分子标记在根瘤菌的运用

摘要: 分子标记的发展为根瘤菌的研究带来了重大突破,应用于根瘤菌遗传图谱构建,遗传多态性及遗传区域分析,品种鉴别等各个方面。本文主要介绍RFLP RAPD SSR ISSR等的分子标记原理、方法特点以及在根瘤菌分类上的应用。     

根瘤菌的分类、鉴定及应用技术研究现状

豆科植物(legumines)作为重要的粮食及经济作物,一直以来被广受重视。根瘤菌(Rhizbium)是一类普遍存在于土壤中的革兰氏阴性杆菌,可与豆科植物形成共生固氮体系,不仅可以提高植物的产量而且对周边生态环境无影响。根瘤菌与豆科植物的共生体系是生物固氮效率最高的,占生物固氮总量的65%以上。深入研究这种共生固氮体系对中国农业的可持续发展具有重要意义。近年来,越来越多的学者参与到根瘤菌的分类、鉴定以及应用技术的研究。本文主要从根瘤菌的分类、形态水平、生理生化水平、细胞组分、核酸分子水平的鉴定和根瘤菌的应用等方面进行了综述,为根瘤菌的实际应用提供参考依据。     

豆科植物与根瘤菌共生关系的形成、特点及其应用建议

豆科植物与根瘤菌的共生体系是生物固氮的重要途径,在农业生产中具有广阔的应用前景。利用文献法对相关研究资料进行了梳理,对豆科植物和根瘤菌共生关系的概念、形成机制及特点进行了深入分析,在此基础上,提出了运用豆科植物-根瘤菌共生体进行生物固氮的注意事项。     

根瘤菌对水稻的感染

将标记基因nifA-lacZ、 nifHDK-lacZ、 nifH-lacZ、 hemA-lacZ通过三亲交配法导入根瘤菌, 然后接种水稻. β-半乳糖苷酶组织化学染色和切片观察表明, 野生型根瘤菌可以感染水稻, 在水稻根的细胞间隙和细胞中有细菌存在. 回接试验证明侵染水稻根的细菌是根瘤菌.     

接种不同根瘤菌对紫花苜蓿固氮效能及生物量的影响

为了在晋北生态区给主要推广品种筛选适宜的高效根瘤菌,使紫花苜蓿-根瘤菌共生体充分发挥共生固氮作用,建立高效、高产、优质紫花苜蓿生产体系。将中国农业科学院菌种保藏中心筛选出的9株紫花苜蓿根瘤菌作为试验材料,以山西大同地区的土壤为基质,结合温室盆栽和田间试验,比较供试材料的结瘤数、固氮酶活性、株高、生物量等指标的变化情况。筛选出适合供试材料巨能耐盐紫花苜蓿品种的4株高效根瘤菌CCBAU30015、CCBAU NMC024-1、HBU07004和CCBAU30198,并将这4株菌进行田间接种效果验证。结果表明,接种CCBAU30015、CCBAU NMC024-1、HBU07004和CCBAU30198后,全年干草产量分别比对照增加18.7%,15.8%,11.3%和13.3%,单位面积蛋白质产量分别比对照增加10.9%,10.2%,9.7%和10.1%,其中,CCBAU30015表现最为突出,在各个指标上与对照间差异均显著(P0.05)。说明通过土壤筛选的高效根瘤菌可以应用到实际生产中。     

基于文献计量学的根瘤固氮对豆科植物影响研究可视化分析

本研究旨在为豆科植物根瘤固氮领域的研究提供数据参考。检索中国知网(CNKI)和Web of Science核心集(WOS),从建库到2020年初根瘤固氮对豆科植物影响的相关文献,应用文献计量学方法和CiteSpace 5.5.R2软件对其发表时间、期刊、研究机构、国家、研究主题与关键词进行分析和可视化展示。共检索中英文文献4886篇,包括中文文献3015篇和英文文献1871篇。发文量总体呈增长趋势,美国、中国和巴西发文量居于前三位,法国农业科学研究院发文数量最多。涉及期刊940种,以微生物学、土壤和农业类期刊为主,其中《大豆科学》和《PLANT AND SOIL》发文量较多;根瘤固氮对豆科植物抗逆性影响和根瘤菌基因与遗传多样性是当前研究的主要方向。目前豆科植物根瘤固氮研究仍受到国内外学者的重视,已形成相对稳定的研究群体。根瘤固氮发生及调控机制、根瘤菌基因与遗传多样性的研究是当前的研究热点和未来可能的发展方向。     

可与有益细菌共生的转基因烟草和油菜

很多豆科植物的根细胞能与根瘤菌共生,并由此获得更多营养,提高植株的抗病害能力。那么能不能让其他作物也与根瘤菌共生,为增产创造条件呢？在对此进行尝试时,俄罗斯科研人员通过转基因手段,让烟草、油菜与根瘤菌成功“配对”。     

河北省豆科绿肥作物种质资源相关共生根瘤菌资源的研究

豆科植物与根瘤菌建立共生关系具有宿主专一性,因豆科植物种类和品种的不同而各异。2011年对河北省绿肥豆科作物毛叶苕子(Vicia villosa)、山黧豆(Lathyrus sativus)、沙打旺(Astragalus adsurgens)和草木樨(Melilotus officinalis)等30个品种的84株根瘤菌菌株,进行16S rDNA PCR-RFLP、16S rDNA全序列分析及抗逆性研究,结果表明这些根瘤菌菌株共有6种16S rDNA遗传图谱类型,并归属根瘤菌属(Rhizobium)和中华根瘤菌属(Sinorhizobium),同时获得这些菌株抗逆性研究数据。本研究为河北省发展绿肥豆科作物生产提供了详细的根瘤菌多样性数据,并为绿肥豆科作物的栽培储备了必要的根瘤菌菌株资源。     

玉米/大豆间作条件下根瘤菌与氮肥互作对大豆产量和品质的影响

通过大豆与玉米间作,研究根瘤菌与氮肥互作对大豆产量和品质的影响。研究结果表明,合理运筹氮肥和大豆种子拌根瘤菌均可提高间作大豆产量、品质和效益;大豆种子拌根瘤菌还可增强玉米/大豆间作系统的互补促进效应,减少施氮量,增加复合系统总效益;大豆高产、优质、高效等不同指标对应的最大需氮量不同,在确定大豆最佳施氮量时应考虑施氮量与根瘤菌互作效应的影响。     

接种中华根瘤菌SD101和避光对紫花苜蓿固氮和光合作用的影响

为了研究光合和氮素互作对紫花苜蓿自身生长和光合作用的影响,以紫花苜蓿品种WL319为试验材料,通过接种中华根瘤菌SD101和避光处理相结合,测定接种中华根瘤菌SD101紫花苜蓿在非避光、避光和复光条件下的生长情况和光合指标。研究结果表明,非避光条件下,接种中华根瘤菌SD101能够显著提高紫花苜蓿的地上生物量、叶片中叶绿素含量和紫花苜蓿的光合能力;避光条件下,受气孔导度和非气孔等因素的影响,中华根瘤菌SD101不能发挥其与紫花苜蓿共生固氮的优越性,光合速率比不接种中华根瘤菌SD101对照低。恢复光照后,接种中华根瘤菌SD101的紫花苜蓿光合作用恢复程度没有不接菌对照好。由此可见,紫花苜蓿与中华根瘤菌SD101的共生固氮作用需要在适宜的光照下才能促进紫花苜蓿生长和光合作用。     

减施氮肥和接种根瘤菌对黑大豆光合特性及产量的影响

为明确减施氮肥与接种根瘤菌对黑大豆植株形态、光合特性、干物质积累量以及产量的影响,选用黑龙江省嫩江市主栽农家品种青仁乌1号为试验材料,随机区组设计,重复3次,设置3个氮肥施用量,分别为当地氮肥施用量（100%）、当地氮肥施用量一半（50%）和不施用氮肥（0）;每个氮肥施用量分别设置接种与不接种根瘤菌处理,100%施氮量+不接种根瘤菌为对照（CK）。结果表明,减施氮肥显著增加黑大豆的叶绿素含量、光合速率、干物质积累量及产量;接种根瘤菌显著提高叶绿素含量、光合能力、干物质积累量及产量,其中减施50%氮肥并接种根瘤菌增产效果最好,与CK处理相比增产7.77%。     

周口地区大豆根瘤菌的分离与分子鉴定

为了进一步研究发掘新的根瘤菌资源库,采用平板划线分离的方法从大豆根瘤中分离纯化根瘤菌,并且将获得的菌株进行盆栽回接试验,结果表明,分离获得的大豆根瘤菌菌株均可在大豆和苜蓿上结瘤,具有结瘤能力。根据已公布大豆根瘤菌共同结瘤基因nod A、nif H、16S r DNA保守区域设计引物,并且对nod A、nif H、16S r DNA序列进行扩增分析和系统发育分析,由此鉴定分离的根瘤菌为费式中华根瘤菌,从而在分子水平上实现了对大豆根瘤菌的快速鉴定。     

不同氮肥类型对大豆根瘤生长特性及籽粒产量和品质的影响

摘要：在大田条件下研究了三种氮素类型对豫豆29品种根瘤菌生长特性及产量和品质的影响。结果表明,在三种氮肥类型处理下,在各时期根瘤菌数量、体积;成熟期产量和籽粒品质性状与对照相比较均有不同幅度的升高。其中,铵态氮肥与其它处理相比较数量最高。说明施用铵态氮肥能够显著促进根瘤菌的生长,特别是生育后期,包括促进根瘤菌数量和体积的增加,能促进大豆生长,改善大豆籽粒品质性状。     

国内外根瘤菌研究的文献计量学分析

基于文献计量学及CiteSpace V分析,对Web of Science和CNKI数据库中根瘤菌固氮的文献数量、出版刊物、研究内容及热点等做深入分析,总结目前该领域研究的重点与薄弱点,以期为致力于作物根瘤菌固氮的科研工作者与决策者提供一定的参考.分析结果表明,自1980年至今,研究根瘤菌固氮相关论文整体呈波浪式上升趋...     

根瘤菌与钼肥配施对大豆干物质积累、分配及产量的影响

为进一步明确接种根瘤菌时配施钼肥在大豆生产中的肥效效应,通过2013年和2014年2年田间试验,研究了接种根瘤菌及配施钼肥对大豆干物质积累、分配及产量的影响。结果表明：结荚期至鼓粒期,接种根瘤菌处理(R)的大豆干物质积累与未接种处理(CK1)无显著差异;而接种根瘤菌并配施1%浓度钼肥处理(R+Mo1)的大豆干物质积累量显著高于接种根瘤菌并配施2%浓度钼肥(R+Mo2)、单接根瘤菌处理(R)和单施钼肥处理(Mo);接种根瘤菌并配施1%浓度钼肥(R+Mo1)提高了大豆开花至结荚期的生长速率。2013年和2014年2年试验结果表明,接种根瘤菌并配施1%浓度钼肥(R+Mo1)使大豆产量分别较接种根瘤菌(R)增产20.46%和9.63%。试验结果证明,大豆农业生产中接种根瘤菌并配施1%浓度的钼肥,促进了大豆生育后期的干物质积累以及开花至结荚时的生长速率,进而达到了增产效果。     

水稻和稗草及白兰瓜根毛对根瘤菌的反应

用田菁根瘤菌突变体处理水稻和稗草,用田菁根瘤菌和磁场处理白兰爪,显微观察发现这三种非豆科植物根毛发生规律性变化,包括根毛的弯曲、膨大、分校及侵入线的形成.同时,水稻与白兰瓜均结根瘤.这些结果与豆科植物的情况具有相似性,是反映非豆科植物与根瘤菌之间建立互作关系的重要标志.     

科学出版社生物分社新书推介

《农业科学方法概论》(农业科学方法丛书)刘旭等著书号:978-7-03-032385-9定价:78元本书是在重点研究课题"农业科学方法研究"成果的基础上加工凝练而成的。全书分三篇、14章,内容丰富、资料翔实。第一篇是导论篇,提出了农业科学思维概念、特征与范畴,论述了农业科学思维的原理、方法与途径,以及农业科研工具、农业科技革命和文化与农     

甘蔗/菜用大豆间作条件下根瘤菌与大豆品种匹配性研究

为了提高间种条件下甘蔗和菜用大豆的经济效益,筛选出在菜用大豆与甘蔗间作模式下与菜用大豆相匹配的菌肥,以2个根瘤菌菌肥CW和XFN-1和2个菜用大豆品种‘七星1号’和‘华春4号’为材料,研究了在菜用大豆与甘蔗间作模式下品种与根瘤菌菌肥的匹配性。结果表明：在菜用大豆与甘蔗间种下,接种CW和XFN-1根瘤菌菌肥使‘七星1号’和‘华春4号’2个品种的结瘤能力都显著提高;‘七星1号’的产量接菌后降低,不显著,而‘华春4号’接种CW根瘤菌菌肥后产量显著提高。这说明评价根瘤菌菌肥与大豆品种的匹配性应以产量指标为主要依据,直接利用大豆品种的结瘤能力不能很好地评价菌肥与品种的匹配性,因此‘七星1号’与CW和XFN-1根瘤菌菌肥不匹配,‘华春4号’与CW根瘤菌菌肥匹配性好。间作条件下,‘华春4号’不接菌处理每公顷鲜荚和荚秆产量分别为7846.9 kg和9499.9 kg,效益分别为28249元和19000元;‘华春4号’接种CW根瘤菌菌肥后每公顷鲜荚和荚秆产量分别为9418.0 kg和11172.0 kg,效益分别为33905元和22344元;收获鲜荚的效益远高于收获荚秆的效益,接种CW根瘤菌菌肥比不接菌处理增收20%。‘华春4号’接种CW根瘤菌菌肥,大豆单株多粒荚数、多粒荚重、百粒鲜重都显著提高,而其他农艺性状无影响,说明生物固氮的氮素能够协调大豆营养生长和促进生殖生长,从而显著提高大豆产量。     

湖北襄阳白车轴草根瘤菌耐盐性和耐酸碱性的初步研究

为了获得高耐逆性的根瘤菌菌株,对来自湖北省襄阳市湖北文理学院4 个不同位置与白车轴草共生的根瘤菌,分别采用划线法和液体培养法进行耐盐性和耐酸碱性研究。结果表明：其中3 株根瘤菌在盐浓度最高为50 g/L 的TY培养基上生长,有一株根瘤菌对于NaCl具有很高的耐性,可以在80 g/L 的NaCl 的TY培养基上正常生长。酸碱性试验表明,除其中一株在pH 9 以上的固体培养基上不能生长外,其余3 个根瘤菌株系在不同pH值的TY培养基上均生长良好。由此可见,与白车轴草共生的根瘤菌具有很强的耐盐和耐酸碱能力,为研发高耐逆的菌肥奠定了基础。     

根瘤菌对草地贪夜蛾的趋避作用

为明确大豆残留在土壤中的根瘤菌对草地贪夜蛾的趋避作用,以根瘤菌包衣玉米、小麦后,测定草地贪夜蛾对不同处理叶片取食量的差异性。试验发现,根瘤菌处理玉米、小麦种子后,草地贪夜蛾取食其叶片量明显少于对照处理。玉米叶片放置6、22、27 h,根瘤菌处理叶片质量平均减少0.1167、0.2622、0.3733 g,空白处理叶片质量平均减少0.1744、0.4211、0.5744 g;小麦叶片放置22 h,根瘤菌处理叶片质量平均减少0.3102 g,空白处理叶片质量平均减少0.3503 g。说明根瘤菌对草地贪夜蛾取食存在趋避作用。