Isolation and identification of plant growth-promoting rhizobacteria Priestia megaterium BXGJ053 from Pinellia ternata under continuous cropping and its effect on promoting seed germination

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20250543

Abstract

Abstract:

Continuous cropping obstacle is one of the common problems during continuous cultivation of Pinellia ternata，which causes the yield and quality of Pinellia ternata to decline，and seriously hinders the healthy development of Pinellia ternata industry. Isolation and identification of plant growth-promoting rhizobacteria （PGPR） from the rhizosphere soil of healthy Pinellia ternata grown under continuous cropping were carried out in this study，and their seed germination-promoting effects and growth characterization were also validated. The isolation of the strain was carried out using the plate method. PGPR was screened out using Shanghaiqing seeds and Pinellia ternata seeds， and the growth-promoting characteristics were identified and evaluated based on 16S rDNA sequence analysis，phylogenetic analysis，and morphological feature analysis. The results showed that a total of 109 strains were screened from Pinellia ternata，among which BXGJ053 strain had the effect of promoting the germination of Shanghaiqing seeds and Pinellia ternata seeds，and had a significant（p<0.05））effec on the germination rate，root length and plant height of Pinellia ternata. The results of 16S rDNA sequence analysis and phylogenetic analysis of BXGJ053 strain showed that the strain clustered with Priestia megaterium，and it was named as Priestia megaterium BXGJ053. BXGJ053 strain had the ability to lyse phosphorus，produce ion carriers and IAA. This study provides a theoretical basis for the ecological cultivation of Pinellia ternata.

Key words: Pinellia ternata, continuous cropping obstacle, Priestia megaterium BXGJ053, seed germination

CLC Number:

S567.239

XIANG Liyi, LI Rou, WU Demeng, WANG Yun, YANG Hanyiqi, ZHANG Caihong, LUO Qian, ZHOU Dan, CHENG Boxing. Isolation and identification of plant growth-promoting rhizobacteria Priestia megaterium BXGJ053 from Pinellia ternata under continuous cropping and its effect on promoting seed germination[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2026, 67(10): 2385-2393.

Figures/Tables 10

References 59

[1]	宋敏，刁婷婷，齐琪琪，等. 不同产地法半夏化学核苷类成分及其对寒饮蕴肺模型小鼠的作用研究［J］. 世界中医药，2024，19（21）：3260-3267.
[2]	王化东，吴发明. 我国半夏资源调查研究［J］. 安徽农业科学，2012，40（1）：150-151.
[3]	朱苏凌，孙瑞，施铮，等. 历史地理学视域下黄淮海平原半夏道地产地的变迁与再兴［J］. 时珍国医国药，2024，35（13）：3034-3038.
[4]	唐成林，罗夫来，赵致，等. 半夏根系分泌物化感作用研究［J］. 北方园艺，2017（15）：129-135.
[5]	杭烨，罗夫来，赵致，等. 不同间作模式下半夏产量及品质的综合评价［J］. 北方园艺，2018（13）：132-140.
[6]	王小国. 根茎类药用植物连作障碍研究进展［J］. 黑龙江农业科学，2024（3）：110-115.
[7]	Korenblum E， Massalha H， Aharoni A. Plant-microbe interactions in the rhizosphere viaa circular metabolic economy［J］. The Plant Cell，2022，34（9）：3168-3182.
[8]	宋立群，敖静，刘晓辉，等. 根际促生菌在植物根部的定殖研究进展［J］. 应用与环境生物学报，2025，31（10）：1672-1682.
[9]	Gouda S， Kerry R G， Das G，et al. Revitalization of plant growth promoting rhizobacteria for sustainable development in agriculture［J］. Microbiological Research，2018，206：131-140.
[10]	穆文强，康慎敏，李平兰. 根际促生菌对植物的生长促进作用及机制研究进展［J］. 生命科学，2022，34（2）：118-127.
[11]	伍国强，于祖隆，魏明. PGPR调控植物响应逆境胁迫的作用机制［J］. 草业学报，2024，33（6）：203-218.
[12]	Danish S， Zafar-ul-Hye M. Co-application of ACC-deaminase producing PGPR and timber-waste biochar improves pigments formation，growth and yield of wheat under drought stress［J］. Scientific Reports，2019，9：5999.
[13]	Zhai T T， Wang Y F， Liu C L，et al. Trichoderma asperellum ACCC30536 inoculation improves soil nutrition and leaf artemisinin production in Artemisia annua ［J］. Acta Physiologiae Plantarum，2019，41（4）：46.
[14]	祝蕾，严辉，刘培，等. 药用植物根际微生物对其品质形成的影响及其作用机制的研究进展［J］. 中草药，2021，52（13）：4064-4073.
[15]	黄菊英，崔东，刘玉珊，等. 丹参根际微生物和连作障碍的研究进展［J］. 江苏农业科学，2023，51（3）：8-15.
[16]	李阳，孙畅，武文超，等. 微生物提升人参属药用植物品质的应用前景［J］. 北方园艺，2025（3）：121-128.
[17]	王觉，聂春鹏，罗夫来，等. 半夏连作障碍与土壤微生物数量变化初步探究［J］. 南方农业，2016，10（19）：101-105.
[18]	Edwards J， Johnson C， Santos-Medellín C，et al. Structure，variation，and assembly of the root-associated microbiomes of rice［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2015，112（8）：E911-E920.
[19]	殷小冬，李其胜，贾艳艳，等. 一株巨大芽孢杆菌的促生特性及其对小麦种子发芽的影响［J］. 南方农业，2023，17（2）：208-210.
[20]	王俊威，雷小铃，陈婉东，等. 两株蒜头果内生木霉的物种鉴定及其对幼苗的促生作用研究［J］. 江西农业大学学报，2023，45（2）：273-284.
[21]	向益青，廖海浪，李娜，等. 黄连种子内生细菌的分离鉴定及功能验证［J］. 天然产物研究与开发，2023，35（2）：191-199.
[22]	吴菊艳. 沙棘根瘤内生细菌中促生菌的筛选及促生性能研究［D］. 兰州：西北师范大学，2019.
[23]	Tay D D， Choo M Y， Musa S M，et al. Whole genome sequencing of Priestia megaterium isolated from the gut of sea cucumber（Holothuria leucospilota）［J］. Materials Today：Proceedings，2023，75：123-126.
[24]	卢洪美，王晨宇，韩二玲，等. 胶质和巨大芽孢杆菌对土壤磷形态变化影响研究［J］. 土壤通报，2024，55（6）：1724-1733.
[25]	刘丙花，丁延芹，刘方春，等. 一株高产胞外多糖巨大芽孢杆菌的筛选鉴定、发酵条件优化及其对土壤团聚体的影响［J］. 微生物学报，2024，64（10）：3968-3979.
[26]	李青青，张芮，高彦婷，等. 耐盐碱解磷菌的溶磷效果及其对黄豆萌发的影响［J］. 微生物学通报，2024，51（11）：4574-4589.
[27]	余小兰，李勤奋，李光义，等. 巨大普里斯特氏菌对不同黑叶白菜品种产量与品质的影响［J］. 南方农业学报，2023，54（5）：1446-1454.
[28]	潘纪源，董庆龙，温海彬，等. 巨大芽孢杆菌菌剂对苹果产量、品质及土壤微生物的影响［J］. 园艺学报，2023，50（11）：2453-2465.
[29]	李林玮，毛亚浩，余君，等. 巨大芽孢杆菌对雪茄烟叶品质及细菌群落结构的影响［J］. 湖南农业科学，2023（11）：70-78.
[30]	徐征，邱世明. 一种多功能化内生型巨大芽孢杆菌的菌肥对反季节鲜食玉米品质提升效果的研究［J］. 中国农学通报，2020，36（18）：130-133.
[31]	余小兰，李光义，邹雨坤，等. 蚯蚓粪和巨大芽孢杆菌互作对小白菜产量与品质的影响［J］. 中国土壤与肥料，2020（2）：206-212.
[32]	王叶青，刘芳，潘纪源，等. 巨大芽孢杆菌与噁霉灵联用对甜瓜连作障碍的缓解效果［J］. 农药学学报，2022，24（4）：762-770.
[33]	Schmidt J J， Gagnon G A， Jamieson R C. Microalgae growth and phosphorus uptake in wastewater under simulated cold region conditions［J］. Ecological Engineering，2016，95：588-593.
[34]	周倩怡，李屹，韩睿，等. 根际促生菌缓解园艺作物连作障碍的研究进展［J］. 生态学杂志，2022，41（9）：1845-1852.
[35]	宋怡新，周子祺，林义利，等. 一株海洋解磷菌的鉴定、促番茄幼苗生长作用及发酵培养基优化［J］. 热带农业科学，2024，44（12）：69-76.
[36]	王松，张小凡. 解磷菌株YR-P31的分离、鉴定、生物学特性及其促生作用［J］. 中国土壤与肥料，2022（12）：206-212.
[37]	马连杰，张慧，尹学伟，等. 高效解磷菌RL-7的鉴定、解磷能力及促生效应［J］. 江苏农业科学，2024，52（14）：280-284.
[38]	何朋杰，罗李琦，程晓睿，等. 生姜根际解磷芽孢杆菌的筛选及其促生效应评价［J］. 南方农业学报，2024，55（6）：1608-1618.
[39]	胡云龙，陈文晶，徐伟慧，等. 一株高效溶磷菌株的筛选及对亚麻促生效应的研究［J］. 微生物学杂志，2025，45（1）：59-67.
[40]	魏帅强，习彦花，田佳琦，等. 高效溶磷菌的筛选鉴定及促生效果研究［J］. 生态产业科学与磷氟工程，2025，40（1）：19-25.
[41]	吴诗唯，王琼梅，钟凤仙，等. 桉树根际溶磷菌的筛选鉴定及应用［J］. 桉树科技，2024，41（4）：31-39.
[42]	Yağmur M， Kaydan D. Alleviation of osmotic stress of water and salt in germination and seedling growth of Triticale with seed priming treatments［J］. African Journal of Biotechnology，2008，7（13）：2156-2162.
[43]	张丽，陈学达，杜运鹏，等. 百合枯萎病拮抗菌株Burkholderia sp. M-14的促生特性分析［J］. 粮油与饲料科技，2025（1）：80-82.
[44]	钟宇，牛莉莎，曾雨洁，等. 魔芋软腐病拮抗菌GZA12的分离鉴定及其防病促生作用［J］. 微生物学报，2024，64（10）：3916-3931.
[45]	黄勋，丰加文，金春林，等. 马铃薯疮痂病拮抗菌JYC1217的鉴定及其生防促生特性［J］. 植物保护学报，2024，51（3）：684-697.
[46]	赵远征，张超，张岩，等. 内生枯草芽胞杆菌WZ10对马铃薯枯萎病防效及功能测定［J］. 中国生物防治学报，2024，40（2）：370-377.
[47]	王恩启，武亚芬，梁斌，等. 一株番茄枯萎病拮抗菌的筛选、鉴定及其生长条件研究［J］. 青岛农业大学学报（自然科学版），2023，40（3）：174-181.
[48]	林勇，习彦花，李俊磊，等. 释硅类芽孢杆菌CBP-2的筛选鉴定及对种子萌发的影响［J］. 种子，2024，43（1）：52-58，91.
[49]	马福林，仁增卓玛，王昌玲，等. 西藏沙棘根瘤内生假单胞菌的分离鉴定及促生性研究［J］. 福建农业学报，2023，38（5）：624-631.
[50]	杜佳慧，徐伟芳，杨晓冬，等. 多花黄精产吲哚乙酸内生菌的分离筛选及其对黄精种子萌发的影响［J］. 生物技术通报，2022，38（12）：223-232.
[51]	Shao J H， Xu Z H， Zhang N，et al. Contribution of indole-3-acetic acid in the plant growth promotion by the rhizospheric strain Bacillus amyloliquefaciens SQR9［J］. Biology and Fertility of Soils，2015，51（3）：321-330.
[52]	张垚，张芝，王志刚，等. 辣椒根际促生菌筛选鉴定及其促生效应初探［J］. 浙江农业科学，2022，63（5）：958-963.
[53]	安世伟，李光文，张玉云，等. 吲哚乙酸浸种对党参种子萌发的影响［J］. 耕作与栽培，2025，45（1）：27-29.
[54]	陈志伟. 不同化学试剂对银杏种子萌发和幼苗生长的影响［J］. 农业工程技术，2024，44（28）：33-34.
[55]	王国炜，史利桦，崔冬明，等. 微生物铁载体对南方土壤中铁和磷的协同活化及促进小白菜生长的效应和机制［J］. 中国农业大学学报，2025，30（6）：26-35.
[56]	汤倩，陈锦华，邓丽颖，等. 微泡菌属（Microbulbifer）产铁载体海洋细菌的系统发育多样性及相关功能基因簇分析［J］. 微生物学报，2025，65（4）：1616-1634.
[57]	Figueiredo A R T， Özkaya Ö， Kümmerli R，et al. Siderophores drive invasion dynamics in bacterial communities through their dual role as public good versus public bad［J］. Ecology Letters，2022，25（1）：138-150.
[58]	夏忠洁，吴梦佳，张馨，等. 枯草芽孢杆菌GS-2-6铁载体对人参黑斑病菌生长发育的影响［J/OL］. 吉林农业大学学报，2024-04-22. https：//doi.org/10.13327/j.jjlau.2024.20427.
[59]	Gu S H， Yang T J， Shao Z Y，et al. Siderophore-mediated interactions determine the disease suppressiveness of microbial consortia［J］. mSystems，2020，5（3）：e00811-e00819.

处理	发芽势/%	发芽率/%	根长/cm	茎长/cm	叶长/cm
CK	54.00±7.53 b	86.00±4.22 b	3.90±0.78 a	2.40±0.29 b	0.29±0.02 b
BXGJ053	66.25±4.39 a	92.00±4.47 a	3.81±0.94 a	5.84±1.01 a	0.46±0.04 a

处理	发芽势/%	发芽率/%	根长/cm	茎长/cm	叶长/cm
CK	54.00±7.53 b	86.00±4.22 b	3.90±0.78 a	2.40±0.29 b	0.29±0.02 b
BXGJ053	66.25±4.39 a	92.00±4.47 a	3.81±0.94 a	5.84±1.01 a	0.46±0.04 a

处理	发芽势/%	发芽率/%	株高/cm	茎粗/mm	茎长/cm	根长/cm	根数	叶长 /mm	叶宽 /mm	叶片长宽比
CK	46.00±11.35 b	69.33±13.05 b	10.78±0.78 b	2.33±0.45 a	9.88±1.58 a	5.13±0.81 b	9.25±5.12 a	22.73±2.51 b	13.55±0.33 b	1.68±0.21 a
BXGJ053	60.00±17.89 a	86.67±10.33 a	13.30±0.31 a	1.93±0.40 a	11.38±1.12 a	9.23±0.45 a	13.75±1.26 a	33.58±0.73 a	20.00±2.55 a	1.70±0.19 a

处理	发芽势/%	发芽率/%	株高/cm	茎粗/mm	茎长/cm	根长/cm	根数	叶长 /mm	叶宽 /mm	叶片长宽比
CK	46.00±11.35 b	69.33±13.05 b	10.78±0.78 b	2.33±0.45 a	9.88±1.58 a	5.13±0.81 b	9.25±5.12 a	22.73±2.51 b	13.55±0.33 b	1.68±0.21 a
BXGJ053	60.00±17.89 a	86.67±10.33 a	13.30±0.31 a	1.93±0.40 a	11.38±1.12 a	9.23±0.45 a	13.75±1.26 a	33.58±0.73 a	20.00±2.55 a	1.70±0.19 a

生化试验	每孔含量/mg	结果	生化试验	每孔含量/mg	结果
厌氧生长	100	+	D-甘露醇	100	+
乙酰甲基甲醇试验（V-P）	100	-	明胶液化	100	-
柠檬酸盐	100	-	7%氯化钠生长	100	-
丙酸盐	100	-	pH值5.7	100	+
D-木糖	100	+	硝酸盐还原	100	+
L-阿拉伯糖	100	+	淀粉水解	100	+