活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用

1.本发明涉及活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，属于生物肥料制备技术领域。


背景技术：

2.近年来，由于化肥的超量使用，我国大部分农田土壤酸化严重，最明显的表现是：土壤团聚体结构破坏、土壤透气性变差、有益菌死亡，农田土壤生态系统遭到破坏。植物根系生长减弱，作物产量和品质降低。因此，减少化肥施用量，而增加作物产量已成为我国农业生产和农田土壤生态治理的主要研究方向。
3.为改变过量施化肥带来的危害，生物肥料被认为是对植物有益的环境友好化合物。特别是，它们通过增加植物吸收的微量和大量养分的数量来减少化肥的使用，从而对植物生长产生积极影响。小球藻是一种单细胞植物，含有大量各种功能性化合物，如粗蛋白50-60％，碳水化合物15-20％，粗脂肪12-18％，生长激素、钾、钙、镁、铁、锌、维生素e、维生素b1、维生素b2、维生素c、维生素b6、叶酸、游离生物素和叶绿素等。小球藻光合能力强，是地球上唯一一种能在20小时内增长4倍的植物。如果能把小球藻快速生长的原因找到并运用到农作物，将会对我国农业十分有益。
4.基于上述原因，一些研究人员将小球藻破壁，制成生物肥料，用于韭菜、菠菜、生菜、小麦和木槿的生产，研究结果显示，小球藻提取物可显著增加上述植物的生物量。但是，小球藻很小，直径只有3-8μm，具有坚硬致密的三层细胞壁，要想打破细胞壁进而利用它体内的营养物质是件不容易的事情，且提取出的生物肥料的肥力有限。因此，寻找一种简单、快速、高效的小球藻促进植物生长发育的方法，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，避开了小球藻破壁难的技术局限，具有操作简单、绿色、环保、效果显著、无公害等优点，适用于大规模的应用和推广。
6.为了实现上述目的，本发明中提供活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用的技术方案是：
7.活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，所述促进植物生长包括促进根系生长。
8.上述技术方案的有益效果在于：本发明通过在培养的植物中根施辅助叶面喷施活体异养蛋白核小球藻藻液，证明活体异养蛋白核小球藻能够显著促进植物的新根萌发、增加根毛数量和促进侧枝萌生及生长。
9.具体地，自养蛋白核小球藻为在光照下，蛋白核小球藻利用光能将二氧化碳转化成有机物，进行增殖获得的；而异养蛋白核小球藻为在暗光下，利用培养基中的糖类等有机物，进行增殖获得的。
10.进一步具体地，异养蛋白核小球藻的培养所使用的常规培养基由以下质量的组分组成：葡萄糖20g/l，kno
3 2g/l，kh2po
4 1.2g/l，mgso4·
7h2o 1.2g/l，柠檬酸三钠0.2g/l，cacl2·
2h2o母液(1000
×
)1ml，feso4·
7h2o与edta母液(1000
×
)1ml，微量元素母液(1000
×
)1ml，溶剂为水；ph＝6.5。
11.作为进一步地改进，所述促进植物生长还包括保持或促进植物地上部分叶色为鲜绿。
12.上述技术方案的有益效果在于：本发明通过实验证明，在培养的吊兰或杜鹃中根施辅助叶面喷施活体异养蛋白核小球藻，与喷施活体自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻相比，能促进或保持植物地上部分叶色为鲜绿，保证植株的健康生长状态。
13.作为进一步地改进，所述植物为草本植物，所述促进根系生长包括促进新根萌发和/或增加根毛数量。
14.上述技术方案的有益效果在于：本发明通过实验证明，在培养的吊兰中根施辅助叶面喷施活体异养蛋白核小球藻，与喷施活体自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻相比，能显著促进吊兰的新根萌发，并且增加根毛数量。
15.作为进一步地改进，所述草本植物为天门冬科植物；所述天门冬科植物为吊兰。
16.上述技术方案的有益效果在于：吊兰为常见的天门冬科植物，是一种深受喜爱的观赏植物，而且也可以入药，具有广泛的经济价值。
17.作为进一步地改进，所述植物为木本植物，所述促进植物生长还包括促进侧枝萌生和/或侧枝生长。
18.上述技术方案的有益效果在于：本发明通过实验证明，在培养的杜鹃中根施辅助叶面喷施活体异养蛋白核小球藻，与喷施活体自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻相比，能显著促进杜鹃的侧枝萌发和侧枝生长。
19.作为进一步地改进，所述木本植物为杜鹃科植物；所述杜鹃科植物为杜鹃。
20.上述技术方案的有益效果在于：杜鹃为典型的木本植物，在验证时便于操作。
21.作为进一步地改进，所述应用是使用活体异养蛋白核小球藻藻液对植物进行根施，或者进行根施及叶面喷施。
22.上述技术方案的有益效果在于：本发明使用活体异养蛋白核小球藻藻液对植物进行处理时处理方式较多样，而且无需复杂的处理过程，可操作性强，适用范围广泛。
23.作为进一步地改进，每毫升所述活体异养蛋白核小球藻藻液中活体异养蛋白核小球藻的数量为50-100个。
24.本发明的有益效果为：
25.本发明通过实验证明，在培养的植物中根施辅助叶面喷施活体异养蛋白核小球藻藻液，与喷施活体自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻相比，能显著促进植物的新根萌发、增加根毛数量和促进侧枝萌生及生长。本发明使用活体异养蛋白核小球藻促进植物生长具有操作简单，无需通过小球藻制粉、干燥、破壁、内容物提取等复杂的流程，避开了小球藻破壁难的技术局限。而且用活体异养小球藻藻液处理植物后无毒副作用且不会引起土壤酸化，更不会杀死土壤中有益微生物，是一种高效、环保的方法，适宜大面积推广使用。
附图说明
26.图1为本发明实施例1中空白对照组和异养蛋白核小球藻处理组吊兰的整体观察图(其中，对照组(ck)为空白对照组、处理组(t)为异养蛋白核小球藻处理组)；
27.图2为本发明实施例1中空白对照组和异养蛋白核小球藻处理组吊兰的根毛区显微镜观察图(其中，对照组(ck)为空白对照组、处理组(t)为异养蛋白核小球藻处理组，显微镜倍数400倍)；
28.图3为本发明实施例1中空白对照组和各处理组吊兰新根生长情况(其中，ck为空白对照组，t为异养蛋白核小球藻处理组、a为自养蛋白核小球藻处理组、b为硅藻处理组、c为珊藻处理组、d为鱼腥藻处理组)；
29.图4为本发明实施例2中空白对照组和异养蛋白核小球藻处理组杜鹃根系生长情况(其中，对照组(ck)为空白对照组、处理组(t)为异养蛋白核小球藻处理组)；
30.图5为本发明实施例2中空白对照组和各处理组杜鹃侧枝萌发情况(其中，ck为空白对照组，t为异养蛋白核小球藻处理组、a为自养蛋白核小球藻处理组、b为硅藻处理组、c为珊藻处理组、d为鱼腥藻处理组)。
具体实施方式
31.下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此；但这些实施例仅是个范例，并不对本发明的范围构成任何限制，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。下述实施例中的试验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂厂家购买得到的。
32.实验材料：
33.本发明中的吊兰均是同一时间，从同一母株上取大小相似的吊兰分枝进行培养的；杜鹃为同一批次购买的同一生长时期的杜鹃。
34.本发明以异养方式培养的蛋白核小球藻为蛋白核小球藻fachb-5，以自养方式培养的蛋白核小球藻为蛋白核小球藻fachb-8，硅藻为fachb-842、鱼腥藻为fachb-82，来源于中国科学院淡水藻种库；珊藻为scsio-46580，来源于广东省经济微藻种质资源库。自养和异养蛋白核小球藻代表两种培养方式培养出的蛋白核小球藻。
35.本发明活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用的具体实施例
36.实施例1
37.本实施例利用活体异养小球藻藻液对吊兰进行处理，具体实时操作如下：
38.1、异养蛋白核小球藻的培养
39.从无菌平板上挑取蛋白核小球藻单藻落，置于装有灭过菌的小球藻液体培养基(培养基成分：葡萄糖20g/l，kno
3 2g/l，kh2po
4 1.2g/l，mgso4·
7h2o 1.2g/l，柠檬酸三钠0.2g/l，cacl2·
2h2o母液(1000
×
)1ml，feso4·
7h2o与edta母液(1000
×
)1ml，微量元素母液(1000
×
)1ml，ph6.5)的三角瓶中，于恒温摇床中进行培养，培养条件为30℃，180rpm，暗光培养至第6天，葡萄糖消耗尽(小球藻暗光培养过程中，每天测一次葡萄糖含量，在第5天时葡萄糖含量小于1.1g/l，第6天，用葡萄糖测糖试剂检测，葡萄糖含量为0)，停止培养。
40.注：
41.(1)cacl2·
2h2o母液：105g cacl2·
2h2o溶于1000ml h2o
42.(2)feso4·
7h2o和edta混合母液：16g feso4·
7h2o和2.1g edta溶于1000ml h2o
43.(3)微量元素母液：各试剂及用量如下表：
44.试剂名称用量(g/l)h3bo32.86znso4·
7h2o0.222mncl2·
4h2o1.81namoo40.021cuso4·
2h2o0.07
45.2、异养蛋白核小球藻处理
46.从三角瓶中取出培养好的小球藻藻液，在4000rpm下进行离心，离心时间10min；藻液离心后，弃去上清，收集异养蛋白核小球藻藻泥。收集的藻泥使用蒸馏水清洗后，按照藻泥和水1：2的质量比进行稀释，均匀搅拌获得异养蛋白核小球藻藻液(50个小球藻/ml)。
47.同一时间，从同一母株上取大小相似的吊兰分枝在三角瓶中进行水培，其中，异养蛋白核小球藻处理组，使用活体异养蛋白核小球藻藻液根施辅助叶面喷施，每次使用量为10ml/株，同时空白对照组喷施/根施同等体积的水，自养蛋白核小球藻(自养蛋白核小球藻在跑道池里进行培养，环境温度和异养蛋白核小球藻相同，营养成分不含有碳源(葡萄糖)，其它成分完全相同)、硅藻、珊藻和鱼腥藻组喷施/根施同等体积的上述活体藻液(上述活体藻液中活体自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻的量与异养蛋白核小球藻组的数量相同)。每隔2天喷施/根施一次，连续喷施/根施三次。
48.处理完成一周后，空白对照组和异养蛋白核小球藻处理组的整体情况见图1；取空白对照组和异养蛋白核小球藻处理组的根，制作成切片，显微镜观察见图2。
49.由图1中可以看出，与空白对照组(地上部分为黄绿色)相比，使用活体异养蛋白核小球藻处理后的吊兰地上部分的颜色更加鲜绿，生长状态更健康。
50.由图2中可以看出，使用活体异养蛋白核小球藻处理后的吊兰根部的根毛数量明显多于无处理对照组，说明使用活体异养蛋白核小球藻处理吊兰能显著增加根毛的数量。
51.各组的根系变化见图3，由图3可知，与空白对照组、自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻组相比，使用活体异养蛋白核小球藻处理后的吊兰根部萌发出许多新根。与对照组和异养蛋白核小球藻处理组的根部逐渐变为绿色相比，使用活体自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻处理组的吊兰根部为白色或透明色。同时观察到自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻处理组的培养瓶中，已没有存活的上述藻类。产生该现象的原因可能为异养蛋白核小球藻与吊兰是共生关系，于是藻体附着在吊兰根系上，提高根部的叶绿素含量；而其它藻推测和吊兰没有共生关系，不能为吊兰根部增加叶绿素，和吊兰进行竞争营养而死亡。
52.实施例2
53.本实施例利用活体异养小球藻藻液对杜鹃进行处理，具体实时操作如下：
54.异养蛋白核小球藻的培养见实施例1中所述。
55.从三角瓶中取出培养好的小球藻藻液，在4000rpm下进行离心，离心时间10min；藻液离心后，弃去上清，收集异养蛋白核小球藻藻泥。收集的藻泥使用蒸馏水清洗后，按照藻
泥和水1：2的质量比进行稀释，均匀搅拌获得异养蛋白核小球藻藻液(100个小球藻/ml)。
56.取同一批次购买的同一生长时期的杜鹃进行培养，其中，异养蛋白核小球藻处理组，使用活体异养蛋白核小球藻藻液根施辅助叶面喷施，每次使用量为20ml/株，同时空白对照组喷施/根施同等体积的水，自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻组喷施/根施同等体积的上述活体藻液(上述活体藻液中自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻的量与异养蛋白核小球藻的数量相同)。每隔2天喷施/根施一次，连续喷施/根施三次。
57.处理完成两周后，观察空白对照组和异养蛋白核小球藻处理组的根系变化，结果见图4，由图中可以看出，与空白对照组相比，使用活体异养蛋白核小球藻处理后杜鹃萌发出许多新根，根系十分发达。
58.各组的侧枝变化见图5，由图5可知，使用活体异养蛋白核小球藻组的杜鹃从主干上新生3个侧枝，空白对照组只有1个新生侧枝，而自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻组的杜鹃的主干上萌发了1-2个新生侧枝。异养蛋白核小球藻组的杜鹃侧枝生长速度显著快于自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻组的杜鹃侧枝。同时，可以看出异养蛋白核小球藻组与对照组的杜鹃地上部分叶色鲜绿，生长茂盛，出于健康生长的状态，而自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻组的杜鹃地上部分叶色暗绿，生长状态明显差于异养蛋白核小球藻组和对照组，其中，以自养蛋白核小球藻组的生长状态最差。这说明活体异养蛋白核小球藻处理能促进杜鹃的侧枝萌发及侧枝生长，还能维持地上部分叶色鲜绿，处于健康的生长状态。
59.最后说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，其特征在于：所述促进植物生长包括促进根系生长。2.根据权利要求1所述的活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，其特征在于：所述促进植物生长还包括保持或促进植物地上部分叶色为鲜绿。3.根据权利要求1或2所述的活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，其特征在于：所述植物为草本植物，所述促进根系生长包括促进新根萌发和/或增加根毛数量。4.根据权利要求3所述的活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，其特征在于：所述草本植物为天门冬科植物；所述天门冬科植物为吊兰。5.根据权利要求1或2所述的活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，其特征在于：所述植物为木本植物，所述促进植物生长包括促进侧枝萌生和/或侧枝生长。6.根据权利要求5所述的活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，其特征在于：所述木本植物为杜鹃科植物；所述杜鹃科植物为杜鹃。7.根据权利要求1或2所述的活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，其特征在于：所述应用是使用活体异养蛋白核小球藻藻液对植物进行根施，或者进行根施及叶面喷施。8.根据权利要求7所述的活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，其特征在于：每毫升所述活体异养蛋白核小球藻藻液中活体异养蛋白核小球藻的数量为50-100个。

技术总结
本发明涉及活体异养蛋白核小球藻在促进植物生长中的应用，所述促进植物生长包括促进根系生长。本发明通过实验证明，在培养的吊兰中根施辅助叶面喷施活体异养蛋白核小球藻藻液，与喷施活体自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻相比，能显著促进吊兰的根系生长，并促进地上部分的叶色变为鲜绿；在培养的杜鹃中根施辅助叶面喷施活体异养蛋白核小球藻藻液，与喷施活体自养蛋白核小球藻、硅藻、珊藻和鱼腥藻相比，能显著促进杜鹃的根系生长、侧枝萌发和侧枝生长，并保持地上部分的叶色为鲜绿，保持杜鹃的正常生长。本发明避开了小球藻破壁难的技术局限，具有操作简单、绿色、环保、效果显著、无公害等优点，适用于大规模的应用和推广。适用于大规模的应用和推广。适用于大规模的应用和推广。


技术研发人员：田士林 金虎 孙亚美 雷冰 刘亚玲 张莹莹 李莉 张新江 宋丽 孙红梅 刘军和 崔雯雯 张伟娜 陈敬东 朱于鹏
受保护的技术使用者：黄淮学院
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/9/20