農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長期依賴化肥施用，盲目施肥導致土壤酸化、鹽漬化和土壤生物學障礙等問題，從而抑制了作物根系的生長，降低根系對養(yǎng)分的吸收能力，進而影響作物生長發(fā)育?！吧锎碳┑拇俑涂鼓嫘?，可以提高養(yǎng)分和水分的有效性，促進作物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運轉(zhuǎn)和使用，提高其抗病能力，提高農(nóng)藥和肥料的利用率，提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量屬性。本論文研究人員主要設計了一個基于兩種不同方法的模式生物模型-面包釀酒酵母和擬南芥來評價11種不同天然提取物作為生物刺激劑的潛在產(chǎn)品，研究探索了生物刺激劑在農(nóng)作物在正常和脅迫條件下的發(fā)芽，生長和生殖生長中發(fā)揮的作用。
全自動生長曲線分析儀的應用
應用全自動生長曲線分析儀Bioscreen測試了面包酵母菌在固體酵母提取物蛋白胨葡萄糖（YPD）的生長曲線圖，對比了面包酵母菌在不同培養(yǎng)基條件下（含有鹽、生物刺激劑等）的生長情況，并計算了它們在不同條件下的O600值上的差異。測試的生長曲線的周期為5天，每隔一個小時測試一次OD600值，培養(yǎng)過程中各菌株的搖晃、生長及OD值的測試全是自動完成的，篩選出有效的促進植物生長的生物刺激劑（來自天然產(chǎn)物提取獲得的）。
實驗結(jié)果
研究人員提出一種快速評價不同天然提取物的生物刺激劑（促進植物生長或抗非生物脅破）的方法，此方法可以在短時間內(nèi)對11種不同的產(chǎn)品進行評價其低預算和技術(shù)的相關(guān)要求，還提供了關(guān)于生物刺激劑作用方式的初步資料，評價兩種體系在不同非生物脅迫條件下和不同發(fā)育階段的效果。其主要優(yōu)點是所提出的方法能夠快速、廉價地篩選生物活性化合物，因此沒有生物活性效應的產(chǎn)品可以在早期階段被丟棄，從而避免后續(xù)可能耗時且昂貴的測試。因此本論文研究提供了一個快速篩選生物刺激劑方面的有效的工具。
圖1、用連續(xù)生長法測定釀酒酵母中產(chǎn)物的生長特性。液體細菌的培養(yǎng)在YPD液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)至飽和，然后在含0.5%生物制品（1-11）的新鮮YPD培養(yǎng)基中稀釋至初始OD600為0.01。圖A表示的是釀酒酵母在含有不同類型的生物刺激劑（對照組及生產(chǎn)刺激劑1-11的YPD培養(yǎng)基中生長情況對比.圖B/C/D則分別表示的是在YPD培養(yǎng)基中加入了氯化鋰、氯化鈉、山梨醇后，釀酒酵母在含有不同類型的生物刺激劑YPD培養(yǎng)基的生長情況及獲得的相應的生長曲線圖。
圖2、測定不同生產(chǎn)刺激產(chǎn)品（1-11）對種子萌發(fā)和早期發(fā)育的影響（圖A-圖K）。根據(jù)材料和方法的描述，給出了三個實驗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。Y軸表示具有綠色的幼苗的平均百分比。X軸表示的是所示產(chǎn)品在質(zhì)譜板中檢測到的濃度。
圖3、測定了不同產(chǎn)品對擬南芥在脅迫下萌發(fā)和早期發(fā)育的影響。根據(jù)材料和方法的描述，給出了三個實驗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。X軸表示測試產(chǎn)品。Y軸表示具有綠色擴展子葉的幼苗的平均百分比。圖中給出的帶綠色大子葉在不同環(huán)境下的種子萌發(fā)率的平均值和標準誤差。其中圖A表示的是擬南芥種子在低溫條件下（10度）已經(jīng)不同時間段內(nèi)的紅色條形圖（7天）、灰色條形圖（12天）、黃色條形圖（15天）。圖B表示的27mM LiCl誘導的鹽脅迫的擬南芥種子在不同時間段（三天后(藍色條形圖)、六天(橙色條形圖)和九天(灰色條形圖)）的種子萌發(fā)率。圖C表示的是140mM NaCl誘導的鹽脅迫的擬南芥種子在不同時間段的種子萌發(fā)率。圖D表示的是280mM甘露糖醇滲透壓誘導的擬南芥種子在不同時間段的種子萌發(fā)率。
圖4、測定了不同生物刺激劑產(chǎn)品在對農(nóng)作物生長的質(zhì)量積累的影響。下面是新鮮重量(綠色條)和干燥重量(紅色條)。圖(A)MS標準培養(yǎng)基;(B)15mm LiCl誘導的鹽脅迫效應;(C)140mm NaCl引起的鹽脅迫效應;(D)280 mM甘露醇誘導的滲透應力效應。
圖5、在不同的生物刺激劑（1-11）存在的液體培養(yǎng)基中對應的開花植物的百分比。所有的實驗數(shù)據(jù)都是統(tǒng)計三次實驗后平均的數(shù)據(jù)。
總結(jié)
本論文主要研究了在不利的環(huán)境條件下，篩選出可以幫助農(nóng)作物抵抗非生物逆境從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量的生物刺激劑。研究人員在此基礎上設計了一個基于兩種不同方法的模式生物模型-面包釀酒酵母和擬南芥來評價11種不同天然提取物作為生物刺激素的潛能的盲測。其中對釀酒酵母篩選天然產(chǎn)物提取的生長刺激劑的效果采用的就是連續(xù)生長法即使用了芬蘭Bioscreen C全自動生長曲線分析儀，監(jiān)測對含有不同生長刺激劑以及含有鹽等環(huán)境下培養(yǎng)并測試菌種的生長曲線（時間長達4天），Bioscreen全自動生長曲線分析儀能夠長時間的同時平行測試多個各種菌株樣品的生長曲線，并且所有的過程都是自動化的，自動獲得面包釀酒酵母的OD600值，獲得的面包釀酒酵母在含有不同類型的生長刺激劑的生長情況，相關(guān)數(shù)據(jù)為研究人員快速篩選出有效的生長刺激劑，得到了一些關(guān)于生物刺激劑作用方式的初步資料，從而可避免使用以前選擇的沒有特征的生物刺激劑產(chǎn)品進行長期和昂貴的田間測試。結(jié)合以上的研究結(jié)果可以看出Bioscreen全自動生長曲線分析儀在農(nóng)業(yè)微生物的微生物肥料領(lǐng)域關(guān)于生長刺激劑的篩選方面具有非常好的應用前景。
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