農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長(zhǎng)期依賴化肥施用，盲目施肥導(dǎo)致土壤酸化、鹽漬化和土壤生物學(xué)障礙等問題，從而抑制了作物根系的生長(zhǎng)，降低根系對(duì)養(yǎng)分的吸收能力，進(jìn)而影響作物生長(zhǎng)發(fā)育。“生物刺激劑的促根和抗逆效應(yīng)，可以提高養(yǎng)分和水分的有效性，促進(jìn)作物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運(yùn)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(shè)計(jì)了一個(gè)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(lái)評(píng)價(jià)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(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)中發(fā)揮的作用。
全自動(dòng)生長(zhǎng)曲線分析儀的應(yīng)用
應(yīng)用全自動(dòng)生長(zhǎng)曲線分析儀Bioscreen測(cè)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(zhǎng)曲線圖，對(duì)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(zhǎng)情況，并計(jì)算了它們?cè)诓煌瑮l件下的O600值上的差異。測(cè)試的生長(zhǎng)曲線的周期為5天，每隔一個(gè)小時(shí)測(cè)試一次OD600值，培養(yǎng)過程中各菌株的搖晃、生長(zhǎng)及OD值的測(cè)試全是自動(dòng)完成的，篩選出有效的促進(jìn)植物生長(zhǎng)的生物刺激劑（來(lái)自天然產(chǎn)物提取獲得的）。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
研究人員提出一種快速評(píng)價(jià)不同天然提取物的生物刺激劑（促進(jìn)植物生長(zhǎng)或抗非生物脅破）的方法，此方法可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)11種不同的產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)其低預(yù)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(píng)價(jià)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(diǎn)是所提出的方法能夠快速、廉價(jià)地篩選生物活性化合物，因此沒有生物活性效應(yīng)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(shí)且昂貴的測(cè)試。因此本論文研究提供了一個(gè)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(zhǎng)法測(cè)定釀酒酵母中產(chǎn)物的生長(zhǎng)特性。液體細(xì)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(duì)照組及生產(chǎn)刺激劑1-11的YPD培養(yǎng)基中生長(zhǎng)情況對(duì)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(zhǎng)情況及獲得的相應(yīng)的生長(zhǎng)曲線圖。
圖2、測(cè)定不同生產(chǎn)刺激產(chǎn)品（1-11）對(duì)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(gè)實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)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(cè)到的濃度。
圖3、測(cè)定了不同產(chǎn)品對(duì)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(gè)實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。X軸表示測(cè)試產(chǎn)品。Y軸表示具有綠色擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(dǎo)的鹽脅迫的擬南芥種子在不同時(shí)間段（三天后(藍(lán)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(dǎo)的鹽脅迫的擬南芥種子在不同時(shí)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(dǎo)的擬南芥種子在不同時(shí)間段的種子萌發(fā)率。
圖4、測(cè)定了不同生物刺激劑產(chǎn)品在對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基;(B)15mm LiCl誘導(dǎo)的鹽脅迫效應(yīng);(C)140mm NaCl引起的鹽脅迫效應(yīng);(D)280 mM甘露醇誘導(dǎo)的滲透應(yīng)力效應(yīng)。
圖5、在不同的生物刺激劑（1-11）存在的液體培養(yǎng)基中對(duì)應(yīng)的開花植物的百分比。所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是統(tǒng)計(jì)三次實(shí)驗(yàn)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(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)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(lái)評(píng)價(jià)11種不同天然提取物作為生物刺激素的潛能的盲測(cè)。其中對(duì)釀酒酵母篩選天然產(chǎn)物提取的生長(zhǎng)刺激劑的效果采用的就是連續(xù)生長(zhǎng)法即使用了芬蘭Bioscreen C全自動(dòng)生長(zhǎng)曲線分析儀，監(jiān)測(cè)對(duì)含有不同生長(zhǎng)刺激劑以及含有鹽等環(huán)境下培養(yǎng)并測(cè)試菌種的生長(zhǎng)曲線（時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4天），Bioscreen全自動(dòng)生長(zhǎng)曲線分析儀能夠長(zhǎng)時(shí)間的同時(shí)平行測(cè)試多個(gè)各種菌株樣品的生長(zhǎng)曲線，并且所有的過程都是自動(dòng)化的，自動(dòng)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(zhǎng)刺激劑的生長(zhǎng)情況，相關(guān)數(shù)據(jù)為研究人員快速篩選出有效的生長(zhǎng)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(jìn)行長(zhǎng)期和昂貴的田間測(cè)試。結(jié)合以上的研究結(jié)果可以看出Bioscreen全自動(dòng)生長(zhǎng)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(zhǎng)刺激劑的篩選方面具有非常好的應(yīng)用前景。
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