耐酸苜蓿根瘤菌在酸性黄壤中的定殖研究

在酸性黄壤中接种3株耐酸苜蓿根瘤菌91522,91512,91532,并施用不同浓度的Ca2+,比较研究了其在苜蓿根际土壤中的定殖动态与水平,进而分析了施Ca2+和接种耐酸苜蓿根瘤菌对紫花苜蓿共生效应的影响.结果表明:接种3种耐酸苜蓿根瘤菌均能在酸性土中定殖,且定殖动态基本一致,以接种菌株91512和91532的效果最好.施Ca处理对根瘤菌定殖影响不明显,施5 mmol/L Ca2+时,定殖效果最佳.接种耐酸苜蓿根瘤菌对苜蓿植株瘤重、根鲜重、株高、植株上部鲜重、全氮含量的影响显著.施Ca2+对植株根鲜重、株高和上部鲜重的影响达到了极显著水平,对瘤重的影响显著.施用5 mmol/L Ca2+,苜蓿生长和结瘤的效果最好,表明在酸性黄壤中,施用适当浓度的Ca2+可以提高紫花苜蓿的产量和品质.     

钙磷对紫花苜蓿-根瘤菌体系酸铝胁迫的修复效应

为初步探究钙、磷在酸铝胁迫之后对豆科植物及其根瘤菌共生结瘤的修复效应,本试验采用水培培养法,以紫花苜蓿和耐酸苜蓿根瘤菌91522为材料,探讨了钙磷对酸铝胁迫后苜蓿根瘤菌生长、存活及苜蓿结瘤、初生根伸长的影响.结果显示,5 mmol/L Ca2+能够显著提高酸铝胁迫下耐酸根瘤菌的生长和存活,4 μmol/L P素在Ca2+的基础上进一步提高根瘤菌存活率.在钙、磷共同存在的条件下,苜蓿初生根的伸长量比酸铝胁迫对照提高了5～7倍;在铝毒害之后,通过补充Ca2+和P,苜蓿结瘤数、瘤鲜重、现瘤时间、农艺性状得到了显著的恢复;高浓度(10 mmol/L)Ca2+对苜蓿根瘤菌生长有更好效果,但对苜蓿结瘤效果则不如5 mmol/L Ca2+.初步认为,钙磷可以通过提高根瘤菌在酸性环境下的存活、苜蓿根系生长以及参与根瘤菌与豆科宿主识别过程来恢复酸铝毒害后的苜蓿-根瘤菌共生结瘤过程.     

施用根瘤菌及石灰对紫花苜蓿生长的影响

试验结果表明,接种根瘤菌后,紫花苜蓿在盛花期的根瘤数显著提高,分枝数、鲜重、干重皆高于对照;施用石灰后,紫花苜蓿的根鲜重、根瘤数、株高、鲜重、干重、分枝数都高于对照。以产量为指标分析根瘤菌及石灰对紫花苜蓿生长的影响,根瘤菌使用水平以10~20g/hm2为宜,石灰使用量宜为3000kg/hm2。     

施用根瘤茵及石灰对紫花苜蓿生长的影响

试验结果表明，接种根瘤菌后，紫花苜蓿在盛花期的根瘤数显著提高，分枝数、鲜重、干重皆高于对照；施用石灰后，紫花苜蓿的根鲜重、根瘤数、株高、鲜重、干重、分枝数都高于对照。以产量为指标分析根瘤菌及石灰对紫花苜蓿生长的影响，根瘤菌使用水平以10～20g／hm^2为宜，石灰使用量宜为3000kg／hm^2。     

酸性黄壤锰胁迫下油菜产量及氮磷钾锰含量的变化

为明确酸性黄壤中锰对油菜生长发育、产量及养分含量的影响,取酸性黄壤进行土培试验,研究了锰胁迫下油菜生物学性状、产量及氮磷钾锰含量的变化。结果表明,低锰胁迫可刺激油菜生长,油菜株高、根鲜重、地上部鲜重和籽粒产量略高于正常施肥;中锰胁迫抑制作用显现,油菜的株高、地上部鲜重变化不大,根鲜重、根长度略有下降。高锰胁迫明显抑制油菜生长,在苗期至现蕾期,中锰胁迫油菜新叶边缘附近出现淡黄色病斑,高锰胁迫新叶边缘干枯,叶片向上卷缩似"勺"状,此时油菜地上部锰含量达1433 mg/kg。根鲜重、根长、地上部鲜重、籽粒产量分别比施氮磷钾减少15.2 g/株、4.67 cm、16.9 g/株和3.4 g/盆。施用适量碳酸钙可消除酸性黄壤油菜锰中毒症。     

紫花苜蓿根瘤菌及其共生系统耐酸性的研究

 土壤酸碱度是影响根瘤菌形成及固氮的一个主要因素,在南方酸性土壤地区,苜蓿生长的主要限制因素是固氮作用降低,筛选耐酸苜蓿根瘤菌用于接种具有十分重要的生产意义。本研究以9份根瘤菌株为研究对象,在不同的pH条件下培养研究其菌落直径,同时在不同的pH条件下分别与紫花苜蓿品种接种研究其结瘤数,结果表明：YNCY006菌株耐酸性最强而YNCY007菌株耐酸性最差,酸性土壤条件下GT13R紫花苜蓿分别与YNCY006或YNCY008接种是最佳结瘤的共生系统。     

耐酸耐铝毒苜蓿根瘤菌的筛选

从紫花苜蓿、天蓝苜蓿和南苜蓿植株上分离获得的22株根瘤菌菌株中筛选出5株耐酸较好的苜蓿根瘤菌菌株,分别为S0710、S0713、L0701、L0702和P0701,这5株菌株在pH值5的酸性条件下仍能正常生长,茼株S0713和P0701甚至能在pH值4的酸性条件下生长.酸性条件下菌株L0701和P0701对AI3+有较好的耐受性.而菌株S0710则对AI3+极为敏感.     

接种耐酸根瘤菌对紫花苜蓿生长的影响

为给南方紫花苜蓿的种植提供一定的理论和技术依据,采用土培法在酸性土壤上接种耐酸根瘤茵以探讨其对紫花苜蓿生长情况的影响.结果表明,接种耐酸根瘤菌对参试的2种紫花苜蓿生长都有促进作用,且紫花苜蓿在与根瘤菌建立共生关系时存在品种差异.     

接种根瘤菌后3个紫花苜蓿品种耐盐性综合评价

研究苜蓿中华根瘤菌共生3个耐盐性高的紫花苜蓿品种,以选育适宜在内蒙古盐渍土地区大量种植的紫花苜蓿品种。以内蒙古地区常见的3个紫花苜蓿品种(中苜1号、金皇后、阿尔冈金)为试验材料,利用不同浓度NaCl溶液(0、50、150 mmol/L)模拟盐害环境,对3个紫花苜蓿品种接种苜蓿中华根瘤菌,测定紫花苜蓿品种的地上部分鲜质量、根鲜质量、根瘤数、有效根瘤数、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、可溶性糖质量分数6项指标,依据隶属函数法进行耐盐性综合评价。当盐浓度达到50 mmol/L时,3个紫花苜蓿品种中金皇后与苜蓿中华根瘤菌共生耐盐效果最好,相比于不接种地上部分鲜质量增加6.14 g,MDA质量摩尔浓度低至0.91mmol/g,可溶性糖质量分数高达21.65 mg/g,在3个紫花苜蓿品种中膜脂过氧化程度最低,渗透调节能力最强。当盐浓度达到150 mmol/L时,接种苜蓿中华根瘤菌对3个紫花苜蓿品种影响微弱。耐盐性强弱依次为金皇后(接种RM)、中苜1号(接种RM)、阿尔冈金(接种RM)、中苜1号(未接种RM)、金皇后(未接种RM)、阿尔冈金(未接种RM)。不同盐浓度(0、50、150 mmol/L)对3个紫花苜蓿品种生长均有抑制作用,且抑制效果随盐浓度升高而增强。在轻度盐害(50 mmol/L)环境下,接种苜蓿中华根瘤菌有效缓解盐对紫花苜蓿的伤害,其中金皇后耐盐性最强。当重度盐害(150 mmol/L)发生时,接种苜蓿中华根瘤菌对紫花苜蓿作用效果不明显甚至不起作用。     

酸铝对耐酸苜蓿根瘤菌生长的影响

[目的]研究酸性条件和游离铝离子对耐酸苜蓿根瘤菌生长的影响.[方法]以普通苜蓿根瘤菌和耐酸根瘤茵为材料,在不同pH液体YMA培养基和加铝酸性液体YMA培养基中进行培养,研究酸铝条件对根瘤菌生长的影响.[结果]所有根瘤菌生长都受到酸性条件的限制,但2个耐酸苜蓿根瘤茵受酸性环境影响小,在酸性条件下的生长强度大,最低能耐受pH 3.0的酸度.耐酸苜蓿根瘤菌生长缓滞期比普通根瘤菌短,而且生长缓滞期时间基本不受环境pH的影响,而普通根瘤茵生长缓滞期随pH的降低而延长.在酸性条件下(pH≤5.0),根瘤茵先分泌碱性物质,再分泌酸性物质;在中性条件下,耐酸菌株先分泌酸性物质,再分泌碱性物质,普通菌株持续分泌酸性物质;在碱性条件下(pH 9.0),各菌株持续分泌酸性物质.在pH4.1的酸性条件下,Al3+浓度为0 ～ 0.5 mmol/L时,根瘤菌的生长不受Al3+的影响.[结论]酸性条件对耐酸苜蓿根瘤菌生长的影响较普通根瘤菌小,酸性条件下耐酸根瘤菌的生长基本不受游离铝离子影响.     

大豆生长发育与根瘤形成的关系

为明确根瘤生长发育与大豆生长发育的关系,通过温室盆栽试验持续观察和研究了不同生长时期大豆根长、根系生物量、株高、植株生物量、根瘤重量和数量的变化关系。结果表明,大豆整个生育期内株高、植株干重、根系干重和根瘤鲜重的变化均从缓慢增长、迅速增加、到迅速下降、再到缓慢下降的过程。株高、植株干重、根系干重和根瘤鲜重的最大值分别出现在苗后的66天、72天、66天和60天。根长在出苗后一直处于较快增长期,到出苗后48天到78天均维持在一个不显著的缓慢增长期。而根瘤数量在出苗后的20天至30天迅速激增,然后经过一个缓慢增殖期,至54天达到最大值后开始下降。由此得出,大豆根瘤数量在植株生长早期迅速增长且在最大值附近维持较长时期;而根瘤鲜重生长规律同植株地下部或地上部干重的增殖规律相似。     

赤霉素对根瘤菌运移、定殖及苜蓿幼苗生长的影响

【目的】研究赤霉素对荧光标记根瘤菌运移和定殖的动态及接种对甘农5号紫花苜蓿(Medicago sativa L.Gannong No.5)幼苗生长的影响,为增强根瘤菌向苜蓿体内尤其向繁殖器官转移并定殖的能力,促进苜蓿种植业发展提供理论依据和技术支持。【方法】分别向Ensifer meliloti LZgn5f(gn5f)和Ensifer meliloti 12531f(12531f)两种根瘤菌液内添加0.5、1、10和100 mg·L~(-1)赤霉素,测定第1、3、5、7和9天两种根瘤菌OD600吸光度值,同时将添加不同赤霉素的菌液分别浇灌于幼苗根部,于接种后第15、30、45和60天检测根瘤菌在根和地上各组织内运移和定殖及对苜蓿幼苗生长的情况。【结果】添加10 mg·L~(-1)赤霉素稍可促进12531f生长,但效果并不明显;而1 mg·L~(-1)赤霉素对gn5f生长初期效果较好,但随着时间的延长则无明显作用。10 mg·L~(-1)赤霉素促进12531f运移并定殖到下部茎、上部茎和上部叶内,1 mg·L~(-1)赤霉素促进gn5f运移并定殖到下部茎和下部叶内,以无菌水为对照的各组织内未检测到两种荧光标记根瘤菌。单独接种12531f和gn5f,均促进了叶绿素的形成,而添加赤霉素后接种均抑制了叶绿素的形成,但12531f添加10 mg·L~(-1)赤霉素、gn5f添加1 mg·L~(-1)赤霉素接种可使幼苗单株结瘤数、单株根瘤重、单株叶片数、株高、根长、地上干重和根干重则均达最高。其中12531f添加10 mg·L~(-1)赤霉素接种后苜蓿单株结瘤数分别高出对照和单独接菌处理75.71%和11.82%,但差异不显著(P0.05);单株根瘤重分别高出对照和单独接菌处理1 136.11%和55.05%,差异显著(P0.05);单株叶片数分别高出对照和单独接菌处理113.94%和78.28%,差异显著(P0.05);株高分别高出对照和单独接菌处理83.33%和50.24%,差异显著(P0.05);根长分别高出对照和单独接菌处理115.28%和29.17%,差异显著(P0.05);地上干重分别高出对照和单独接菌处理214.27%和206.43%,差异显著(P0.05);根干重分别高出对照和单独接菌处理1 156.19%和1 049.53%,差异显著(P0.05)。gn5f添加1 mg·L~(-1)赤霉素接种后苜蓿单株结瘤数分别高出对照和单独接菌处理82.86%和4.07%,但差异不显著(P0.05);单株根瘤重分别高出对照和单独接菌处理697.22%和105.00%,差异显著(P0.05);单株叶片数分别高出对照和单独接菌处理32.12%和19.13%,株高分别高出对照和单独接菌处理95.24%和37.82%,根长分别高出对照和单独接菌处理76.39%和5.83%,但各处理间均无显著差异(P0.05);地上干重分别高出对照和单独接菌处理125.98%和121.80%,差异显著(P0.05);根干重分别高出对照和单独接菌处理864.43%和762.21%,差异显著(P0.05)。【结论】分别添加10 mg·L~(-1)和1 mg·L~(-1)赤霉素后利于12531f和gn5f在苜蓿体内的运移和定殖并对结瘤、叶片生长、株高、根长、生物量均有促进作用,表明适宜赤霉素浓度可作为促进目标根瘤菌运移和定殖的方法,进而促进植株生长。     

A plant flavone, luteolin, induces expression of Rhizobium meliloti nodulation genes

The symbiotic interaction of Rhizobium meliloti and alfalfa results in the formation of nitrogen-fixing root nodules. Rhizobium meliloti nodABC genes are required for the early host responses of cortical cell divisions and root hair curling. The induction of nodABC expression by alfalfa exudates demonstrates host-symbiont signaling at an early stage in nodule development. The inducer molecule for nodABC expression was isolated from plant exudate by constructing a nodABC-lacZ fusion to monitor the inducing activity. From ultraviolet-visible absorption spectra, proton nuclear magnetic resonance, and mass spectrometry, the inducer was determined to be 3',4', 5,7-tetrahydroxyflavone (luteolin). Luteolin is a normal secondary plant metabolite found throughout the plant kingdom that may serve to control nodABC expression during nodule development. This regulatory role for a flavone contrasts with the function of some flavonoids as defense compounds.     

Agglutinin from Alfalfa Necessary for Binding and Nodulation by Rhizobium meliloti

A protein that specifically agglutinates Rhizobium meliloti, the alfalfa root nodule endosymbiont, has been purified from alfalfa seed. Material cross-reactive to antiserum prepared against the purified agglutinin is present in all alfalfa varieties that were tested but is absent in corn and other legumes not nodulated by Rhizobium meliloti. Studies with nonnodulating mutants of this microorganism incapable of binding to alfalfa roots suggest that the agglutinin is responsible for specific recognition between Rhizobium meliloti and alfalfa and that this recognition is an essential step in nodule formation.     

Barricade除草剂残留土壤后对黑麦草生长发育的影响

采用室内生物活性测定的方法,通过测定黑麦草的出苗率、叶色、株高和地上部鲜质量等生理指标,研究Barricade除草剂残留土壤后对黑麦草的药害。试验结果表明:Barricade除草剂残留土壤30 d内,对黑麦草的出苗率、叶色、株高及地上部鲜质量都有一定程度的影响,且药剂剂量越大影响越大,随着播种时间的推移,Barricade残留土壤后对黑麦草生长发育的影响逐渐减少;残留药后45 d播种黑麦草,Barricade除草剂对黑麦草的出苗率及叶色基本无影响。Barricade除草剂在黑麦草播种前45 d以上使用,有效成分用量为585～780 g/hm2时对黑麦草相对安全。     

薏苡种质资源苗期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

【目的】干旱是影响薏苡生产的重要非生物胁迫因素,鉴定薏苡种质资源的抗旱性,确定抗旱指标,筛选抗旱种质,促进薏苡产业发展。【方法】以50份薏苡种质为材料,设置正常供水和反复干旱2个处理,在旱棚内进行盆栽试验,测定干旱对幼苗存活率、株高、茎粗、叶长、叶宽、地上部鲜重、地上部干重、根长、根粗、根鲜重和根干重的影响;采用抗旱性度量值(D值)、综合抗旱系数(CDC值)、加权抗旱系数(WDC)、相关分析、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、隶属函数分析、聚类分析和逐步回归分析相结合的方法,对其进行苗期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选。【结果】干旱胁迫对各指标均有极显著影响。相关分析表明,幼苗干旱存活率与茎粗、叶宽和根粗呈极显著正相关,与叶长、地上部鲜重、地上部干重、根长、根鲜重和根干重呈显著正相关,与株高呈不显著的正相关。频次分析表明,各指标对干旱胁迫反应的敏感程度依次为根干重、根鲜重、叶宽、根粗、根长、幼苗干旱存活率、地上部干重、茎粗、地上部鲜重、叶长和株高。主成分分析表明,6个主成分可代表薏苡抗旱性91.40%的原始数据信息量。基于D值、CDC值和WDC值的供试薏苡种质抗旱性排序相近。灰色关联度分析表明,各指标DC值与D值间的关联度大小依次为根干重、叶宽、根鲜重、茎粗、根粗、幼苗干旱存活率、根长、株高、地上部鲜重、地上部干重、叶长,这与各指标DC值与WDC值的密切程度基本吻合。根据D值进行聚类分析,可将供试薏苡种质划分为5个抗旱级别,其中Ⅰ级3份、Ⅱ级17份、Ⅲ级9份、Ⅳ级20份、Ⅴ级1份。除叶长、地上部鲜重、地上部干重和根干重外,其余指标的隶属函数值、CDC值、D值和WDC值均随抗旱级别的升高而增大。逐步回归分析表明,与D值密切相关的指标有幼苗干旱存活率、株高、叶宽、根长和根鲜重。【结论】苗期抗旱性强的薏苡种质yy18-1、yy14-3和yy13-1,可作为薏苡抗旱育种、抗旱机理及干旱调控缓解机制研究材料。幼苗存活率、株高、叶宽、根长和根鲜重可作为评价薏苡种质资源苗期抗旱性的指标性状。     

蚯蚓对铁尾矿植被恢复中2种植物生长的影响

[目的]研究蚯蚓活动对铁尾矿中植物生长的影响。[方法]通过室内盆栽方法,研究蚯蚓对铁尾矿中高粱和紫花苜蓿生长的影响。[结果]结果表明,蚯蚓可以改善铁尾矿中高粱和紫花苜蓿的生长,包括植物的株高、地上部和根系的生物量等,对紫花苜蓿生物量的增加作用好于对高粱的作用。同时,蚯蚓的活动可明显增加高粱和紫花苜蓿根际微生物的数量,与对照相比,细菌数量分别增加了22.7%~50.0%和90.0%~163.3%;真菌数量增加了36.8%~47.3%和8.2%~93.4%;放线菌数量增加了4.3%~52.2%和1.1%~177.8%。随着蚯蚓数量的增加,微生物数量呈现增加的趋势。[结论]蚯蚓可明显促进铁尾矿中高粱和紫花苜蓿的生长,增加铁尾矿中植物根际微生物数量,利于铁尾矿中植被的恢复。