产聚谷氨酸菌株发酵液可促进玉米幼苗地上部分生物量提高40.7%，并显著提升玉米幼苗抗旱性

聚谷氨酸产生菌的分离

采用平板培养法，从3种不同的纳豆样品和1种豆豉中分离、纯化，初筛得到6株生长迅速并且能够拉丝的菌株。经过摇瓶发酵复筛得到表观黏度较大的菌株2株（表1）其中Y2和P1产聚谷氨酸稳定，产量可达6g/L和6.59g/L。

菌株发酵产物的鉴定

将水解后的溶液稀释4倍，在190-600nm的波长下进行紫外扫描，与聚谷氨酸标准品进行对比（图1）样品水解液与聚谷氨酸标准品在264nm处均出现吸收峰，因此可以确定为发酵产物由谷氨酸聚合而成。此外在218nm处出现吸收峰，据资料显示聚谷氨酸的吸收峰为216nm，由紫外扫描的光谱图鉴定菌株P1与Y2的产物为聚谷氨酸。

利用质谱一同位素内标法检测水解液中50种常见氨基酸的组成及含量（图2）。P1和Y2水解液中谷氨酸含量分别占92.63%和95.48%，因此可以确定菌株发酵液的主要产物为谷氨酸聚合而成的高分子聚合物聚谷氨酸。

菌株的鉴定

生理生化特征

对P1和Y2菌株进行了部分生理生化鉴定，并使用BiologGENIII鉴定板进行菌株碳代谢情况的测定，得到P1和Y2菌株可以水解淀粉。

16SrRNA鉴定

从菌株基因组内扩增出1500bp的单一条带，经测序确定16SrRNA基因序列。序列与NCBI数据库中的16SrRNA序列进行BLAST比对分析。比对结果表明，NCBI数据库中与菌株Y2与P1相似度较高的菌株均属于枯草芽孢杆菌，利用MEGA软件，将Y2与P1菌株16SrRNA序列与GenBank数据中已知菌株的序列进行比对，结果（图3）确定Y2和P1菌株为枯草芽孢杆菌。

聚谷氨酸发酵液对土壤保水性能分析

为检测菌株聚谷氨酸发酵液对土壤的保水性，将聚谷氨酸发酵液加到干土中，40°C恒温蒸发30h，加聚氨酸发酵液的样品土壤失水率始终低于加蒸馏水的样品，蒸发3h各处理组失水率基本一致，分别为8.06％、7.57％和7.5％，这可能是由于泥土表面的水分相对比较均匀的蒸发。

到第6h发酵液处理组的失水率明显低于对照组，P1聚谷氨酸发酵液、Y2聚谷氨酸发酵液与蒸馏水的失水率分别为16.93％、17.47％和20.61％（图4）；到第20h处理组与对照组差异减小，各处理组失水量基本不变。

聚谷氨酸发酵液对玉米苗期抗旱性作用

结果表明，与对照组相比，聚谷氨酸发酵液Y2处理可提高玉米幼苗的株高及生物量，但提高幅度小于聚谷氨酸发酵液P1。

P1处理使玉米幼苗株高与最大叶面积显著增加；地上与地下生物量分别提高40.70％与19.59％，差异达到显著水平（P<0.05）（表3）。由此可见，聚谷氨酸发酵液P1可增强玉米幼苗的抗旱性，同时对其生长具有良好的促进作用。

聚谷氨酸发酵液对玉米幼苗根际土壤理化性质的影响

结果（表4）表明，聚谷氨酸发酵液处理对土壤pH和电导率基本无影响。处理组与对照组的pH在7.3-7.4左右，为中性。P1处理组的电导率略高于对照组和Y2处理组，但差异不显著。

两株聚谷氨酸发酵液P1和Y2处理的土壤含水率分别为9.08％和9.18％均高于对照组土壤，差异达到显著水平（P<0.05）由此可知，聚谷氨酸发酵液的施加减缓土壤中水分的蒸发，缓解干旱胁迫对玉米幼苗的危害。

聚谷氨酸发酵液对玉米幼苗根际土壤微生物代谢多样性的影响

采用BiologECO微平板技术检测了土壤微生物的代谢多样性，平均颜色变化率表征微生物群落碳源利用率，反映了土壤微生物活性、微生物群落生理功能多样性。

连续10d每隔24h测AWCD，从图5中可以看出，AWCD随培养时间的延长而提高，不同处理都表现出在开始的24h变化不大，而在第24-72h内快速升高，随后持续缓慢地升高直到实验结束。不同处理AWCD的变化情况基本一致，表明聚谷氨酸发酵液的施加对碳代谢微生物的影响较小。

Shannon指数的结果（表5）表明，施加菌株P1的聚谷氨酸发酵液，玉米根际土壤微生物群落多样性呈增加趋势，施加菌株Y2的聚谷氨酸发酵液处理多样性降低，然而施加发酵液处理与对照组相比并没有显著性差异。

Pielou和Mclntosh指数的结果显示，P1处理的微生物均匀度最高；与处理组相比，加Y2聚谷氨酸发酵液略降低土壤微生物的均匀度。Simpson指数较多反映群落中常见的物种，本研究中与对照水处理相比，P1与Y2处理没有显著差异（P>0.05），可见施加菌株的聚谷氨酸发酵液对土壤中常见微生物的多样性和均度没有显著影响。

1.  从纳豆和豆豉中分离出的两株枯草芽孢杆菌聚谷氨酸产生菌，其发酵液能有效提高土壤的持水性。

2.  在中度干旱条件下，这些发酵液显著提升了玉米幼苗的抗旱性、株高、叶面积和生物量，表现出良好的保水性能。特别是菌株P1的发酵液，能够使玉米幼苗的地上部分和地下部分生物量分别提高40.70%和19.59%。

3.  BiologECO分析显示，添加这些聚谷氨酸发酵液对土壤中常见微生物群落的代谢多样性和均度没有显著影响，证明了其安全性。

因此，本研究中的聚谷氨酸发酵液是一种安全有效的生物保水剂，具有在田间生态系统中增强土壤保水性和植被抗旱能力的潜力。