低磷脅迫下草酸青霉菌BK溶磷的分子機(jī)制.pdf

1、磷是限制植物生長的主要營養(yǎng)元素之一。土壤磷素豐富，但大部分以難溶性磷形式存在，供植物利用的有效性很低，利用微生物活化土壤難溶態(tài)磷是長期以來的研究熱點(diǎn)。目前普遍認(rèn)為，分泌有機(jī)酸是微生物溶解難溶性無機(jī)磷源的主要機(jī)理，但廣泛的研究結(jié)果（尤其是對(duì)于溶磷真菌）大都集中在有機(jī)酸代謝產(chǎn)物分析，研究手段也僅限于生物化學(xué)和定性定量檢測。關(guān)于溶磷過程的分子表達(dá)調(diào)控機(jī)制至今未取得明確進(jìn)展，這極大的影響了溶磷微生物作為生物磷肥在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　

2、　本研究從篩選高效溶磷真菌出發(fā)，定性定量分析了菌體溶磷過程中有機(jī)酸代謝機(jī)制;研究了有機(jī)酸代謝網(wǎng)絡(luò)通路中溶磷功能相關(guān)的兩個(gè)關(guān)鍵基因?qū)Φ土酌{迫的表達(dá)響應(yīng)模式，初步闡明真菌響應(yīng)磷脅迫壓力的分子作用機(jī)理。取得的主要成果如下:
　　以難溶性磷酸鈣為唯一無機(jī)磷源，從番茄根際土壤中篩選出一株高效溶磷真菌BK，初步溶磷能力為685 mg/L。通過對(duì)BK菌體DNA進(jìn)行ITS序列分析，確定菌株BK屬于草酸青霉菌屬（Penicillium oxalic

3、um）。通過優(yōu)化碳源和氮源底物培養(yǎng)條件，極大提高了BK的溶磷能力，最大溶磷能力為853 mg/L。
　　在Ca3(PO4)2為唯一磷源、底物優(yōu)化后的培養(yǎng)條件下，明確了BK的溶磷能力隨pH下降逐漸增強(qiáng)，第5天時(shí)溶磷能力達(dá)到最大值，培養(yǎng)基pH值降低至2.5，初步推斷有機(jī)酸的產(chǎn)生參與了草酸青霉菌BK溶磷的主要機(jī)制。建立了高效液相色譜(HPLC)分離BK菌溶磷代謝產(chǎn)物最佳條件:流動(dòng)相為1％甲醇-0.02 mol/L KH2PO4(pH2.

4、6)緩沖液，流速為0.5 ml/min，進(jìn)樣量10μl，檢測波長210nm，柱溫25℃。利用該條件對(duì)低磷脅迫和非磷脅迫下菌體發(fā)酵液中有機(jī)酸的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了定性定量分析。色譜結(jié)果表明，磷脅迫使得草酸青霉菌BK產(chǎn)生約4倍于可溶磷條件的蘋果酸，并極大減少了草酸的分泌，進(jìn)一步說明了蘋果酸代謝積累在草酸青霉菌BK溶磷過程中發(fā)揮著主要作用。
　　研究了兩個(gè)溶磷相關(guān)的關(guān)鍵功能基因線粒體蘋果酸脫氫酶(mMDH)和富馬酸酶（Fumarase）基因在