耐镉根际促生菌及其菌剂和应用

本发明涉及微生物领域，尤其涉及一种新型环境友好型耐镉根际促生菌及其菌剂和应用。

背景技术：

1、番茄（ solanum lycopersicuml.）是茄科番茄属一年或多年生草本植物，是目前设施园艺中重要的经济作物，具有较高的营养和食用价值。其中所富含的维生素c和番茄红素在人体抗氧化、降压和降低胆固醇过程中发挥积极作用。番茄因独特风味和显著的保健功能，成为了广受大家青睐的蔬菜。目前，在我国农业经济发展发展中番茄产业已经成为了重要支柱产业之一，尤其是设施集约化的生产方式使得番茄的产量得到了显著的增加。截止2022年，河南省番茄种植面积约为11.39万公顷，占全省蔬菜种植面积的6.39%。近年来随着人民生活水平提高，消费者对番茄的安全与品质也有更高的要求。但随着设施面积的不断扩大和复种指数的增加，设施栽培过程中的过度耕种和农药化肥盲目施用问题日渐突出，各种不利环境因素制约了农作物遗传产量潜力的发挥。

2、植物根际促生细菌（plant growth promoting rhizobacteria，pgpr）是指存在于植物根际环境中，通过产生植物激素、溶解无机磷等直接作用和竞争生态位、诱导植物系统抗性等间接作用促进植物生长的一类有益细菌。pgpr在农业中的应用正在稳步增长，因为它可以部分取代化学肥料、农药的使用；可以产生大量的植物生长促进物质，促进宿主植物养分吸收，改善植株生长，并能诱导植物产生系统抗性抵御生物和非生物胁迫，应用前景十分广阔。

3、随着现代工业的发展，环境污染加剧，工业“三废”的排放及城市生活垃圾、污泥和含金属的农药、化肥和有机肥的不合理施用，导致土壤重金属的污染。镉（cadmium, cd）是一种积累性的剧毒元素。根据《全国土壤污染状况调查公报》，镉的点位超标率为7%，位于无机污染物之首。而且cd具有毒性强、迁移速度快、不被生物降解，且易被农作物吸收累积，并可通过食物链迁移至人体，严重威胁食品安全、人体健康及农业可持续发展。cd对番茄等植物的毒害作用表现为生长缓慢、叶片失绿、根系短小、抗病虫害能力下降等。

4、目前，镉污染土壤的常规理化修复方法由于具有费用高、工艺复杂、甚至破坏土壤结构及土壤微生物种群等特点，难以大规模推广应用。所以，利用有益pgpr菌株修复重金属污染土壤具有原位、环保、费用低等优点，使其成为一种新兴的具有广阔应用前景的绿色环保修复技术之一。因此筛选多功能且稳定的新型pgpr不仅能够促生提高植株抗性，生态修复镉污染，还能有效改良产量和品质，为植物-微生物联合修复提供优异菌种资源及技术支撑，同时番茄绿色安全生产、发展绿色无公害蔬菜、保护人类健康具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一株促进番茄生长，且有效缓解番茄镉胁迫，提高植株抗性和产量，改善番茄果实品质的多功能pgpr菌株。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一株耐镉pgpr菌株，分类命名为绿针假单胞菌 pseudomonas chlororaphis，名称为ha5-1，已于2024年06月26日，保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为cgmcc no. 31093。

4、所述ha5-1菌株是2008年11月10日从河南省信阳市采集的健康茶树根际分离筛选得到的革兰氏阴性菌，菌体微弯杆状，单个极生鞭毛，在tsa培养基上菌落呈圆球形，产生黄色色素，光滑，不透明，边缘整齐，生长温度范围为4-40℃，最适生长温度为28℃，耐盐浓度最高为5%。可以利用蔗糖、甘油、葡萄糖、甘露醇、半乳糖、丙酸盐和丁酸盐，不能利用山梨醇、麦芽糖和l-阿拉伯糖；明胶液化和硝酸盐还原反应呈阳性，淀粉水解和v-p测定呈阴性，不产生硫化氢。该菌16s rdna序列全长为1414bp，与绿针假单胞菌（ pseudomonas  chlororaphis）的16s rdna序列同源性达到99%。综合该菌株的菌落形态、培养条件和生理生化特性及分子生物学鉴定的结果，该菌株分类命名为绿针假单胞菌 pseudomonas  chlororaphis，其名称为ha5-1。

5、本发明提供的上述ha5-1菌株能有效缓解番茄镉胁迫，促进番茄生长，提高植株抗性和产量，改善番茄果实品质；具体表现为：显著提高番茄生物量的积累，提高叶片光合能力，提高叶片绿素荧光含量，降低叶片电导率，减少膜脂伤害，提高镉胁迫抗性，并提高番茄产量和改良果实品质，是一种多功能型菌株。

6、本发明的第二个目的是提供一种上述pgpr菌的菌剂，该pgpr菌剂为ha5-1菌液，包括ha5-1菌株。其中，所述菌剂可以为固体制剂，如粉剂、颗粒剂、片剂等，也可以为液体制剂，如悬液、乳化液、水剂等。

7、优选地，所述pgpr菌剂中的ha5-1菌浓度为0.8×108- 1×109cfu/ml。该菌剂优选为无菌水悬液。

8、本发明的第三个目的是提供一种上述ha5-1菌剂的制备方法包括步骤：

9、获得种子液：将权利要求1所述的ha5-1菌株接种至tsb培养基中，并在26-30℃的条件下培养16-20 h，制得ha5-1种子液；

10、扩大培养：将ha5-1种子液按照0.1-0.5%的接种量接种于tsb培养基中，在26-30℃的条件下培养24-48 h即可；或者将ha5-1种子液通过平板涂布(100ul)或者划线的方法接种于tsa培养基，在26-30℃的条件下培养48-72 h即可。

11、其中，所述的tsa培养基和tsb培养基为现有的培养基。

12、优选地，所述种子液培养温度28℃，培养时间为16-20 h；扩大培养温度28℃，在所述tsb培养基中扩大培养时间28-48 h，在tsa培养基中培养的时间为72 h。

13、本发明的第四个目的是提供一种上述pgpr菌或其菌剂在缓解番茄镉胁迫中的应用。

14、本发明的第五个目的是提供一种上述pgpr菌或其菌剂在促进番茄生长和改善番茄果实品质中的应用。

15、本发明的第六个目的是提供一种促进番茄生长的方法，包括：

16、向所述番茄的植株施用上述pgpr菌或其菌剂，其中，所述ha5-1菌株的总活菌数不小于1×108cfu/ml。

17、基于上述方法，所述施用为施用于番茄植株的根际。具体地，番茄植株幼苗在移栽前进行根部浸泡处理或在移栽后20 d之内进行灌根处理。

18、因此，本发明提供的上述pgpr菌能够有效缓解番茄镉胁迫的伤害，促进番茄生长，提高番茄产量，改善番茄果实品质，为开发生物菌剂，改良土壤镉污染，协同提高蔬菜抗性和品质，具有重要的理论和应用价值。

19、本发明提供的上述促进番茄生长的方法，利用上述菌株ha5-1或其菌剂对待移栽植株的根部进行浸泡和对移栽后植株根际土壤进行浇灌，能够促进番茄生长，缓解镉胁迫，提高植株的性能和产量，改善番茄果实品质。