大豆根瘤菌与大豆品种共生匹配性研究

大豆与大豆根瘤菌的共生体系是共生固氮的代表,开展根瘤菌与大豆品种的匹配性组合研究,为发挥这一共生体系的固氮效率和指导大豆育种材料的选择等方面均具有重要的实践价值。选取不同种类与来源的大豆根瘤菌代表菌株18株,与11个我国主要的大豆核心种质品种进行共生匹配性试验,测定了其中5个大豆品种与14个根瘤菌所结瘤的固氮酶活性并进行统计分析。结果表明：不同的大豆根瘤菌菌株间存在明显的结瘤固氮差异,快生大豆根瘤菌表现出比慢生根瘤菌更严格的大豆品种匹配性;其中USDA110、USDA110-A、113-2、WHG12、HH103、B16比其他供试菌株表现出广谱的结瘤特性,且USDA110、USDA110-A、113-2、WHG12、DE333、2048菌株形成的根瘤具有较高的固氮酶活性。在供试大豆品种中,商951099、郑92116和北京黑豆表现出较高的结瘤、固氮特性;商951099和郑92116这对材料与所供试18株大豆根瘤菌均结瘤且差异性不明显,而绥农14和绥农20、合丰25和固新野生大豆这两对材料表现出明显结瘤差异性。因此,实践中应根据大豆品种和大豆根瘤菌菌株的匹配性关系,选用共生效果好的菌株接种,或选用与之匹配的大豆种质材料育种,以达到提高共生固氮功效的目的。     

中豆19接种大豆根瘤菌的田间共生效应

1989年在河南省驻马店地区进行田间共生效应试验。选用61A76、113—2、005、2048和TAL—377大豆根瘤菌株接种主栽高产良种中豆19。结果表明,接种能提高根瘤数、根瘤重量、固氮酶固氮活性、地上部生物产量、籽粒产量和蛋白质含量,其中61A76、113—2两菌株和中豆19是高效固氮根瘤菌与高产夏大豆优良共生组合。     

大豆—根瘤菌混交性与亲和性

本文报导了大豆—根瘤菌混交性与亲和性研究结果:1)大豆与根瘤菌共生关系具有混交性。用许多豆科植物根瘤分离的菌株和大豆×花生根瘤菌交互接种,都在大豆上混交结瘤。大豆甚至比花生容易感染结瘤。2)大豆—根瘤菌仍具有很强的专一性,表现在有效性(固氮)方面,而并不是在侵染力(结瘤)方面。不同品种—菌株组合存在亲和性和非亲和性。供试适合于春、夏、秋播的4个南方推广品种中,“太兴黑(春豆)—根瘤菌”表现广谱亲和性;而““矮脚早(春豆)—根瘤菌”表现特异非亲和性,与Hup正、负菌株和血清型为123的等菌株共生不亲和,但与几个快生型菌株共生,表现中度亲和。本文讨论了怎样提高大豆—根瘤菌共生固氮作用,提高大豆产量的问题和研究大豆固氮生态、资源及固氮育种、遗传意义,提出了关于根瘤菌选择及其菌剂生产应用的建议。     

快生型大豆根瘤菌QB113的共生固氮及其对大豆的增产效果

从东北地区分离的快生型大豆根瘤菌QB113(fast-growing R.japonicum QB113)在酵母——甘露醇液体培养基上生长时,世代时间为3.22小时,代谢过程产酸,生理生化特性与国内外报导的快生型大豆根瘤菌相类似。我们首次报导了快生型大豆根瘤菌对栽培大豆表现的良好共生固氮能力和增产效果。在实验室的无菌水培实验中,铁丰18大豆接种QB113,种子产量比不接菌的对照提高121.7％,比接种快生型大豆根瘤菌USDA193的提高55.5％,比接种慢生型大豆根瘤菌61A76的提高9.1％,在黑龙江省莞达山南麓(白浆土地区)、北麓(黑土地区)的田间小区试验和大面积(20公顷)试验中,对黑农26、合丰25、82—7799—2大豆进行同样的接菌处理,接种QB113的种子产量比对照分别提高8.6％、10.0％和15.7％。结果说明快生型大豆根瘤菌QB113是可以与栽培大豆品种形成有效共生的。并且,在生产应用中具有一定的价值和可观的前景。     

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％。     

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     

快生型大豆根瘤菌田间共生效应试验报告

由温室盆栽试验选出的三株快生型大豆根瘤菌株2053、2057、2058,在田间小区试验中,与黑龙江省3个大豆品种共生良好。无论在产量、大豆品质、植株干重、百粒重以及根瘤量等生物学性状都超过或相当于美国生产菌株。61A76。用2053、2057、2058接种早熟品种合丰29号,分别比对照增产14.9％、10.3％和15.1％,而61A76仅比对照增产3.3％。本研究指出了快生型大豆根瘤菌在农业生产应用方面的前途。     

大豆根瘤菌接种效应及竞争结瘤能力分析

为了筛选获得竞争结瘤能力强且对大豆生长发育、产量有积极影响的大豆根瘤菌菌株,以前期分离、鉴定、纯化的10株根瘤菌菌株为材料,对高匹配性大豆品种进行了田间接种试验。于大豆盛花期测定根瘤菌的结瘤数量及固氮酶性能。同时,对接种供试菌株及分离获得的根瘤菌菌株进行BOX-PCR并比较不同菌株之间的BOX分子指纹图谱,以此获得供试菌株的田间占瘤率。于成熟期测定大豆的主要生育特征、产量构成因子。结果表明:大豆接种根瘤菌后在整个生长期,叶片表现为颜色深绿,质地鲜嫩;根瘤菌可以显著促进大豆根系结瘤,增加单株根瘤数目。接种处理I4(即接种菌株112-1)的单株根瘤数最多,比不接种对照处理I0多32.95%,差异显著。接种根瘤菌处理的根瘤干重均显著低于不接种对照处理。其中,接种处理I4的根瘤干重最高。接种处理I6的固氮酶活性最高,与接种处理I4之间差异不显著;接种菌株的占瘤率为10%~90%,占瘤率变化幅度较大,平均占瘤率为50%。I4处理占瘤率最高为90%,I6处理(即接种菌株113-1)的占瘤率次之,为75%;菌株占瘤率与单株根瘤数呈极显著的正相关(r=0.82**),单株瘤干重与菌株占瘤率、单株根瘤数、固氮酶活性均呈现负相关(r=-0.387,r=-0.50,r=-0.13);I6处理株高最高,I4处理次之,两处理之间差异并不显著;I2、I4、I6处理的单株荚数、单株粒数相对较高,3处理之间差异并不显著;I4处理的大豆百粒重均显著高于其它菌液处理。根据接种根瘤菌对大豆结瘤固氮性能、产量等方面的影响,结合各根瘤菌株的竞争结瘤能力,筛选获得适于黑龙江哈尔滨地区大豆生产有广阔利用价值的高效大豆根瘤菌株112-1和113-1。     

快生型大豆根瘤菌G113的几个共生特性

快生型大豆根瘤菌G113是从吉林省、公主岭黑土上生长的野生大豆G3的根瘤中分离获得。野生大豆G3在有快慢生型大豆根瘤菌同时存在时,选择G113和其共生。G113菌株和吉林20大豆共生优于轻碱土中的土著大豆根瘤菌。因此在轻碱土上、吉林20大豆接种G113菌株有增产趋势。     

快生型大豆根瘤菌共生有效性研究

作者从收集到的大量快生型大豆根瘤菌中选择固氮效果较高的5株菌株,分别接种在跃进5号、山宁2号、鲁豆4号三个夏大豆品种上进行沙培和田间试验。结果表明,快生型大豆根瘤菌的竟争力和结瘤能力比慢生型强;与其共生的大豆植株干物重和蛋白质含量,快生型除15067较高外,其余和慢生型接近;接种快生型菌的大豆增产18.2～31.4％,接种慢生型菌增产7.9～12.8％。     

接种三株不同类群的大豆根瘤菌的共生有效性的研究

本试验选择了快型、慢型和超慢型三个不同类群的大豆根瘤菌接种同一大豆品种,测定和比较了三类共生体从苗期至盛花期的干重、全氮量瘤重和固氮酶活性。证明了三株菌与大豆品种‘合丰29’均能形成有效共生。其中以113-2表现最好;2070次之。快生型菌株2058由于结瘤迟缓量少而影响共生体的早期发育,致使固氮效率低。     

不同施肥方法对大豆结瘤固氮和产量的影响

本试验采用乙炔——乙烯还原法(Hardy等人1968)使用SP—2305型气相色谱仪研究了不同施肥方法对大豆结瘤固氮和产量的影响。其主要结果如下:1、大豆施肥必须考虑大豆共生固氮的特点,施肥既能促进根瘤的发育发挥其固氮能力,又能给大豆补充营养。2、在当前生产条件下,种肥每亩施磷5～10斤于种籽下3～5厘米时,据大豆根瘤菌的固氮酶活性测定,大豆生育期的单株固氮量较对照增加61.4％,达到了“以磷增氮”的效果。增产7.9～14.9％。因此,大豆增产重视磷肥的施用是必要的,在缺磷的土壤上效果更显著。3、氮素作追肥,亩追施氮7斤于垅侧开沟深施复土和结荚鼓粒期叶面喷氮肥,亩施尿素1.5～2斤加水60～80斤。氮素主要抑制大豆主根根瘤的发育,对侧根根瘤的发育是促进的,单株根瘤数比对照高16.2～67.6％,单株根瘤重增加4～14.9％,增产10.1～13.1％。结荚鼓粒期叶面喷氮肥,增产4.3～5.9％。     

大豆一根瘤菌的固氮作用

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秀超过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64．3％，人工接种根瘤菌（113－2），春豆中高效固氮者占40．9％，夏豆占53．6％，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5mM NH3^-条件下结瘤的品种。     

采用gfp和rfp基因标记评价大豆根瘤菌竞争结瘤能力

采用二亲本接合方法,将绿色荧光蛋白基因(gfp)或红色荧光蛋白基因(rfp)分别导入与大豆品种中黄13相匹配的快生根瘤菌Sinorhizobium fredii SR25a、S.fredii USDA205、与慢生根瘤菌Bradyrhizobium japonicum 4222、B.japonicum 4230和B.japonicum 4534菌株中,得到6株标记成功的菌株,并检验标记菌株的外源基因在培养条件下和共生条件下的稳定性,以及对菌株结瘤性能的影响.进一步将带有不同荧光蛋白基因的供试菌株按等密度等体积配成9组,通过蛭石盆栽试验评价菌株的竞争结瘤能力.结果表明:外源基因能够遗传稳定,且不影响共生结瘤固氮行为,该标记方法可用于评价菌株竞争结瘤能力;慢生大豆根瘤菌的竞争能力明显高于快生大豆根瘤菌,其中慢生大豆根瘤菌B.japonicum 4534竞争能力最强,其占瘤率比慢生菌株B.japonicum 4230和B.japonicum 4222分别高出35%和90%.结果证明gfp和rfp双标记技术为根瘤菌竞争结瘤能力评价提供了直观、简便、准确的检测手段.     

一株耐干燥大豆根瘤菌菌株的筛选与固氮效果评价

为解决干燥环境致使大豆种子根瘤菌包衣后根瘤菌快速死亡,降低根瘤菌使用效果,极大程度限制根瘤菌应用的问题,本研究以分离自我国不同大豆主产区的100株大豆根瘤菌为供试材料,选用目前广泛使用的商业化菌株Bradyrhizobium diazoefficiens USDA110和Bradyrhizobium japonicom USDA6为参比菌株,采用玻璃珠干燥法和蛭石盆栽试验,筛选耐干燥且生物固氮性能优良的大豆根瘤菌菌株,并对菌株进行耐干燥筛选和固氮性能评价。玻璃珠干燥法筛选试验结果显示:经过24 h干燥后,根瘤菌菌株5873在玻璃珠上的存活率达到0.44%,显著高于其它菌株,表明该菌株能够耐受干燥胁迫。经16S rDNA序列系统发育分析和ANI计算,初步确定菌株5873属于日本慢生大豆根瘤菌(B.japonicom)。进一步采用蛭石盆栽试验验证菌株5873的共生匹配性和与大豆品种宿主的选择性,并评价其结瘤固氮效果。结果显示:菌株5873与供试的9个大豆品种都能结瘤,表明该菌株具有广谱的结瘤匹配性。其中滇豆5号、徐豆18和冀豆17接种根瘤菌5873后,大豆植株的干重、全氮含量、叶绿素含量与不接种对照相比均显著提高,表现出明显的促生效果。本研究筛选获得一株耐干燥且生物固氮能力优良的大豆根瘤菌菌株5873,可作为根瘤菌包衣专用菌种,也为大豆根瘤菌包衣技术在黄淮海和南方地区的应用提供了菌株资源保障。     

江苏省大豆根瘤菌优良菌系筛选

接种与大豆品种相适应的大豆根瘤菌能充分发挥共生固氮作用,提高大豆产量。为选择适合江苏省栽培的各大豆品种的高效根瘤菌菌系,1933—1985年用从国内外引进的十五个大豆根瘤菌菌系,分别在十三个县廿一个试验点,在春豆品种和秋豆品种上进行田间小区评比试验。通过结瘤率、根瘤固氮活性和产量的测定,确定菌系与大豆品种间共生的适应性。 经过连续三年的重复试验,选出Tal377、005和E84三个菌系为增产效果显著的优良菌系。Tal 377和005两个菌系与各春豆品种和秋豆品种有较广泛的适应,并与土著菌系有较强竞争力。E84则在秋豆品种上表现良好效果。     

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。     

减氮、加菌、改善土壤物理性状提高大豆固氮能力

氮是大豆生长必须的营养元素之一。大豆是豆科作物,具有共生固氮能力,据估算东北黑土区大豆共生固氮潜力在150～200kg/hm2之间,同时大豆的共生固氮能力受多种因素的影响。土壤中的根瘤菌对氮的响应表现为使用过多的氮肥会抑制根瘤菌的繁殖生长,但少量地使用化肥有利于提高大豆的共生固氮能力。改善土壤物理性状能够增加土壤中的根瘤数量,进而提高大豆的共生固氮能力。基于上述事实我们提出了"减氮、加菌、改善土壤物理性状"的模式,该模式将大豆产量提高了15.3%,氮肥节约了33.3%。     

黄淮海地区优良大豆根瘤菌株的筛选与接种方式研究

采用蛭石盆栽和土壤盆栽试验,从黄淮海3省11个地区的22株大豆根瘤菌中筛选与大面积种植的大豆品种阜豆9765相匹配的优良菌株,并在田间进行了根瘤菌3种接种方式的效果比较试验.以根瘤菌结瘤数量、植株干重、植株全氮量和占瘤率为指标,通过蛭石盆栽试验初筛获得与阜豆9765共生匹配效果好的根瘤菌6株;进一步的土壤盆栽复筛结果表明:菌株Bradyrhizobium japonicum 4302和Sinorhizobium fredii 4822在结瘤能力、固氮能力和竞争能力方面强于其它4株根瘤菌,说明B.japonicum 4302和S.fredii4822具有良好应用前景.在田间进行的根瘤菌拌种、喷施和种下接种的3种接种方式小区试验中,拌种处理在大豆植株干重、植株全氮量、占瘤率和产量等方面均显著高于另2个处理和对照,说明大豆根瘤菌的拌种方式更适用于黄淮海地区大豆种植.     

春大豆接种根瘤菌的增产效果

豆科植物通过与根瘤菌实现共生固氮,根瘤菌的优劣,决定着它们共生发育的好坏、固氮量的多少及大豆产量水平。 1980—1981年,在中国农科院油料所、土肥所微生物室的帮助下,分别在我省宜春、赣南、上饶、抚州四地区的十个县进行了大豆根瘤菌的应用试验以及1.2万亩大面积示范。试验结果如下: