根际溶铁细菌与AM真菌协同提高石灰性土壤铁有效性的机制研究OA北大核心CSTPCD

石灰性土壤普遍存在铁有效性低导致的植物缺铁黄化现象,严重影响农业可持续发展。筛选高效溶铁细菌并探讨其与菌根真菌(AMF)协同提高土壤有效铁含量、改善植物铁营养机制具有重要意义。以石灰性土壤和番茄(Lycopersicon esculentum)为试材进行盆栽试验,分别接种Advenella kashmirensis(B1)、Arthrobacter cupressi(B2)、Klebsiellavariicola(B3)、Variovorax guangxiensis(B4)和Enterobacter ludwigii(B5)5株细菌,以不接菌处理为对照(CK),筛选出高效溶铁菌株B1、B2和B3。将其与纯培养得到的AM真菌孢子(Rhizoshagu irregularis,Ri)组合,设置单独接种AM真菌(Ri)、单菌与Ri(B1+Ri、B2+Ri和B3+Ri)、菌群与Ri(B1+B2+B3+Ri)共接种处理,进一步探究单菌及菌群与AMF协同促进石灰性土壤难溶性铁的活化和促进植物铁吸收的机制。结果表明:(1)与对照相比,接种B1、B2和B3能够显著促进番茄生长,根系和地上部全铁积累量分别提高6.48倍和2.61倍(B1)、4.11倍和2.03倍(B2)、4.37倍和2.25倍(B3);新叶活性铁含量分别提高74.21%、1.33倍和1.75倍。(2)与单接AMF相比,不同共接种组合显著增加番茄生物量,各部位平均全铁积累量显著提高58.32%~119.43%,其中B3+Ri处理、B1+B2+B3+Ri处理下番茄根系活性铁含量分别提高41.47%和44.30%、新叶活性铁含量分别提高12.61%和12.77%。不同共接种组合处理显著提高AM真菌的菌根侵染率,较单接AM真菌处理提高13.35%~30.99%;根系铁还原酶活性增加9.86%~22.07%,根系LeFIT1、LeFRO2和LeMYB72基因表达显著上调。与单接AM真菌相比,B3+Ri和B1+B2+B3+Ri处理下根际土壤pH分别降低0.21和0.09,土壤有效铁含量分别提高15.78%和55.23%。综上,AM真菌与3株高效溶铁细菌的协同作用可显著提高石灰性土壤铁有效性并改善植物铁营养,不同类型溶铁细菌与AMF的协同作用机制不同,为解决石灰性土壤铁有效性低的问题提供了微生物途径。