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％。     

大豆等豆科植物快生型根瘤菌的分离比例、质粒类型及共生反应

本文对大豆、野大豆、花生、大翼豆等寄主植物的根瘤菌进行分离鉴定。结果表明,从几种寄主根瘤中分离出的快、慢生型菌株大约各占一半。在供试寄主植物上表现有效共生的菌株比例,慢生菌大于快生菌。大豆快生型菌株的质粒类型具多样性,按质粒图可分为26组。10种不同质粒类型代表菌株与太兴黑豆(与慢生菌广谱有效共生)有选择性地有效结瘤固氮,而与矮脚早(与慢生菌特异性有效共生)非选择性地有效结瘤固氮。     

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。     

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.     

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。     

快生型大豆根瘤菌的理化特性和共生效应

从辽宁分离的快生型大豆根瘤菌在柠檬酸盐培养基上表现出两种类型。12株中7株在柠檬酸盐培养基上不生长,5株生长良好。但生长速度比A.tumefaciens慢些。所有菌株都不产生3-酮基乳糖。在石蕊牛奶上除1株以外,都产生血清环,3株产酸,8株产碱1株不明显。在耐盐方面一般能耐0.3 M—0.4MNaCl,而能利用柠檬酸盐的菌株有4株能耐0.45 M Nacl的浓度。这些菌株和我国的栽培大豆品种铁丰18、开育8号、77—153等品种都能进行有效共生。但在干重、植株含氮量上均显著低于慢生型大豆根瘤菌。快型菌株和铁丰18、开育8号亲和性较好、77—153较差。111、121、123 A分别接在豇豆(北京红)和绿豆(D0245—1)、上,除111外其余两株都结瘤并有固氮酶活性。所有结瘤试验都用相应抗血清做了鉴定,证明确系由快生型大豆根瘤菌所结根瘤。另外一些理化特性鉴定正在进行。     

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。     

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。     

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。     

根瘤菌和复合促生菌对大豆结瘤和生长的影响

为了研究不同根瘤菌和复合促生菌单独使用及复合后对大豆结瘤和生长的影响。采用大豆单独接种2种快生大豆根瘤菌、2种慢生大豆根瘤菌及根瘤菌分别与复合促生菌交叉接种,再种植的方法,观察大豆结瘤与生长情况。结果表明:(1)大豆结荚初期大豆快生和慢生根瘤菌处理的大豆地上部鲜重、地下部鲜重、结荚数、豆荚鲜重等生物学性状显著优于其它处理;快生根瘤菌处理的大豆结瘤率显著高于其它处理,慢生根瘤菌处理的总根瘤数和根瘤重量显著高于其它处理;(2)大豆结荚后期,对照处理的地上部鲜重、根鲜重显著高于其它处理,慢生根瘤菌和复合促生菌处理的根瘤数显著高于其它处理,快生根瘤菌剂处理的大豆粗蛋白含量显著高于其它处理,而复合促生菌处理的大豆产量显著高于其它处理。虽然快生根瘤菌两处理有利于地上部、地下部、有效根瘤数、土壤碱解氮的提升,但复合促生菌处理的大豆产量、土壤速效磷和土壤有效钾都显著高于其它处理,因此表明复合促生菌处理能增加大豆产量。     

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。     

快生型大豆根瘤菌结瘤竞争研究及其在田间自然分布调查

本文报告了快、慢型大豆根瘤菌按一定比例混合后接种大豆品种“开育8号”、“吉林10号”的竞争结瘤比例。结果表明快生型大豆根瘤菌表现出较强的结瘤竞争能力,其结瘤比例为32.2—79.4％,随着接种物内快型菌比例的增加而增加。两个大豆表现出一致的趋势。对从中国河南、山西、宁夏、黑龙江、辽宁、江西、新疆、山东等8个省(区)24个点的47个大豆品种(次)的4251个根瘤的测定结果有29个品种(次)内有快生型大豆根瘤菌结瘤,比例与不同采样地点、不同品种有关。幅度为1—37.9％。不同的省(区)出现的频率有很大的不同,似有一定的区域性分布规律。2048血清型可能是在中国分布最广泛的一个快生型大豆根瘤菌类型。     

大豆根瘤菌的新类群

1982年从辽宁省铁岭地区的野大豆根瘤中分离得到一个大豆根瘤菌新类群—超慢型大豆根瘤菌。此类群在栽培大豆上结瘤良好,但在豌豆、百脉根、紫云英、草木樨上不结瘤;在绿豆上能结瘤,不属135血清型。突出的特点是产碱能力强,培养5天后pH达到7.72—8.05,代时超长,被测定的2064菌株代时为25.9小时。     

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。     

快生型大豆根瘤菌研究的新进展

自1982年正式报道从中国的土壤、根瘤样品中分离得到了不同于一般慢生型大豆根瘤菌的快生型大豆根瘤菌以来,引起国内外许多学者的注意和重视,纷纷对快生型大豆根瘤菌的生理生化、共生效应、遗传特性及其他特性进行研究。初步的研究结果表明,快生型大豆根瘤菌的许多特性与慢生型大豆根瘤的特性相去甚远。迄今为止所报道的快生型大豆根瘤菌都是从中国的土壤、根瘤样品中分离出来的,对快生型大豆根瘤菌的研究,在根瘤菌的分类、遗传、生态及生产应用等方面均有十分重要的意义。     

高效快生型大豆根瘤菌的筛选及分子标记

采用黑龙江省不同土壤类型对20株不同地区来源的根瘤菌和5个大豆品种(品系)进行接种效果的研究,旨在使筛选结果尽量接近实际生产环境,筛选出符合实际效果的高效共生快生型菌株.结果表明,大豆与根瘤菌之间表现出共生效果的多样性.针对不同土壤相应的大豆品种有其高效匹配的快生根瘤菌.初步确定了以AFLP技术作为高效菌株的分子标记,为进一步研究高效菌株在土壤中定植以及与土壤微生物、植物之间的生态学研究提供依据.     

大豆三类共生体抗逆性研究初报

对大豆根瘤菌三类共生体56个菌株和9个参照菌株进行了抗逆性试验。结果表明,中华根瘤菌的耐盐、耐高温、耐碱能力高于慢生和超慢生大豆根瘤菌,并存在有耐酸能力的菌株。中华根瘤菌在37℃高温下连续传10代后,其结瘤和固氮能力不受影响。     

快生型大豆根瘤菌抗原分析

用交叉凝集试验对从辽宁省分离的快生型大豆根瘤菌及USDA保存的中国快生型大豆根瘤菌进行了抗原分析以及分析了它们与其他互接种族根瘤菌之间的关系。结果证明两组快生型大豆根瘤菌都有5个血清型。其中有2个型是共同的。快型大豆根瘤菌和一些其他根瘤菌有低滴度反应与1株苜蓿菌株有高滴度反应。但不与慢型大豆根瘤菌起反应。     

快生型大豆根瘤菌F7和F8对大豆的增产效果

自1982年美国Keyser.H.H等发表了从中国材料分离得的快生型大豆根瘤菌以来,引起国内外许多学者的重视和研究。快生型大豆根瘤菌的一些突出特点如生长速度快、耐盐、pH范围广、具有一定的结瘤竞争性等进一步被证实。为了探索快生型大豆根瘤菌的田间共生效应,我们从1985年开始将中国农科院土肥所从辽宁野生大豆分离出的快生     

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。