接种根瘤菌菌根菌对大豆氮磷营养的影响

大豆开花以前主要是吸收利用土壤氮和肥料氮,开花后则以共生固氮为主,到成熟期共生固氮占总氮量60％以上。不同大豆品种对接种的根瘤菌株表现为不同的选择适应性。接种根瘤菌可提高大豆生物产量、籽粒产量、蛋白质含量,接种菌根菌可促进磷的吸收,提高植株和籽粒P_2O_5含量及磷肥利用率。中豆19—61A76根瘤菌—G.masseae菌根菌联合共生体最佳,田间共生固氮能力、亩产和蛋白产量分别提高20％、17.8％和33.8％。     

苗期施氮对大豆生长发育及产量的影响

大豆的氮素营养来源主要是根瘤菌共生固定大气中的氮和土壤供氮(包括施氮肥)。然而大豆播种后的一个月内共生固氮量甚微,且我国不少地区农田土壤缺氮。在缺氮的土壤条件下,如果早期不施氮肥,往往出现大豆氮素饥饿,营养生长势弱,并导致整个生育期间植株矮小,叶片发黄,光合作用效率不高,产量很低。配合其它肥料施用适量     

高产高蛋白大豆与高效固氮根瘤菌和菌根菌最佳联合共生体筛选

大豆——根瘤菌——菌根真菌联合共生对大豆生产具有重要意义,接种根瘤菌能扩大氮肥来源、接种菌根真菌有助于作物从土壤中吸取更多的磷素,应用这两项生物技术可改善大豆氮磷营养、提高土壤肥料利用率,是作物走向自身从空中取氮,向土壤索磷的新方向。 土壤中存在着大量的土著根瘤菌和菌根真菌,要选择高效根瘤菌和菌根菌与之共生,     

大豆共生固氮能力对土壤无机氮浓度的响应与调控

通过对国内外大豆共生固氮总量及占大豆一生需氮量的比例,以及大豆共生固氮能力对土壤无机氮浓度的响应的综述,提出了如何提高大豆共生固氮能力的途径。明确了协调土壤环境氮浓度和大豆根瘤固氮之间的关系,是充分发挥大豆共生固氮潜力和提高产量的关键所在。     

豆科作物氮素高效利用机制研究进展

工业氮肥的使用一定程度上满足了农作物高产的需求,但过量施用带来严重的环境生态问题,如何利用生物固氮提供的绿色高效氮素部分代替工业合成氮肥是当前研究的热点。虽然共生固氮体系效率较高,但肥料氮和根际微生物群落可能对结瘤固氮体系的利用产生消极影响。为此,本文从制约共生固氮体系高效利用的关键因素,即土壤有效氮含量及根际微生物群落入手,梳理了豆科植物-根瘤菌共生体系的建立及其对外源氮的响应以及根际微生物群落与根瘤菌共生效率的关系,总结分析了氮素高效利用的生理分子机制,通过优化调控技术提高氮素利用率,为豆科作物氮素高效利用提供理论支持。     

大豆结瘤固氮的分子生理研究

有关豆科作物共生固氮的研究已有170 a的历史。而豆科结瘤固氮的分子生理研究,仅仅是最近30 a的事情。从影响大豆结瘤固氮的生理因子角度,评述了豆科作物的结瘤自动调控机制,进一步在分子水平上阐述了生长素、硝态氮、黄酮类等生理调控物质对大豆结瘤固氮的影响。生长素调节根瘤菌侵染位点和根瘤形成后的生长;可通过控制结瘤的角度来减少土壤硝态氮对大豆结瘤固氮能力的抑制;黄酮类物质在根瘤发育和结瘤基因诱导中起重要作用;乙烯抑制结瘤信号的前期过程,调整根瘤形成的空间分布。详细、系统地从作物-微生物之间关系出发,研究引起豆科作物根瘤形成和固氮系统的整体信号传导、蛋白和代谢过程,是未来大豆共生固氮分子生理研究应该注重的方向。     

应用~(15)N对大豆共生固氮的研究

用A_N值法测定了吉林省三种主要土壤(白浆土、黑土、淡黑钙土)上和14个大豆品种在黑土上的大豆—根瘤菌共生固氮量。查明大豆从空气中固定的氮量占植株全氮产量的50—70％,以黑土为最高,淡黑钙土最低。在黑土上,每公顷约可固氮98公斤。在施用大量有机肥条件下,淡黑钙土上的固氮百分率也显著提高。说明土壤基础肥力对根瘤固氮起重要作用。不同大豆品种的固氮量差异很大,在45公斤—100公斤/公顷之间。说明选育高固氮品种的潜力很大。除固氮外,大豆可通过根、叶,每年向每公顷土壤归还氮素26公斤,针对重玉米轻大豆的现状,通过和玉米比较,从粮食品质、产品价格、节约化肥(能源)、培养地力等方面,讨论了发展大豆的经济效益,建议在白浆土地区大豆面积恢复到30％,黑土地区20％,淡黑钙土地区10％,1990年前全省增加大豆440万亩。由固氮和节约氮肥共计相当标准氮肥15.1万吨。可获总经济效益近两亿元。     

大豆-根瘤菌的固氮作用

报道了我国主要大豆产区根瘤菌和寄主品种固氮资源的分布、主要类型、固氮作用。我国多年连续种植的大豆的田块 ,根瘤菌菌数每克干土一般超过 10 4 个 ,大部分零星隔年种植和不常种植大豆的田块根瘤菌数每克干土低于 10 4 个。多数根瘤菌土著者能与大豆栽培品种有效结瘤 ,但主要是中、低效固氮者。在自然条件下 ,供试的春大豆中高效固氮者占 31.7% ,供试的夏大豆高效者占 6 4.3% ;人工接种根瘤菌 ( 113 - 2 ) ,春豆中高效固氮者占 40 .9% ,夏豆占 5 3.6 %。我国的栽培大豆是较好的耐高氮共生固氮资源 ,评价出 2个在 5mMNO-3 条件下结瘤的品种。     

根瘤菌与烯效唑互作对大豆生长及固氮的影响

以根韦氏中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii)和埃尔坎慢生根瘤菌(Bradyrhizobium elkanii)为研究材料,以0.001~100 mg·L~(-1)浓度的烯效唑培养两种根瘤菌,探究烯效唑对根瘤菌生长的影响。结果表明:供试烯效唑浓度范围内大于10 mg·L~(-1)时抑制根瘤菌数量,烯效唑浓度为1 mg·L~(-1)时对根瘤菌数量具有促进作用。大豆以1 mg·L~(-1)浓度烯效唑浸种,每2.5 kg土壤拌有30 m L对数生长期的根瘤菌菌液,在花荚期测定大豆叶片与根系的SOD、POD、CAT酶活力、丙二醛含量(MDA)及大豆根系酰脲含量,确定根瘤菌与烯效唑互作对大豆生长及共生固氮的影响。结果显示:与根瘤菌处理相比,根瘤菌与烯效唑互作可降低大豆植株中MDA含量达40%~60%,提高大豆根系酰脲含量达5%~8.4%,但对测定的3种酶活性影响不显著。试验结果证实了根瘤菌与烯效唑互作可提高大豆固氮能力,降低MDA含量。     

大豆固氮作用

改善豆科作物与根瘤菌之间的共生固氮关系,以提高大豆的产量。美国贝尔茨维尔细胞培养和固氮实验室的植物遗传学家迪汶(Thomas E.Devine)提出,向生产者提供一些大豆品种,要求这些品种只对筛选的高效根瘤菌株有感染力。 迪汶指出:目前已有几个固氮能力比自然菌株或大豆田里的土著菌株强的根瘤菌     

Research status of soybean symbiosis nitrogen fixation

Soybean (Glycine max) is one of the most important economic legume crops with largest planting area, and is also an important oil crop, as well as food and feed material. Soybean-rhizobia symbiosis plays important roles in plant cultivation and fertilizer application. However, there are many problems in agricultural application of soybean symbiotic nitrogen fixation. In this review, we summarized three restriction factors (host specificity, low nitrogen fixation efficiency and abiotic stress) and discussed research progresses of these factors. Clarification of host specific mechanism will help to select and apply rhizobia inoculants. Both maintaining high nitrogenase activity and delaying nodule senescence can improve the efficiency of symbiotic nitrogen fixation. Abiotic stress-tolerant rhizobia can improve the abiotic stress tolerance of soybean. Breeding stress tolerant genotypes of soybean and rhizobia, obtaining correlated genes are the common strategies to improve soybean symbiotic nitrogen fixation under extreme conditions. Regulatory mechanisms of these restriction factors are still poorly understood and needs further clarification.     

Relay-intercropping soybean with maize maintains soil fertility and increases nitrogen recovery efficiency by reducing nitrogen input

Optimized nitrogen(N)management can increase N-use efficiency in intercropping systems.Legume-nonlegume intercropping systems can reduce N input by exploiting biological N fixation by legumes.Measurement of N utilization can help in dissecting the mechanisms underlying N uptake and utilization in legume-nonlegume intercropping systems.An experiment was performed with three planting patterns:monoculture maize(MM),monoculture soybean(SS),and maize-soybean relay intercropping(IMS),and three N application levels:zero N(NN),reduced N(RN),and conventional N(CN)to investigate crop N uptake and utilization characteristics.N recovery efficiency and 15N recovery rate of crops were higher under RN than under CN,and those under RN were higher under intercropping than under the corresponding monocultures.Compared with MM,IMS showed a lower soil N-dependent rate(SNDR)in 2012.However,the SNDR of MM rapidly declined from 86.8%in 2012 to 49.4%in 2014,whereas that of IMS declined slowly from 75.4%in 2012 to 69.4%in 2014.The interspecific N competition rate(NCRms)was higher under RN than under CN,and increased yearly.Soybean nodule dry weight and nitrogenase activities were respectively 34.2%and 12.5%higher under intercropping than in monoculture at the beginning seed stage.The amount(Ndfa)and ratio(%Ndfa)of soybean N2 fixation were significantly greater under IS than under SS.In conclusion,N fertilizer was more efficiently used under RN than under CN;in particular,the relay intercropping system promoted N fertilizer utilization in comparison with the corresponding monocultures.An intercropping system helps to maintain soil fertility because interspecific N competition promotes biological N fixation by soybean by reducing N input.Thus,a maize-soybean relay intercropping system with reduced N application is sustainable and environmentally friendly.     

大豆NRT1.2同源基因的生物信息学分析

AtNRT1.2已被证明在模式植物拟南芥中作为低亲和硝酸根转运蛋白参与硝态氮的吸收。为研究其编码基因在大豆中的同源基因,进一步挖掘大豆中参与调控共生固氮的候选基因并为开展其功能研究奠定基础,本研究利用Phytozome、ProtParam、TAIR和SoyBase数据库以及GSDS、TMpred Server、ClustalX 2.1和MEGA 7.0软件,对NRT1.2在大豆中的6个同源蛋白的系统进化关系、基因序列、氨基酸序列、跨膜结构以及表达模式进行生物信息学分析。系统进化分析发现GmNRT1.2a、GmNRT1.2b、GmNRT1.2c和GmNRT1.2d与菜豆和苜蓿等豆科植物的NRT1.2亲缘关系较近。氨基酸序列比对分析发现GmNRT1.2a和GmNRT1.2b相似度较高,且GmNRT1.2s都含有类似的跨膜结构。在表达模式方面,SoyBase的数据显示GmNRT1.2s同源基因的表达存在较明显差别,GmNRT1.2a和GmNRT1.2b在大豆根及根瘤中表达较高。以上生物信息学分析结果暗示GmNRT1.2s可能在参与硝酸盐吸收的同时也介导大豆共生固氮过程。本研究结果为深入探究GmNRT1.2s在氮吸收与共生固氮协同调控大豆氮素供给的分子机制方面提供了一定的数据支持。     

外源褪黑素对高氮下大豆氮代谢及生长发育的影响

过量的氮素供应会对大豆体内氮代谢及生长发育水平产生一系列的不良影响。因此，探索相应的补救措施具有十分重要的科学与实践意义。为此，本试验针对外源褪黑素对高氮环境下大豆氮代谢活动及整体生长发育的调控作用开展相关研究，分别采用7.5 mmol·L-1（对照组）和15 mmol·L-1（高氮组）的铵态氮作为唯一氮源，于大豆V3期进行100 μmol·L-1褪黑素的喷施处理。研究结果表明，外源褪黑素提高了高氮环境下大豆根系及根瘤的发育水平，并通过增强氮同化过程中谷氨酰胺合成酶等关键酶的活性，提高了氮代谢水平。此外，褪黑素还诱导了叶肉细胞内抗氧化酶活性的进一步升高，降低了膜脂过氧化程度，使光合等碳代谢能力也得到了相应的缓解。因此，褪黑素的施用有利于高氮环境下大豆碳、氮代谢平衡的恢复，进而促进各部分干物质的积累，缓解高氮对大豆生长发育的不利影响。     

淹水大豆的生长与固氮研究

试验于1989年7月至10月在泰国清迈大学农学院多熟制研究中心的农业试验场进行。在淹水栽培与常规栽培条件下,对二个大豆品种SJ5和NW1的生长与产量、根瘤生长与固氮率和固氮量及其对增施每公顷50kg氮素肥料的反应进行测定。结果表明,淹水能促进根瘤生长,增加固氮率、比常规栽培法多固定氮素44％以上。但是淹水栽培法对干物质和产量的增加并不显著。增施氮肥能防止淹水初期的植株落黄现象,但抑制根瘤生长和固氮。     

Drought tolerance and yield increase of soybean resulting from improved symbiotic N2 fixation

Drought is by far the most important environmental factor contributing to crop yield loss, especially in soybean [Glycine max (L.) Merr.] where symbiotic fixation of atmospheric nitrogen (N₂) is sensitive to even modest soil water deficits. Decline of N₂ fixation with soil drying causes yield reductions due to inadequate N for protein production, which is the critical seed product. In this paper, we present a combined physiological and breeding research effort to develop soybean lines that have diminished sensitivity of N₂ fixation to drought. A preliminary physiological screen was used to identify lines that potentially expressed N₂ fixation drought tolerance. One hundred progeny lines derived from a cross between Jackson, a cultivar proven to have N₂ fixation tolerance to drought, and KS4895, a high-yielding line, were tested in the screen. Seventeen lines were identified for subsequent yield trials in moderate- and low-yielding rainfed environments. Two lines, found to have higher yields than commercial checks in these environments were then tested in the greenhouse for their N₂ fixation activity in drying soil. Nitrogen fixation activity was found to persist at lower soil water contents than exhibited by the sensitive parent. These two soybean lines offer a genetic resource for increased yields under rainfed conditions as a result of decreased sensitivity of N₂ fixation to water deficit.     

大豆硫营养

水培矮脚早大豆研究表明；大豆生育适宜的硫量为０．１ｍＭｏｌ．Ｓ．Ｌ＾－１，能促进干物质积累。不同硫水平营养器干物质分配率（ＰＲＤＭ）均是成熟期低于前期。种子中ＰＲＤＭ与硫量负相关。器官中硫含量高低依种子，叶，茎，根，荚皮顺序递减。硫有促进共生固氮功能，荚期茎部酰脲及酰脲丰度以０．５ｍＭｏｌ．Ｓ．Ｌ＾－１处理最高。缺（低）硫处理器官酰脲与硝态氮增加。花期功能一非功能叶全硫量分别低于０．１２％，０．０     

8株优良大豆根瘤菌与不同地区27个大豆主栽品种的匹配性研究

大豆是我国重要的油料作物和高蛋白粮饲兼用作物,具有与根瘤菌共生固氮的能力。近十几年来,我国大豆品种更新快,导致大豆根瘤菌株与新品种匹配能力差、接种效果不明显。筛选与主栽大豆品种匹配性好、固氮效率高的广谱性优良菌株,可为针对性的施用大豆根瘤菌接种剂提供菌种资源和方案。选取本实验室前期分离保存的6个优良快生型大豆根瘤菌株和2个慢生型大豆根瘤菌株,在砂培盆栽条件下与不同地区的27个大豆主栽品种进行匹配试验。测定分析了植株地上部分生物量、高度、根瘤数量、根瘤生物量和根瘤固氮酶活指标。结果表明:不同大豆根瘤菌之间结瘤固氮能力存在极显著的差异;供试根瘤菌均能够与国内24个大豆品种结瘤,广谱性较好;植株地上部分高度、根瘤数量、根瘤生物量和根瘤固氮酶活与地上部分生物量呈显著相关;大部分接种根瘤菌后的植物生物量显著高于CK;HN01、GR3、HH29、HH103匹配性和固氮效率均不逊色于USDA110,具有在东北地区、黄淮海地区、长江流域、东南地区推广的潜能;从品种来看,中豆39、BD2、天隆1号与8株供试大豆根瘤菌的匹配接种表现出高生物量特点。此外,本文还筛选出大豆-大豆根瘤菌的表型最佳匹配组合中豆39-GR3,适合长江流域地区;同样筛选到东北地区、黄淮海地区、东南地区最佳匹配组合,分别是HN01-辽豆14、HN01-徐豆14、HN01-BD2。本文初步建立了优良根瘤菌与大豆主栽品种的匹配关系,为在田间试验中进一步筛选和应用这些优良菌株提供了材料和指导。