利用促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌使牡丹种子萌发和促进牡丹幼苗生长的方法

摘要

本发明公开了利用促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌使牡丹种子萌发和促进牡丹幼苗生长的方法。本发明的使牡丹种子生根和萌发的方法，包括将休眠的牡丹种子进行浸种处理得到浸种后的牡丹种子，用多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101处理所述浸种后的牡丹种子1-3小时，得到菌剂处理的牡丹种子，将所述菌剂处理的牡丹种子进行培养得到生根和发芽的幼苗；所述多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.8527。

权利要求

1.使牡丹种子生根的方法，包括将休眠的牡丹种子进行浸种处理得到浸种后的牡丹种子，用多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101处理所述浸种后的牡丹种子1-3小时，得到菌剂处理的牡丹种子，将所述菌剂处理的牡丹种子进行生根培养得到牡丹生根种子；所述多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.8527；用多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101处理所述浸种后的牡丹种子1-3小时为将所述浸种后的牡丹种子置于所述多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101的菌悬液中浸泡1-3小时；所述多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101的菌悬液中所

8 9

述多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101的含量为10cfu/ml-10cfu/ml；

所述多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM1101的菌悬液按照包括如下步骤的方法制备：将促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂悬浮于无菌水中得到所述多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101的菌悬液，所述多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101的菌悬液中所述多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101

8 9

的含量为10cfu/ml-10cfu/ml；

所述促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂的制备方法包括：

(1)将玉米秸秆在180-200℃和1.0-2.0Mpa条件下进行水热处理，得到经过预处理的玉米秸秆；

(2)将所述经过预处理的玉米秸秆粉碎后，用纤维素酶进行酶解，分别收集酶解液和酶解残渣；

(3)用所述酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水配制发酵培养基，每升所述发酵培养基中所述酶解液的含量满足每升所述发酵培养基的葡萄糖含量为20-50g；

(4)向所述发酵培养基中接入促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌进行发酵，发酵结束后收集发酵液，将所述发酵液和所述酶解残渣混合，得到促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂；所述促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌为多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CSM 1101，其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.8527。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述水热处理时间为10-20min。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述(2)为将所述经过预处理的玉米秸秆粉碎后，按以干重计每克秸秆加入10-15FPU的比例加入纤维素酶，在55-80℃、pH为

4.8-5.0的条件下在水中酶解24-48h，得到玉米秸秆酶解物，将所述玉米秸秆酶解物进行离心，分别收集上清液和沉淀，所述上清液即为所述酶解液，所述沉淀即为所述酶解残渣。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：每升所述发酵培养基中，(NH4)2SO4的含量为10g，MgSO4的含量为0.4g、CaCO3的含量为6g、玉米浆的含量为2g；和/或，所述发酵液和所述酶解残渣按照1:1的质量比进行混合。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述(4)在30℃培养18-30小时进行发酵。

6.使牡丹种子发芽的方法，包括将权利要求1-5中任一所述的使牡丹种子生根的方法得到的牡丹生根种子在3-5℃贮藏7-21天进行栽植，在10-25℃培养，得到发芽的牡丹种子。

7.促进牡丹幼苗生长的方法，包括将权利要求1-5中任一所述的使牡丹种子生根的方法得到的牡丹生根种子在3-5℃贮藏7-21天进行后进行栽植，在10-25℃培养，得到牡丹幼苗。

说明书

利用促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌使牡丹种子萌发和

促进牡丹幼苗生长的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及利用促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌使牡丹种子萌发和促进牡丹幼苗生长的方法。

背景技术

[0002] 植物根际是指生物、化学和物理特性受到影响的紧密环绕植物根的区域，其范围内的微生物多而活跃，构成了根际特有的微生物区系。根际微生物区其中主要以细菌为主，其中对植物有益的菌群称为植物促生根际菌（Plant Growth-Promoting Rhizobacteria，PGPR）。PGPR旺盛的代谢作用，如生物固氮、解磷作用、产生铁载体等，可加强土壤中有机物质的分解和植物营养元素的矿化，同时其分泌的多种植物生长激素可促进植物的根系发达发育、从而加强对营养物质的吸收，促进植物的生长发育。

[0003] 牡丹归芍药科（Paeoniaceae）、芍药属（Paeonia），一直以来都是中国最重要的观赏植物和药用植物之一。近年来，牡丹的油用价值日渐凸显，牡丹已经成为兼具观赏价值、药用价值和油用价值的重要经济植物。对于观赏牡丹来讲，一个突出的问题是，由于不同地区气候环境和土壤性质的差异造成的土壤微生态活性降低，是引种地区栽培牡丹生长状况不良、观赏性状下降的重要原因之一。而对于油用牡丹，如何科学施肥并显著提高牡丹籽的产量则是非常迫切的问题。在牡丹的栽培过程中，还面临着一些真菌病害的威胁，主要有灰霉病（Botrytis paeoniae）、红斑病（Cladosporium aeoniae）和褐斑病（Cercospora paeoniae）等。此外，牡丹种子具有休眠特性，牡丹种子成熟当年秋播后，胚根逐步发育成根，但是胚轴不伸长，处于休眠状态，必须经过一定的低温期（约60～90天）和一定的低温值（约0～10℃）以后，上胚轴才能解除休眠而发芽出土。如何促使牡丹种子尽早萌发，并且得到较高的发芽率是改进牡丹播种育苗技术的关键之一。

[0004] 因此，研制促进牡丹生长并拮抗多种病原菌的微生物菌剂具有显著和迫切的现实意义。目前大多数菌剂的发酵都采用淀粉质原料，但我国耕地资源紧张，粮食生产压力巨大，难以支撑庞大发酵工业的可持续发展。因此，需要寻找更丰富的可再生资源作为原料用于菌剂的生产。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的一个技术问题是提供一种利用促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌提高牡丹种子的生根率、缩短牡丹种子生根时间、提高主根长度≥40mm的种子百分率和增加牡丹种子主根长度的使牡丹种子生根（使牡丹种子胚根萌发）的方法。

[0006] 本发明所提供的使牡丹种子生根的方法，包括将休眠的牡丹种子进行浸种处理得到浸种后的牡丹种子，用多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101处理所述浸种后的牡丹种子1-3小时（如1小时），得到菌剂处理的牡丹种子，将所述菌剂处理的牡丹种子进行生根培养得到牡丹生根种子；所述多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.8527。

[0007] 上述使牡丹种子生根的方法中，所述生根培养为将所述菌剂处理的牡丹种子与层积基质混合在10-25℃（如昼20-25℃,夜10-15℃）放置。

[0008] 上述使牡丹种子生根的方法中，所述层积基质可为珍珠岩或河沙等。

[0009] 上述使牡丹种子生根的方法中，用多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101处理所述浸种后的牡丹种子1-3小时为将所述浸种后的牡丹种子置于所述多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的菌悬液中浸泡1-3小时（如1小时）。

[0010] 上述使牡丹种子生根的方法中，所述多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的菌悬液中所述多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的含量为8 9 9
10cfu/ml-10cfu/ml（如10cfu/ml）。

[0011] 上述使牡丹种子生根的方法中，所述多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的菌悬液按照包括如下步骤的方法制备：将促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂悬浮于无菌水中得到所述多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的菌悬液，所述多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的菌悬液中所述多粘类芽孢杆菌8 9 9
（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的含量为10cfu/ml-10cfu/ml（如10cfu/ml）；

[0012] 所述促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂的制备方法包括：

[0013] (1)将玉米秸秆在180-200℃和1.0-2.0Mpa条件下进行水热处理，得到经过预处理的玉米秸秆；

[0014] (2)将所述经过预处理的玉米秸秆粉碎后，用纤维素酶进行酶解，分别收集酶解液和酶解残渣；

[0015] （3）用所述酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水配制发酵培养基，每升所述发酵培养基中所述酶解液的含量满足每升所述发酵培养基的葡萄糖含量为20-50g；

[0016] (4)向所述发酵培养基中接入促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌进行发酵，发酵结束后收集发酵液，将所述发酵液和所述酶解残渣混合，得到促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂；所述促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌为多粘类芽孢杆菌（Paenibacilluspolymyxa）CSM1101，其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.8527。

[0017] 上述使牡丹种子生根的方法中，所述（1）中，所述水热处理时间可为10-20min（如10min或20min）。。

[0018] 上述使牡丹种子生根的方法中，所述(2)可为将所述经过预处理的玉米秸秆粉碎后，按以干重计每克秸秆加入10-15FPU（纤维素酶活单位）（如15FPU）的比例加入纤维素酶，在55-80℃（如55℃）、pH为4.8-5.0的条件下在水中酶解24-48h（如48h），得到玉米秸秆酶解物，将所述玉米秸秆酶解物进行离心，分别收集上清液和沉淀，所述上清液即为所述酶解液，所述沉淀即为所述酶解残渣。

[0019] 上述使牡丹种子生根的方法中，每升所述发酵培养基中，(NH4)2SO4的含量为10g，MgSO4的含量为0.4g、CaCO3的含量为6g、玉米浆的含量为2g。所述（4）中，所述发酵液和所述酶解残渣可按照1:1的质量比进行混合。所述（2）中，所述粉碎是将所述经过预处理的玉米秸秆粉碎至50-100目。

[0020] 上述使牡丹种子生根的方法中，所述(4)在30℃培养18-30小时（如24-30小时）进行发酵。在本发明的一个实施方式中，在所述发酵培养基中培养14小时时补加所述酶解液，使发酵培养基中的葡萄糖含量为20g/L，继续培养16小时结束发酵；在本发明的另一个实施方式中，在所述发酵培养基中培养24小时结束发酵。

[0021] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种利用促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌缩短发芽时间、提高发芽率的使牡丹种子发芽（使牡丹种子胚芽萌发）的方法。

[0022] 本发明所提供的使牡丹种子发芽（使牡丹种子胚芽萌发）的方法，包括将上述任一种使牡丹种子生根的方法得到的牡丹生根种子在3-5℃贮藏7-21天（如21天、7天或14天）进行栽植，在10-25℃培养（如昼20-25℃,夜10-15℃），得到萌芽的牡丹种子。

[0023] 上述使牡丹种子发芽（使牡丹种子胚芽萌发）的方法中，所述牡丹生根种子的主根长度≥40mm。

[0024] 本发明所要解决的在一个技术问题是提供一种利用促进牡丹生长并拮抗病原菌的细菌增加牡丹苗高和生物量的促进牡丹幼苗生长的方法。

[0025] 本发明所提供的促进牡丹幼苗生长的方法，包括将上述任一种使牡丹种子生根的方法得到的牡丹生根种子在3-5℃贮藏7-21天（如21天、7天或14天）进行栽植，在10-25℃培养（如昼20-25℃,夜10-15℃），得到牡丹幼苗。

[0026] 上述促进牡丹幼苗生长的方法中，所述牡丹生根种子的主根长度≥40mm。

[0027] 上文中，所述牡丹可为凤丹（Paeonia ostii）。

[0028] 实验证明，以多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCCNo.8527为活性成分的促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂显著地促进了牡丹种子的生根（胚根萌发）和发芽（胚芽萌发）和牡丹幼苗的生长：菌剂组层积处理的生根时间比对照组层积处理提前了10天；菌剂组层积处理的生根率达到95.0%，比对照组层积处理的生根率提高了33.8%；菌剂组层积处理的主根长度为69.0mm，是对照组层积处理的1.68倍；菌剂组层积处理的主根长度≥40mm的种子百分率达到90±0.5%，是对照组层积处理的1.3倍；菌剂组层积处理的发芽时间比对照组层积处理缩短了10天；菌剂组层积处理的发芽率达到99.0%，是对照组层积处理的1.2倍；菌剂组层积处理的苗高是对照组层积处理的1.77倍，菌剂组层积处理的干重是对照组层积处理的2.27倍。

[0029] 保藏说明

[0030] 菌种名称：多粘类芽孢杆菌

[0031] 拉丁名：Paenibacillus polymyxa

[0032] 菌株编号：CSM1101

[0033] 保藏机构：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心

[0034] 保藏机构简称：CGMCC

[0035] 地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号

[0036] 保藏日期：2013年12月09日

[0037] 保藏中心登记入册编号：CGMCC No.8527

附图说明

[0038] 图1为菌剂组层积处理和对照组层积处理部分种子生根培养60天的照片。

[0039] a为对照组层积处理，b为菌剂组层积处理。

具体实施方式

[0040] 下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0041] 下述实施例中所用的牡丹葡萄孢菌（Botrytis paeoniae）ACCC36053和牡丹枝孢霉（Cladosporium paeoniae）ACCC36063于本申请的申请日前均收藏于中国微生物菌种保藏管理委员会农业微生物中心（简称ACCC，地址：北京市海淀区中关村南大街12号，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，邮编100081），这两个菌株的收藏日均为2006年8月31日，自收藏之日起，公众可从中国微生物菌种保藏管理委员会农业微生物中心获得该菌株。

[0042] 下述实施例中所用的牡丹褐斑病病原菌为芍药杂色尾孢霉菌（Cercosporavarricolor Winter）（张建国，2001.牡丹的主要病害及防治.中国花卉园艺，
23：32-34）公众可从上海辰山植物园获得，该生物材料只为重复本发明的相关实验所用，不可作为其它用途使用。

[0043] 下述实施例中的牡丹为凤丹（Paeonia ostii）（Jigang Han,Yao Song,Zhigang Liu,etc.2011.Culturable bacterial community analysis in the root domains of two varieties of tree peony(Paeonia ostii).FEMS Microbiol Lett,322:15–24）公众可从上海辰山植物园获得，该生物材料只为重复本发明的相关实验所用，不可作为其它用途使用。

[0044] 下述实施例中所用的培养基如下：

[0045] 半固体 无氮培养基：蔗糖，10g；苹果酸，5g；KH2PO4·H2O，0.4g；K2HPO4·H2O，0.1g；MgSO4·7H2O，0.2g；NaCl，0.1g；CaCl2·2H2O，0.02g；FeCl3，0.01g；
Na2MoO4·2H2O，0.02g；琼脂，3g；用蒸馏水定容至1000ml、pH7.0-7.2。121℃蒸气灭菌20min。

[0046] 无氮培养基：蔗糖，10g；苹果酸，5g；KH2PO4·H2O，0.4g；K2HPO4·H2O，0.1g；MgSO4·7H2O，0.2g；NaCl，0.1g；CaCl2·2H2O，0.02g；FeCl3，0.01g；Na2MoO4·2H2O，
0.02g；琼脂18g；用蒸馏水定容至1000ml、pH7.0-7.2。121℃蒸气灭菌20min。

[0047] NB培养基：葡萄糖5.0g，蛋白胨5.0g，牛肉膏3.0g，用蒸馏水定容至1000ml，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min。

[0048] NA培养基：葡萄糖5.0g，蛋白胨5.0g，牛肉膏3.0g，琼脂18g，用蒸馏水定容至1000ml，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min。

[0049] PDA培养基：葡萄糖20g，琼脂18g，马铃薯200g，加水1000mL煮沸30min滤取汁液，加水补足1000ml，pH6.0-7.0，121℃灭菌20min。

[0050] 下述实施例中的纤维素酶购于生工生物工程（上海）股份有限公司。下述实施例中的纤维素酶酶活力单位（FPU）定义为1g纤维素酶粉在55℃下60min内水解滤纸所得葡萄糖μmol数。纤维素酶酶活力的具体测定方法如下：取纤维素酶10.00g，加100mlpH4.85的0.05mol/L醋酸-醋酸钠缓冲液充分溶解，得到纤维素酶液，将纤维素酶液稀释后，吸取0.5ml，加入0.05mol/L醋酸-醋酸钠缓冲液1.5ml，1×6cm新华一号滤纸条一张，55℃下水解60min。水解完毕后采用如下的DNS法测定体系中的葡萄糖含量,并计算纤维素酶的酶活力。

[0051] 下述实施中，发酵培养基中葡萄糖含量的测定方法采用DNS法，具体如下：

[0052] (1)DNS试剂的配制：200g酒石酸钾钠，溶于一定量的水中，加热溶解，添加10.0g3,5-二硝基水杨酸，10g NaOH溶解后加入2g苯酚，0.5g无水亚硫酸钠，全部加热溶解后，冷却至室温，定容至1000ml。

[0053] (2)葡萄糖标准曲线的绘制：准确称取100.0mg分析纯的无水葡萄糖（预先在105℃干燥至恒重），用少量蒸馏水溶解后，定量转移到100ml容量瓶中，再定容到刻度、摇匀，浓度为1mg/mL。取10支试管，分别加入葡萄糖标准溶液0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、
1.0mL、1.2mL、1.6mL后，用蒸馏水稀释至2mL，再加入2.5mL DNS试剂混合均匀，在沸水中加热5min。取出后即用水冷却至室温，定容到25ml，摇匀。30min后于520nm下测OD值。以OD520值为纵坐标，葡萄糖含量为横坐标绘制标准曲线，形式为Y=aX+b。

[0054] (3)发酵液中葡萄糖浓度的测定：取稀释到一定浓度的发酵上清液(4000r/min，离心20min)，加入2.5mL DNS试剂混合均匀，在沸水中加热5min。取出用水冷却到室温，定容至25mL，摇匀，静置30min后于520nm出测OD520值。根据样品的OD520值与标准曲线计算发酵液中的葡萄糖含量。

[0055] 实施例1、多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的分离与鉴定[0056] 一、多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的分离

[0057] 从安徽省铜陵市顺安镇金山村丹皮种植地的牡丹（Paeonia ostii，凤丹）（株龄6年）植株的根际采集土样，将土样放入装有无菌水和灭菌玻璃珠的小三角瓶中，200rpm/min3 4
振荡20min；取振荡后的悬液做系列梯度稀释，10、10稀释度悬液各吸取200μl均匀涂布无氮培养基，置30℃培养4d后，挑取单菌落，在 无氮培养基固体
培养基平板上用平板划线法进行菌种纯化。将分离纯化所得的其中一个菌株命名为牡丹根际固氮菌CSM1101。

[0058] 二、牡丹根际固氮菌CSM1101的鉴定

[0059] 1.形态特征观察和生理生化特性测定

[0060] 形态学和生理生化特性鉴定参考“伯杰氏系统细菌学手册”（Garrity,2001）和“一般细菌学常用鉴定方法”（东秀珠等，2001），按照常规方法进行。

[0061] 牡丹根际固氮菌CSM1101的形态学特征如下：革兰氏阳性，运动，菌体呈杆状，直径为0.6-0.8μm，长为2.0-7.6μm。芽孢柱状，1.6-3.5×1.2-1.5μm，中生到次端生。孢子囊明显膨大成纺锤型或棒状。其菌落边缘不整齐裂片状，半透明到不透明。后其菌落粗糙，浅白色，中间略突起。菌落粘着在培养基表面。

[0062] 牡丹根际固氮菌CSM1101的生理生化特征测定结果如下：

[0063] 水解淀粉：阴性；

[0064] 水解酪蛋白：阴性；

[0065] 水解明胶：阴性；

[0066] 利用柠檬酸盐：阴性；

[0067] 酪氨酸分解：阴性；

[0068] 苯丙氨酸脱氨酶实验：阴性；

[0069] 卵黄卵磷脂酶实验：阴性；

[0070] 吲哚产生：阴性；

[0071] 马尿酸盐实验：阴性；

[0072] 接触酶实验：阳性；

[0073] 硝酸盐还原实验：阳性；

[0074] 二羟丙酮产生：阳性；

[0075] 抗溶菌酶实验：阳性；

[0076] 分解葡萄糖产酸产气：阳性；

[0077] 分解阿拉伯糖产酸产气：阳性；

[0078] 分解木糖产酸产气：阳性；

[0079] 分解甘露醇产酸产气：阳性；

[0080] 耐盐性试验：7%NaCl生长；

[0081] 在pH6.8的营养肉汤培养基（NB）和pH5.7的沙氏葡萄糖肉汤培养基中均可生长。在MR-VP肉汤上产生乙酰甲基甲醇，pH6.0。

[0082] 2.16S rDNA的序列扩增和分析

[0083] 采用细菌基因组DNA提取试剂盒（TIANGEN公司）提取基因组DNA作为PCR反应的模板。PCR引物（Pf5’-CGGGATCCAGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’和Pr5’-CGGGATCCAA GGAGGTGATCCAGCC-3’）由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。使用Perkin-Elmer GeneAmp PCR System9700PCR扩增细菌的16S rDNA。反应体系为10×PCR buffer，2.5uL；dNTP（2.5mM）（TaKaRa），2uL，Pf（10pmol/uL）0.1uL，Pr（10pmol/uL）0.1uL，Taq聚合酶（5U/uL）（TaKaRa），0.125uL，基因组DNA0.5uL，加ddH2O至25uL。PCR反应条件为，94℃预变性5min，94℃变性1min，52℃复性1min，72℃延伸1min，72℃最后延伸10min，30个循环。
PCR扩增产物由生工生物工程（上海）股份有限公司纯化并测序。将菌株的16S rDNA序列在GenBank核酸序列数据库进行序列比较分析。

[0084] 结果表明测得的牡丹根际固氮菌CSM110116S rDNA序列全长1496bp，如SEQID No.1。在GENBANK进行blastn分析的结果表明，其序列与Paenibacillus polymyxa strain M-1（EF656457）的相似性达到99%。

[0085] 根据牡丹根际固氮菌CSM1101的形态特征、生理生化特征和16s rDNA序列同源性分析结果，将牡丹根际固氮菌CSM1101鉴定为多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）。多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101已于2013年12月09日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（简称CGMCC，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号），保藏编号为CGMCC No.8527。

[0086] 实施例2、多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的生物活性[0087] 一、多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的固氮活性测定固氮活性测定采用乙炔还原法。在15mm×15mm螺口试管中加入2.5mL半固体 无氮培养基，接种多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527后，塞好棉塞，30℃培养24h；再换无菌胶塞密封，抽出10%气体，注入相同体积的乙炔,30℃培养24h。
抽取气样在Varian VISTA6000型气相色谱仪上测定ARA（acetyiene reduction activity，乙炔还原活性）。实验设三个重复，取其平均值并计算方差不大于5%。

[0088] 测定结果表明，CSM1101在 无氮培养基中表现出了较高的固氮活性。-1 -1
其乙炔还原活性为12.6C2H4nmol mL h 。

[0089] 二、多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的抑菌活性[0090] 以牡丹葡萄孢菌（Botrytis paeoniae）ACCC36053、牡丹枝孢霉（Cladosporium paeoniae）ACCC36063、芍药杂色尾孢霉菌（Cercospora varricolor Winter）中的任一菌株单独为病原菌，均采用平板对峙法测定抑菌率，具体方法如下：病原菌菌株在PDA斜面上活化后，加入无菌水制成病原菌悬浮液，将病原菌悬浮液加到融化后冷却到45-50℃的PDA培养基中混匀倒平板，在30℃培养4天，得到病原菌平板，用直径为6mm的打孔器打取病原菌菌饼。

[0091] 按照如下方法测定多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101对每种病原菌的抑菌率：实验重复三次，每次重复病原菌设两个处理，即CSM1101组和对照组。将20个无菌PDA平板均分为两组，即CSM1101组和对照组，每组10个平板，进行以下接种处理：在CSM1101组的无菌PDA平板中心接种直径为6mm的病原菌菌饼，将多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527斜面活化菌种接种于距病原菌菌饼3cm处。同时，在对照组的无菌PDA平板中心只接种直径为6mm的病原菌菌饼。将经过上述接种处理的CSM1101组平板和对照组平板在30℃培养5-7天，待对照组平板（仅接种病原菌）长满整个培养皿时，测量对照组的病原菌菌落直径和CSM1101组的病原菌菌落直径，计算抑菌率。

[0092] 抑菌率（%）=（对照组的病原菌菌落直径-CSM1101组的病原菌菌落直径）/对照组的病原菌菌落直径×100。

[0093] 结果如表1所示，表明多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527对牡丹葡萄孢菌（Botrytis paeoniae）ACCC36053、牡丹枝孢霉（Cladosporium paeoniae）ACCC36063和芍药杂色尾孢霉菌（Cercospora varricolor Winter）均具有较强的平板抑菌活性，其抑菌率分别达到了57.2%、65.7%和88.3%。

[0094] 表1多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527对病原菌的抑菌率

[0095]

[0096] 下述实施例3-6采用的原料均是相同的，只是工艺条件有差异，如表2所示。

[0097] 表2、实施例3-6的工艺条件

[0098]

[0099] 实施例3、利用玉米秸秆酶解液生产促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂A[0100] 1、发酵培养基的制备

[0101] 取玉米秸秆8000g（以干重计），切成小段，投入水热反应釜，在180℃和1.0Mpa的条件下进行水热处理20min后自然晾干，得到经过预处理的玉米秸秆；将该经过预处理的玉米秸秆粉碎至100目后，按照以干重计每克秸秆加入15FPU的比例加入纤维素酶，按照以干重计每200克干秸秆加入1L蒸馏水的比例加入蒸馏水，于55℃，100rpm（旋转半径20mm），pH＝4.8的条件下水解48h后冷却离心，分别收集上清液和沉淀，该上清液即为酶解液，该沉淀即为酶解残渣。测定酶解液中的葡萄糖含量，结果表明酶解液中的葡萄糖含量为55g/L。用酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水配制发酵培养基（即发酵培养基由酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水组成），每升所述发酵培养基中所述酶解液的含量满足每升所述发酵培养基的葡萄糖含量为20g；每升所述发酵培养基中，(NH4)2SO4的含量为10g、MgSO4的含量为0.4g、CaCO3的含量为6g、玉米浆的含量为2g。

[0102] 2、发酵培养

[0103] 2.1种子培养

[0104] 将多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527在NA培养基斜面上活化培养后取2－3环接种到500ml三角瓶内的50ml NB培养基中。28℃，26mm振幅，200r/min振荡培养24h作为种子液，准备用于发酵罐发酵培养。

[0105] 2.2发酵培养

[0106] 取50L步骤1的发酵培养基置于100L全自动发酵罐中，于121℃灭菌20min，冷却后，将2.1所得的种子液接入发酵培养基，接种量（V／V）为10%。培养温度为30℃，通过调节通气量和搅拌转速维持发酵培养基中的溶氧量为30%，发酵过程中自动调节pH为6.8-7.2。培养14小时时补加步骤1的酶解液，使发酵培养基中的葡萄糖含量为15g/L，继续培养16小时，结束发酵。总共发酵30小时。取发酵液，测定发酵液中的菌体含量，实验重复三次，结果取平均值。结果表明发酵液中实施例1的多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus
10
polymyxa）CSM1101的含量为2.58×10 cfu/mL，芽孢含量为85%。将该发酵液和步骤1中的酶解残渣等质量混合，喷雾干燥后（60℃）制粒，得到促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂A。

[0107] 实施例4、利用玉米秸秆酶解液生产促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂B[0108] 1、发酵培养基的制备

[0109] 取玉米秸秆8000g（以干重计），切成小段，投入水热反应釜，在180℃和1.0Mpa的条件下进行水热处理20min后自然晾干，得到经过预处理的玉米秸秆；将该经过预处理的玉米秸秆粉碎至100目后，按照以干重计每克秸秆加入15FPU的比例加入纤维素酶，按照以干重计每200克干秸秆加入1L蒸馏水的比例加入蒸馏水，于55℃，100rpm（旋转半径20mm），pH＝4.8的条件下水解48h后冷却离心，分别收集上清液和沉淀，该上清液即为酶解液，该沉淀即为酶解残渣。测定酶解液中的葡萄糖含量，结果表明酶解液中的葡萄糖含量为55g/L。用酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水配制发酵培养基（即发酵培养基由酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水组成），每升所述发酵培养基中所述酶解液的含量满足每升所述发酵培养基的葡萄糖含量为20g；每升所述发酵培养基中，(NH4)2SO4的含量为10g、MgSO4的含量为0.4g、CaCO3的含量为6g、玉米浆的含量为2g。

[0110] 2、发酵培养

[0111] 2.1种子培养

[0112] 将多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527在NA培养基斜面上活化培养后取2－3环接种到500ml三角瓶内的50ml NB培养基中。28℃，26mm振幅，200r/min振荡培养24h作为种子液，准备用于发酵罐发酵培养。

[0113] 2.2发酵培养

[0114] 取50L步骤1的发酵培养基置于100L全自动发酵罐中，于121℃灭菌20min，冷却后，将2.1所得的种子液接入发酵培养基，接种量（V／V）为10%。培养温度为30℃，通过调节通气量和搅拌转速维持发酵培养基中的溶氧量为30%，发酵过程中自动调节pH为6.8-7.2。培养24小时，结束发酵。取发酵液，测定发酵液中的菌体含量，实验重复三次，结果取平均值。结果表明发酵液中实施例1的多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）
8
CSM1101的含量为1.86×10cfu/mL，芽孢含量为85%。将发酵液和步骤1中的酶解残渣等质量混合，喷雾干燥后（60℃）制粒，得到促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂B。

[0115] 实施例5、利用玉米秸秆酶解液生产促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂C[0116] 1、发酵培养基的制备

[0117] 取玉米秸秆8000g（以干重计），切成小段，投入水热反应釜，在200℃和2.0Mpa的条件下进行水热处理20min后自然晾干，得到经过预处理的玉米秸秆；将该经过预处理的玉米秸秆粉碎至100目后，按照以干重计每克秸秆加入15FPU的比例加入纤维素酶，按照以干重计每200克干秸秆加入1L蒸馏水的比例加入蒸馏水，于55℃，100rpm（旋转半径20mm），pH＝4.8的条件下水解48h后冷却离心，分别收集上清液和沉淀，该上清液即为酶解液，该沉淀即为酶解残渣。测定酶解液中的葡萄糖含量，结果表明酶解液中的葡萄糖含量为60g/L。用酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水配制发酵培养基（即发酵培养基由酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水组成），每升所述发酵培养基中所述酶解液的含量满足每升所述发酵培养基的葡萄糖含量为20g；每升所述发酵培养基中，(NH4)2SO4的含量为10g、MgSO4的含量为0.4g、CaCO3的含量为6g、玉米浆的含量为2g。

[0118] 2、发酵培养

[0119] 2.1种子培养

[0120] 将多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527在NA培养基斜面上活化培养后取2－3环接种到500ml三角瓶内的50ml NB培养基中。28℃，26mm振幅，200r/min振荡培养24h作为种子液，准备用于发酵罐发酵培养。

[0121] 2.2发酵培养

[0122] 取50L步骤1的发酵培养基置于100L全自动发酵罐中，于121℃灭菌20min，冷却后，将2.1所得的种子液接入发酵培养基，接种量（V／V）为10%。培养温度为30℃，通过调节通气量和搅拌转速维持发酵培养基中的溶氧量为30%，发酵过程中自动调节pH为6.8-7.2。培养24小时，结束发酵。取发酵液，测定发酵液中的菌体含量，实验重复三次，结果取平均值。结果表明发酵液中实施例1的多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）
9
CSM1101的含量为2.78×10cfu/mL，芽孢含量为85%。将发酵液和步骤1中的酶解残渣等质量混合，喷雾干燥后（60℃）制粒，得到促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂C。

[0123] 实施例6、利用玉米秸秆酶解液生产促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂D[0124] 1、发酵培养基的制备

[0125] 取玉米秸秆8000g（以干重计），切成小段，投入水热反应釜，在200℃和2.0Mpa的条件下进行水热处理10min后自然晾干，得到经过预处理的玉米秸秆；将该经过预处理的玉米秸秆粉碎至100目后，按照以干重计每克秸秆加入15FPU的比例加入纤维素酶，按照以干重计每200克干秸秆加入1L蒸馏水的比例加入蒸馏水，于55℃，100rpm（旋转半径20mm），pH＝4.8的条件下水解48h后冷却离心，分别收集上清液和沉淀，该上清液即为酶解液，该沉淀即为酶解残渣。测定酶解液中的葡萄糖含量，结果表明酶解液中的葡萄糖含量为46g/L。用酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水配制发酵培养基（即发酵培养基由酶解液、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水组成），每升所述发酵培养基中所述酶解液的含量满足每升所述发酵培养基的葡萄糖含量为20g；每升所述发酵培养基中，(NH4)2SO4的含量为10g、MgSO4的含量为0.4g、CaCO3的含量为6g、玉米浆的含量为2g。

[0126] 2、发酵培养

[0127] 2.1种子培养

[0128] 将多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527在NA培养基斜面上活化培养后取2-3环接种到500ml三角瓶内的50ml NB培养基中。28℃，26mm振幅，200r/min振荡培养24h作为种子液，准备用于发酵罐发酵培养。

[0129] 2.2发酵培养

[0130] 取50L步骤1的发酵培养基置于100L全自动发酵罐中，于121℃灭菌20min，冷却后，将2.1所得的种子液接入发酵培养基，接种量（V／V）为10%。培养温度为30℃，通过调节通气量和搅拌转速维持发酵培养基中的溶氧量为30%，发酵过程中自动调节pH为6.8-7.2。培养24小时，结束发酵。取发酵液，测定发酵液中的菌体含量，实验重复三次，结果取平均值。结果表明发酵液中实施例1的多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）
8
CSM1101的含量为4.42×10cfu/mL，芽孢含量为85%。将发酵液和步骤1中的酶解残渣等质量混合，喷雾干燥后（60℃）制粒，得到促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂D。

[0131] 对比例：利用淀粉质原料生产促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂E

[0132] 1、发酵培养基配制

[0133] 发酵培养基：用淀粉、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水配制发酵培养基（即发酵培养基由淀粉、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCO3、玉米浆和水组成），每升所述发酵培养基中所述淀粉的含量满足每升所述发酵培养基的葡萄糖含量为20g；每升所述发酵培养基中，(NH4)2SO4的含量为10g、MgSO4的含量为0.4g、CaCO3的含量为6g、玉米浆的含量为2g。）[0134] 该对比例的发酵培养基中采用的组分除将玉米秸秆酶解液替换为等葡萄糖含量的淀粉外，发酵培养基中的其它组分其它均与实施例3-6相同。

[0135] 2、发酵培养

[0136] 该发酵培养中，发酵液的制备方法与实施例4-6相同，具体如下：

[0137] 2.1种子培养

[0138] 将多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527在NA培养基斜面上活化培养后取2－3环接种到500ml三角瓶内的50ml NB培养基中。28℃，26mm振幅，200r/min振荡培养24h作为种子液，准备用于发酵罐发酵培养。

[0139] 2.2发酵培养

[0140] 取50L发酵培养基置于100L全自动发酵罐中，于121℃灭菌20min，冷却后，将2.1所得的种子液接入发酵培养基，接种量（V／V）为10%。培养温度为30℃，通过调节通气量和搅拌转速维持发酵培养基中的溶氧量为30%，发酵过程中自动调节pH为6.8-7.2。培养24小时，结束发酵。取发酵液，测定发酵液中的菌体含量，实验重复三次，结果取平均值。结果表明发酵液中实施例1的多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101的含量为
9
3.66×10cfu/mL，芽孢含量为85%。将发酵液喷雾干燥后（60℃）制粒，得到促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂E。

[0141] 实施例7、促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂促进牡丹种子萌发和牡丹幼苗生长[0142] 种子采收：7月以果皮蟹黄为标准采收凤丹（Paeonia ostii）蓇葖果(安徽省铜陵市顺安镇金山村),置室内阴干至果皮开裂后收集种子，0.5%KMnO4浸泡2h进行消毒得到消毒后的凤丹（Paeonia ostii）种子用于试验。试验地点为上海市松江区上海辰山植物园。

[0143] 多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527菌悬液的制备：将实施例3的促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂A悬浮于无菌水中得到多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527菌悬液，使菌悬液中多粘类芽孢杆菌9
（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527的含量为10cfu/mL。

[0144] 取消毒后的凤丹（Paeonia ostii）种子，用50℃无菌水浸种24h得到浸种后的凤丹（Paeonia ostii）种子，以下简称浸种后的牡丹种子，进行下述种子生根（胚根萌发）实验和发芽（胚芽萌发）实验。种子生根（胚根萌发）实验和发芽（胚芽萌发）实验均重复三次，每次重复设置两种处理，即菌剂组层积处理和对照组层积处理。种子生根（胚根萌发）实验中，每种处理300粒浸种后的牡丹种子。发芽（胚芽萌发）实验中，每种处理选取50粒主根长度≥40mm并且长度一致的生根种子。具体实验方法如下：

[0145] 1、种子生根（胚根萌发）实验

[0146] 菌剂组层积处理和对照组层积处理这两种处理中除生根前预处理方式不同外，其它处理方式完全相同。菌剂组层积处理的生根前预处理如下：将浸种后的牡丹种子置于多9
粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527菌悬液（10cfu/mL）中在25-30℃浸泡1小时，完成生根前预处理。对照组层积处理的生根前预处理如下：将浸种后的牡丹种子在25-30℃置于无菌水中浸泡1小时，完成生根前预处理。然后将完成生根前预处理的种子均进行如下生根培养：将完成生根前预处理的种子与含水量为400%的高温灭菌的珍珠岩（层积基质）按照1：3的体积比混匀后，装入聚乙烯塑料袋均置于10℃-25℃（昼20-25℃,夜10-15℃）进行生根培养。每天观察1次，调查生根时间，生根培养90d调查测定生根率、主根长度、主根长度≥40mm的种子百分率。数据用SPSS软件进行差异显著性分析。

[0147] 其中，以胚根露出种皮的长度为种子长度的1/2为生根。

[0148] 生根率=（L1/L0）×100%；

[0149] L1：生根实验种子中生根种子粒数；L0：生根实验种子粒数。

[0150] 2、发芽（胚芽萌发）实验

[0151] 分别取步骤1的菌剂组层积处理和对照组层积处理这两种处理得到的主根长度≥40mm并且长度一致的生根种子在4℃贮藏21天后，栽植于高10cm装有泥炭和珍珠岩的穴盘中，置于10-25℃温室（昼20-25℃,夜10-15℃）中进行发芽培养成苗，每天观察1次，测定发芽时间，发芽培养90d测定发芽率、苗高、整个牡丹幼苗植株的干重，计算发芽率。数据用SPSS软件进行差异显著性分析。

[0152] 其中，以胚芽露出种皮为发芽。

[0153] 发芽率=（L1′/L0′）×100%；

[0154] L1′：发芽实验种子中发芽种子粒数；L0′：发芽实验种子粒数。

[0155] 结果如表3-表5所示，菌剂组层积处理的生根时间比对照组层积处理提前了10天；菌剂组层积处理的生根率达到95.0%，比对照组层积处理的生根率提高了33.8%；菌剂组层积处理的主根长度为69.0mm，是对照组层积处理的1.68倍；菌剂组层积处理的主根长度≥40mm的种子百分率达到90±0.5%，是对照组层积处理的1.3倍；菌剂组层积处理的发芽时间比对照组层积处理缩短了10天；菌剂组层积处理的发芽率达到99.0%，是对照组层积处理的1.2倍；菌剂组层积处理的苗高是对照组层积处理的1.77倍，菌剂组层积处理的干重是对照组层积处理的2.27倍。说明以多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）CSM1101CGMCC No.8527为活性成分的促进牡丹生长并拮抗病原菌的菌剂显著地促进了牡丹种子的生根（胚根萌发）和发芽（胚芽萌发）和牡丹幼苗的生长。图1显示了菌剂组层积处理和对照组层积处理部分种子生根培养60天的情况。

[0156] 表3、菌剂处理对牡丹种子生根的影响

[0157]

[0158] 注：表中同列的英文字母表示差异显著程度，相同字母的处理间在0.05水平无显著差异，字母不同的处理间在0.05水平有显著差异。生根时间是指第1粒种子生根的时间。

[0159] 表4、菌剂处理对牡丹种子发芽的影响

[0160]处理 发芽时间（天） 发芽率（%）
菌剂组层积处理 26±1a 99.0±0.6a
对照组层积处理 36±2b 81.0±0.2b

[0161] 注：表中同列的英文字母表示差异显著程度，相同字母的处理间在0.05水平无显著差异，字母不同的处理间在0.05水平有显著差异。发芽时间是指第1粒主根长度≥40mm的生根种子发芽的时间。

[0162] 表5、菌剂处理对牡丹幼苗生长的影响

[0163]处理 苗高（mm） 干重（mg）
菌剂组层积处理 122.0±2.0a 501.0±5.0a
对照组层积处理 69.0±2.0b 221.0±3.0b

[0164] 注：表中同列的英文字母表示差异显著程度，相同字母的处理间在0.05水平无显著差异，字母不同的处理间在0.05水平有显著差异。苗高是幼苗地上部分的高度，干重是整个植株的干重，包括根和芽。