产黄青霉菌对不同难溶性磷酸盐的溶解能力及作用机制
产黄青霉菌对不同难溶性磷酸盐的溶解能力及作用机制
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DOI：
10.11674/zwyf.2022575
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
田达
中科院分区：
文献类型：
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作者：
王利妍;韩明雪;张晓茹;胡俊;张硕;王德超;郜红建;田达
【研究目的】探究了产黄青霉菌(Penicillium chrysogenum)对不同难溶性磷酸盐(磷酸铁、磷酸铝和磷酸三钙)的溶解效率及机理。[试验方法]供试产黄青霉菌株为本研究筛选的高效解磷真菌菌株。试验采用蒙金娜液体培养基,分别加入磷酸铁(FePO_4·2H_2O,Fe-P)、磷酸铝(AlPO_4,Al-P)和磷酸三钙[Ca3(PO_4)2,Ca-P]作为难溶性磷源,接种产黄青霉菌孢子悬液培养。在培养1、3、5天后,过滤培养液,测定滤液pH、溶磷量、有机酸含量及酶活性,采用红外光谱和扫描电镜-能谱分析Fe-P、Al-P和Ca-P处理滤渣的矿物官能团和形貌变化。【结果】青霉菌对难溶性磷酸盐的溶解量随着培养时间的延长而增加。在培养5天后,Fe-P、Al-P和Ca-P的溶磷量分别为153.8、215.9和569.4 mg/L,对Ca-P的溶解量最高。红外光谱图显示,Fe-P、Al-P和Ca-P的PO_4~(3-)振动吸收峰强度发生了不同程度的减弱。随着培养时间的延长,培养液pH均呈下降趋势,在培养5天后,Fe-P、 Al-P和Ca-P处理的培养液pH由培养初期的6.5分别下降至2.0、2.3和5.0。对于不同难溶性磷酸盐,青霉菌分泌的丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合成酶活性以及有机酸含量不同,与Al-P和Ca-P处理相比,Fe-P处理显著增强了青霉菌中丙酮酸脱氢酶和柠檬酸合成酶活性,草酸和柠檬酸分泌量分别为1086.6和806.4 mg/L,而在Al-P和Ca-P处理中,分泌的有机酸主要是草酸,分泌量分别为261.1和201.3 mg/L。草酸对Fe-P、Al-P和Ca-P的释放率分别为14.8%、32.4%和39.6%,分别比柠檬酸高出37、3和2倍。通过扫描电镜发现,草酸可与Ca-P螯合形成草酸钙(CaC_2O_4)。【结论】产黄青霉菌对不同难溶性磷酸盐的释放能力表现为Ca-P>Al-P>Fe-P。与Al-P和Ca-P相比,Fe-P能够提高产黄青霉菌丙酮酸脱氢酶和柠檬酸合成酶的活性,从而促进产黄青霉菌分泌更多的草酸和柠檬酸。虽然草酸溶解难溶性磷酸盐的能力强于柠檬酸,但是与Fe-P相比,Ca-P抑制了产黄青霉菌分泌草酸的能力。因此,利用产黄青霉菌活化土壤难溶性磷酸盐时,可通过添加Fe-P诱导提高其分泌柠檬酸和草酸的能力。