其相应的产生葡萄糖酸的量也多,并且还发现培养96h内pH值会出现降低。

2 有机酸或无机酸的作用

解磷细菌在生长或代谢过程中产生的有机酸,如乳酸、氨基酸、草酸、延胡索酸和柠檬酸等,一方面直接溶解土壤中难溶性磷酸盐,另一方面还可以与铁、铝等离子形成螯合物,从而将植物可吸收利用的磷酸盐释放于土壤中,其作用效果不仅与有机酸的种类和数量有关,还与机制的缓冲性及能与磷酸根离子螯合的离子数量,尤其是土壤中的Ca2 数量有关。有机酸能阻断土壤磷的吸附位点,或是通过与土壤矿物表面的阳离子形成复合物以增强磷的有效性;赵小蓉和孙焱鑫等(2001)曾对真菌和细菌培养基中有机酸总量与解磷量之间的相关性做研究,发现相关性不显著,这与国外的一些学者研究结果一致,但随着研究的深入,赵小蓉等(2002)研究人员发现一些菌株分泌的有机酸确实与溶解的磷含量之间存在一定正向关系。微生物还能够产生无机酸从而活化土壤磷,例如在呼吸作用中产生的HCO3,化能自养细菌产生的等NO3、SO4(钟传青,2004)。

3 磷酸酶的作用

磷酸酶在解有机磷细菌的解磷机制研究中占有重要的地位,细菌对有机磷酸酯的分解是通过分泌磷酸酶来实现的,磷酸酶还能使有机磷酸盐矿化,成为植物可吸收利用的可溶性磷,如今编码磷酸酶的基因已被克隆,并且能够得到在矿物磷溶解过程中起作用的几个基因片段;钟传青研究(2004)发现,解磷细菌菌株的溶磷过程是通过有机酸和磷酸酶的协同作用来完成的,对解磷机制进行研究时还发现巨大芽孢杆菌等菌株能够产生分解植酸钙的酶,使发酵液的有效磷增加;李文红, 施积炎等(2006)从西湖沉积物中分离筛选出了几株分别具有解无机磷和有机磷能力的菌株,并发现解磷机制是菌体产生磷酸酶的作用。

4 介质环境pH值的变化作用

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