利用离子束构建的突变体探讨青霉YTY解磷机理的研究

The utilization of phosphate solubilizing microorganisms on development of potential soil phosphorus source is of profound strategic significance for agricultural sustainable development. Fungi are paid more attention to in recent years,because their solubilizing capacity and genetic stability is significantly better than bacteria. is not so clear as the one of bacteria,is urgent. Penicillium sp.YTY with strong ability of solubilizing phosphorus ,is previously isolated from the rhizosphere.This project aims to use the different energy and dose Nitrogen ion to implant o Penicillium sp.YTY and screen twenty positive and negative mutants inorganic higher and lower than 20% by plate and shaking screening. By the analysis of organic acids kinds and contents, phosphatase activity and isozyme ,and gene ppgT mutation spectrum,the change cause of phosphate solubilizing ability in the mutants and then the phosphate-solubilizing mechanism of Penicillium solution mechanism of phosphorus is investigated. It is innovative in approaches and ideas to investigate the phosphate-solubilizing mechanism by mutants breeded with ion beam.And our research can enrich and innovate the theory of fungus phosphate-solubilizing mechanism,and provide a theoretical basis for the development and application of Penicillium sp.YTY.

开发解磷微生物,充分利用土壤潜在磷源，对于农业可持续高效发展具有深远的战略意义。真菌的解磷能力和遗传稳定性都显著胜于细菌，近年来解磷真菌引起了人们的关注。但目前细菌解磷机理研究较为透彻，真菌的解磷机制尚不清楚，相关研究亟待开展。项目组前期从植物根际中分离到一株解磷青霉Penicillium sp.YTY，具有较强的解磷能力，本项目拟采用不同能量及剂量的低能氮离子辐照该菌株，无机磷平板初筛及摇床复筛获得解磷能力改变20%以上的正负突变体各50株；通过突变体产酸种类含量变化，磷酸酶活性及同工酶改变，和青霉解磷基因ppgT突变谱分析的研究，探讨突变体解磷能力改变的诱因，进而阐述青霉Penicillium sp.YTY解磷的机理。本项目利用离子束构建的突变体研究青霉解磷机制是方法和思路上的一种创新；青霉解磷机理的阐述，可充实和创新解磷机制的理论体系，并为该菌株的开发应用提供理论依据。

真菌的解磷能力和遗传稳定性显著高于细菌，近年来解磷真菌引起了人们的关注。本项目利用离子束IRR效应剂量选育青霉YTY的正负突变体，从磷酸酶活性、有机酸及解磷ppgT基因3方面探讨了青霉YTY解磷的机制，阐述了青霉YTY解磷的机理，为解磷青霉YTY菌肥的开发及应用提高了重要的生物材料和理论依据。.（1）通过ITS序列的分子鉴定，及菌落形态学特征和电镜分生孢子结构特征，鉴定青霉YTY为草酸青霉Penicillium oxalicum。.（2）统计生长快慢不同的6000个菌落及近100株初筛菌株在不同辐射参数的分布，结合离子束的HRS/IRR效应，确定了利用离子束IRR效应剂量选育青霉YTY正负突变株的新方法，并获得解磷能力改变30%以上的正负突变菌株各3株，最高比对照提高和降低了56.9%和47.53%。.（3）青霉YTY的碱性、中性、酸性磷酸酶活性大小与青霉YTY解磷能力大小没有联系，并且青霉YTY突变菌株中3种磷酸酶活性的变化与解磷能力改变之间也无关联，判断青霉YTY解磷中，磷酸酶的作用不大。.（4）青霉YTY可分泌乳酸、乙酸、草酸等有机酸，参与青霉YTY解磷，其中草酸作用尤为重要；在难溶磷、可溶磷、无磷及混合磷等环境中青霉YTY都可分泌大量有机酸，是组成型的分泌，与磷源状态无关，但是不同磷源或氮源会影响有机酸的分泌量和种类；离子束诱变可引起青霉YTY产酸能力发生改变，进而影响其解磷能力；总之，有机酸尤其草酸是青霉YTY解磷的重要机制。.（5）解磷基因ppgT是一个序列相对保守的片段，大小为702bp，模拟蛋白氨基酸数目为230；高IRR效应剂量导致该基因辐射损伤严重会引起菌株解磷能力下降；ppgT基因的397位碱基C和133位的精氨酸可能是ppgT参与解磷的基因和蛋白的关键位点。. 总之，离子束IRR效应剂量可快捷高效的构建青霉YTY的正负突变体；青霉YTY解磷与磷酸酶关系不大；菌体分泌的有机酸尤其草酸是青霉YTY解磷的重要机制；青霉解磷基因ppgT序列相对保守，其397位碱基C和模拟蛋白133位的氨基酸可能是ppgT青霉参与解磷的关键位点。