硅酸盐细菌解钾作用研究进展

任丽丽，李玉玺，陈 阳

(1.滨州学院 生命科学系，山东 滨州 256603；2.山东省黄河三角洲野生植物资源开发利用工程技术研究中心，山东 滨州 256603)

·科海泛舟·

硅酸盐细菌解钾作用研究进展

任丽丽1，2，李玉玺1，2，陈 阳1

(1.滨州学院 生命科学系，山东 滨州 256603；2.山东省黄河三角洲野生植物资源开发利用工程技术研究中心，山东 滨州 256603)

中国的土壤存在既富含钾又缺钾的现象,钾肥大量依赖于进口。硅酸盐细菌能分解土壤中的云母、长石等硅酸盐矿物，释放出钾、磷等元素，将难溶性钾转化为可被植物直接利用的可溶性钾，促进植物吸收和生长，此外，还能促进植物根部有益微生物繁殖，增强作物抗病能力。文中从硅酸盐细菌解钾效果及最适条件研究、解钾作用机理研究和问题与展望三个方面进行综述，提出进一步研究和应用的方向。

硅酸盐细菌；解钾机理；最适条件；前景展望

钾是植物生长所必需的三大营养元素之一。钾能激活植物体内多种酶的活性，促进植物光合作用，维持细胞膨压，增强植物抗逆性。

1 硅酸盐细菌解钾效果及最适条件研究

2 硅酸盐细菌解钾机理研究进展

关于硅酸盐细菌解钾机理的研究，国内外学者存在着不同的看法，主要包括酸解、酶解、胞外多糖、荚膜吸收等观点。

硅酸盐细菌可以合成葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等多种糖类物质。研究发现，硅酸盐细菌发酵产生的多糖官能团-COOH 能有效络合金属离子，从而释放钾离子。而一些研究表明，硅酸盐细菌对矿物结构的破坏作用与其胞外多糖的形成和低分子量的酸性代谢产物有关。亚历山大罗夫研究认为,酸的产生是硅酸盐细菌解钾的主要机制。王康林等也认为，硅酸盐细菌能够使矿物中难溶性钾的溶解主要是由于酸的产生。席琳乔等的实验也证明，在各种硅酸盐细菌的发酵液中均可检测到草酸、乙酸、酒石酸和柠檬酸。这些邻位带羟基和羧基的小分子有机酸很容易与矿物结构中的金属离子形成复合体，从而加速矿物的分解，促使钾离子的释放。而Vessey J K等的研究表明，硅酸盐细菌之所以可以解钾不是由于产酸，而是由于某些酶破坏了矿物晶格结构，或者是因为表面的物理化学交换作用使钾被释放出来。陈华癸研究表明，硅酸盐细菌解钾是出于该菌产生特殊的酶,或是表面的物理化学接触交换作用所引起。Podogorskii等认为，硅酸盐细菌对岩石的分解与其代谢产物有关。盛下放等对一株硅酸盐细菌的研究表明，其解钾作用主要是通过该菌产生的有机酸的酸溶以及有机酸、氨基酸和荚膜多糖的络合作用共同实现的。连宾等认为，硅酸盐细菌对钾长石的解钾作用包括以下几个过程：首先，硅酸盐细菌通过胞外多糖与钾长石形成细菌-矿物复合体；然后，对矿物质颗粒表面产生溶蚀作用，随着溶蚀作用的进行，矿物颗粒晶格发生变形或溶解，促进钾离子的释放，而细菌对钾离子的主动吸收促进钾离子进一步释放。因而，硅酸盐细菌对矿物质的解钾作用是多种因素综合作用的结果。

3 问题与展望

随着社会的发展，人们对于绿色食品的需求量日益增加。硅酸盐细菌不仅可以解磷解钾固氮，增强土壤肥力，抵抗有害病菌，提高作物产量和品质，而且对环境和人体无害，没有二次污染。虽然，硅酸盐细菌具有以上优点，但仍有一些缺陷，比如解钾溶磷作用机理未明确、解钾溶磷能力弱、作用周期长、稳定性弱等。因而，筛选改造稳定高效菌株、明确其解钾作用机理仍然是硅酸盐细菌研究的重要课题。在此基础上，如何制作高效稳定的硅酸盐生物肥料仍然是农业生物发展的一个研究重点。另外，在以往的研究中，均为不同硅酸盐细菌菌株对或玉米、或苹果、或棉花等不同作物有促生作用，菌株是否对作物存在选择性？不同硅酸盐细菌菌株解钾机理是否不同？仍需进一步的研究。

4 结束语

综上所述，硅酸盐细菌对农作物的增产和提高抗病能力有一定的作用，但是其解钾机理、防病机制、定植能力和发酵能力等仍需要进一步的研究和明确。

[1]周俊,储国正. 钾资源的地球化学背景及其开发利用[J].矿产综合利用，1999(4):36～40.

[2]池景良,葛英华.硅酸盐细菌解钾活性的研究[J].微生物学杂志,1999(2):43～51 .

[3]蒋先军,谢德体，杨剑虹，等.硅酸盐细菌对矿粉和土壤的解钾强度及来源研究[J].西南农业大学学报,1999,21(5):473～476.

[4]蒋先军,黄昭贤,谢德体，等.硅酸盐细菌代谢产物对植物生长的促进作用[J].西南农业大学学报,2000,22(2):116～119.

[5]Elizabeth P, Miguel S, Maria M B, et al. Isolation and characterization of mineral phosphate-solubilizing bacteria naturally colonizing a limonitic crust the south-eastern venezuelan region[J].Soil Biology & Biochemistry, 2007, 39(1)：2905～2914.

[6]罗薇,谢德体,黄昭贤，等. 硅酸盐细菌对矿粉和土壤的解钾作用研究[J]. 西南农业大学学报,1998,20(1):5～8.

[7]连宾.硅酸盐细菌 GY92 对伊利石的解钾作用[J].矿物学报，1998，18(2):234～237.

[8] Guo J H，Qi H Y，Guo Y H，et al. Biocontrol of tomato wilt by plant growth-promoting.rhizobacteria[J].Biol Control, 2004, 29(1): 66～72.

[9]林启美,饶正华,孙众鑫，等.硅酸盐细菌的筛选及其对番茄营养的影响[J].中国农业科学,2002,35(1):59～62.

[10]李定旭.硅酸盐细菌在苹果上的应用效果[J].果树学报,2003,20(1):61～64.

[11]别运清,胡正熹.硅酸盐细菌几种功能的研究[J].襄樊职业技术学院学报,2002(1):12～15.

[12]胡洲,吴毅歆,毛自朝，等. 硅酸盐细菌的分离、鉴定及其生物学特性研究[J]. 江西农业大学学报,2013,35(3):609～614.

[13]刘五星.胶质芽孢杆菌解钾作用与发酵条件研究及在烟草上的应用[D]. 南京：南京师范大学,2003:4～5.

[14]刘晓璐,刘永智,郭涛，等.解钾细菌的筛选、鉴定以及高效培养[J].北京科技大学学报,2013,35(4):551～557.

[15]麻瑞阳.高效解磷解钾菌NX_11菌株的分离筛选、鉴定及最佳培养条件的确定[J]. 华北农学报,2013,28(2):202～208.

Research Progress on Silicate Bacteria Potassium Releasing

REN Lili1,2，LI Yuxi1,2，CHEN Yang1

(1. Faculty of Life Science, Binzhou University, Binzhou 256603, China; 2. Shandong Provincial Engineering and Technology Research Center for Wild Plant Resources Development and Application of Yellow River Delta, Binzhou 256603, China)

Potassium fertilizer relies on import in China which has “rich” and “poor” potassium soil. Silicate bacteria can release potassium and phosphorus to the plants by decomposing Mica, feldspar and other silicate minerals in the soil, so plants can grow better by absorbing potassium, more useful bacteria and higher disease resistance. This paper reviews the potassium releasing effect by silicate bacteria and the optimal culturing conditions of the silicate bacteria, the potassium releasing mechanisms and the silicate bacteria application prospect to direct the future studying.

silicate bacteria; potassium releasing mechanisms; optimal culturing conditions; prospect

2014-03-07；修改日期: 2014-03-28

服务滨州科学发展行动计划基金资助项目(BZXYFB20120601)。

任丽丽(1980-)，女，硕士，讲师，研究方向：生物肥料。

O341

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.069