苜蓿根瘤菌固氮研究进展及浅评

综述了苜蓿根瘤菌资源调查及根瘤菌和寄主、环境间的相关特性和共生关系、共生结瘤过程与根瘤菌与寄主植物间的信息物质传递的研究,生物技术应用于根瘤菌系统发育及其分类的研究,进一步促进根瘤菌资源的开发利用等方面的研究。并对苜蓿根瘤菌固氮研究方面进行了浅评。     

不同苜蓿根瘤菌固氮能力和黄酮变异研究

从重庆、安徽和新疆3个地区的宿主苜蓿上分别分离纯化出1个根瘤菌菌株。将3个菌株分别接种到WL323和阿尔冈金两个品种苜蓿上。分析不同处理的固氮能力和它们的芦丁的含量,以及黄酮含量和固氮的关系。结果表明：固氮能力、芦丁、黄酮含量都受到根瘤菌菌株、苜蓿品种和两者的相互作用影响;并且各组合的芦丁含量与固氮量之间成负相关,黄酮含量越高,固氮量越少。     

不同苜蓿-根瘤菌结瘤固氮能力变异的研究

从新疆、重庆和北京3个地区收集了7株苜蓿,从每株苜蓿上分离和纯化出1个根瘤菌菌株.通过抗生素筛选,得到了抗链霉素、新霉素、壮观霉素和卡那霉素的菌株4个,分别是HSmr、ANeor、ⅠSpr和XKmr.4个菌株和7个苜蓿品种做竞争结瘤实验和固氮能力实验结果表明:根瘤菌的竞争结瘤能力是根瘤菌本身的遗传因素和它长期所处的生态环境共进化的结果.几个菌株同时接种时,双感染或多感染普遍发生,并且双感染或多感染发生率受到多种因素的作用,培养条件、苜蓿品种、根瘤菌菌株以及培养条件与苜蓿品种相互作用都影响其发生率.苜蓿的固氮能力受到菌株、苜蓿品种以及两者相互作用的影响.菌株XKmr竞争结瘤能力最差,但固氮能力最强.     

磁化水处理对苜蓿根瘤菌生长和结瘤固氮的影响

为明确磁化水对根瘤菌生长及结瘤固氮的作用,测定在2万Gs恒定磁场下处理的磁化水对苜蓿根瘤菌生长及其结瘤固氮的影响.结果表明:不同磁化次数的磁化水均能显著影响XGL026菌株生长,降低OD值,磁化水培养基中的活菌数为普通培养基的86.96%～65.72%,菌数降低幅度随磁化次数增加而增大,磁化3次以上的磁化水对活菌数的降低效应极为显著(P<0.01).在盆栽苜蓿上接种绿色荧光蛋白基因(GFP)标记菌株XGL026-GFP,采用磁化水灌溉对根瘤菌在根际土壤中的存活和定殖具有抑制作用,苜蓿单株结瘤数与普通水对照相比平均减少46.4%(P<0.01).磁化水处理的苜蓿地上、地下部分的固氮率分别降低21.06%和20.48%,固氮量分别降低26.64%和37.5%,植株干物质重分别减少27.62%和13.46%.表明磁化水处理对苜蓿根瘤菌的生长、定殖和固氮及植株干物质重均有抑制作用.     

接种荧光标记根瘤菌对苜蓿幼苗生长的影响

将含有cfp(cyan fluorescent protein)基因质粒的荧光标记根瘤菌S.LZgn5-cfp6、S.LZgn5-cfp16、S.LZgn5-cfp28,S.12531-cfp2、S.12531-cfp13、S.12531-cfp26、S.LH3436-cfp1、S.LH3436-cfp2、S.LH3436-cfp6接种于甘农5号紫花苜蓿,测定苜蓿幼苗生物量、单株结瘤数、固氮酶活性等,结果表明:荧光标记根瘤菌可有效促进植株生长和生物量的积累,有明显促生效果;与出发菌相比,荧光标记根瘤菌未对苜蓿幼苗产生显著的不良影响,能在植物体内稳定表达,具有与出发菌株相近的促生能力。     

苜蓿-根瘤菌复合盐高效抗性共生体系构建

为构建具有盐渍土环境竞争力与遗传稳定性的苜蓿(Medicago)-根瘤菌高效共生体系,以12个苜蓿品种为材料,进行了复合盐种子萌发、种子内生根瘤菌抗盐碱筛选及接种试验。结果表明,不同品种间种子复合盐抗性差异较大,成活率以中苜1号最高,甘农7号、新疆大叶次之,但三者间无显著差异;种子内生根瘤菌复合盐抗性以甘农1号最强,菌株数目最丰,为2.58×106,中苜1号次之,为2.49×106,根瘤菌固氮酶活性以中苜1号最高;以新疆大叶种子接种中苜1号根瘤菌匹配度为最佳,共生体系地上生物量、茎叶粗蛋白含量以及固氮酶活性均为最高。     

红豆草苜蓿根瘤固氮活性试验

红豆草作为家畜的优良饲草,已越来越得到广泛的承认。由于它根系发达,且具有大量的根瘤,种植以后不仅可以在土壤中留下大量的有机物质,而且将大气中的氮素固定在土壤中,起到改善土壤团粒结构、提高土壤肥力的作用。但就它与紫花苜蓿相比,其根瘤固氮能力,对提高土壤肥力的作用大小说法不一。为此,我们自1984年开始,多次对红豆草、苜蓿的根瘤活性从不同年限等方面进行比较,并对红豆草不同生长部位的根瘤和一日内根瘤固氮活性的动态变化进行了研究,报告如下:一、材料和方法试验材料取自甘肃省中部干旱地区的通渭县申     

苜蓿与根瘤菌专一性共生及可遗传性共生体选育

根瘤菌(Rhizobium)与豆科植物的共生结瘤固氮效应对提高植物产量和改善品质、减少工业化肥使用、推进农业高质量发展具有重要意义。根瘤菌侵入苜蓿植株后能在植株体内不断繁殖、运移并最终定殖到种子。种子内生根瘤菌可通过种子在代际间垂直续传且保持稳定的共生性状,结瘤固氮能力突出。通过接种将优良根瘤菌株导入其共生性状相向变异强烈的苜蓿植株,构建内生根瘤菌的苜蓿种子共生体,可以培育出与根瘤菌共生的苜蓿新种质或新品种。从苜蓿与根瘤菌共生结瘤固氮效应高效利用的角度出发,基于植物与微生物的共生特性,提出了“共生育种”的概念;介绍了苜蓿与根瘤菌共生育种的理论基础和实施过程,归纳了苜蓿与根瘤菌共生育种的一般性程序,为创制苜蓿与根瘤菌共生体种质和培育新品种奠定基础。     

根瘤菌共生对低温胁迫下紫花苜蓿抗寒生理变化的影响

为研究根瘤菌共生对紫花苜蓿(Medicago sativa)在低温胁迫下抗寒生理指标变化的影响,对低温胁迫下接种和不接种根瘤菌的紫花苜蓿的地上部分及地下部分的相对电导率、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等指标进行测定。结果显示:低温胁迫下,根瘤菌共生紫花苜蓿的相对电导率(-6℃,4~6 h)显著低于不接种紫花苜蓿(P < 0.05),且其MDA含量低于不接种紫花苜蓿;根瘤菌共生紫花苜蓿的SOD比活力、CAT活性、POD活性以及脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量均高于不接种根瘤菌紫花苜蓿。根瘤菌共生紫花苜蓿在低温胁迫下具有更强的膜稳定性、活性氧防御以及渗透调节能力,具有更强的抗寒能力。     

青海豆科植物根瘤及固氮特性的研究

对青海野生及栽培豆科植物结瘤以及固氮状况进行了调查研究,栽培豆科植物均能自然结瘤,野生豆科植物结瘤率近为45%。青海地区豆科植物根瘤大多圆形,棒状或指状,形状较为规则。栽培豆科植物根瘤多数为粉红色,而野生豆科植物多数为白色,棕色或黄色。125种根瘤样品用ARA测定结果表明,30%根瘤为无效根瘤,不同豆科植物不同地区根瘤固氮活性相差较大,一般固氮活力都较低,乙炔还原活性小于1umolC2H2/gFw.h.的检测样品有40%,最高达30umolC2H2/gFw.h,根瘤固氮活性与生育期,生活习性及生态条件有关。     

根瘤菌对紫花苜蓿生物修复镉污染功能的影响

为研究根瘤菌对紫花苜蓿修复镉污染土壤的作用,本试验在低氮素(1 mmol· L-1)和高氮素(4mmol·L-1)水平下对接种和不接种根瘤菌的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)进行镉(CdCl2)胁迫处理,测定处理后的株高、生物量、地上部和地下部镉含量、氮含量、叶片叶绿素和丙二醛含量.结果 表明:在Cd胁...     

中苜1号紫花苜蓿高效共生根瘤菌的筛选

研究8株根瘤菌对"中苜1号"紫花苜蓿(Medicago sativa L.cv.Zhongmu No.1)的接种效果。结果表明:8株根瘤菌接种效果差异明显;接种后干草重、根瘤数、干根重、粗蛋白质含量比对照分别增加了3.8%~26.12%、2.9%~41.43%、5.8%~41.38%和2.39%~8.5%;筛选出与中苜1号最佳共生匹配的根瘤菌ACCC17544,该菌株能增强其共生固氮效果,既提高干草产量,又增加粗蛋白质含量,具有一定的生产应用价值。     

3种外源培养基材料对苜蓿根瘤菌活性的影响

以紫花苜蓿(Medicago sativa)根瘤菌ACCC17631和ACCC17676为供试菌株,采用单因素试验和正交试验设计,研究了KH₂PO₄、黄腐酸、硝酸稀土对苜蓿根瘤菌活性的影响,以期得到最优培养基材料组合.结果表明:KH₂PO₄可极显著促进紫花苜蓿根瘤菌菌株ACCC17631的生长(P<0.01),最适添加浓度为300 mg·L^-1,对菌株ACCC17676的生长促进效果不显著;黄腐酸对2株菌的生长具有极显著促进作用(P<0.01),菌株ACCC17631的最适添加浓度为0.03%,菌株ACCC17676的最适添加浓度为0.02%;硝酸稀土可促进菌株ACCC17631生长,最适添加浓度为200 mg·L^-1;低浓度硝酸稀土对菌株ACCC17676具极显著生长促进作用(P<0.01),最适添加浓度为400 mg·L^-1.菌株ACCC17631最优材料组合为100 mg·L^-1 KH₂PO₄、0.03%黄腐酸与200 mg·L^-1硝酸稀土;菌株ACCC17676的最优材料组合为300 mg·L^-1 KH₂PO₄、0.02%黄腐酸与400 mg·L^-1硝酸稀土.     

外源赤霉素GA3施加对紫花苜蓿-根瘤菌共生体系的影响

为探究不同浓度的外源赤霉素添加对苜蓿(Mdicago sativa)-根瘤菌共生体系结瘤过程的影响及其作用机制,本试验在室内控制条件下,外源施加不同浓度的赤霉素,观察其对苜蓿根瘤数、干鲜重、根茎长、苜蓿-根瘤菌共生结瘤过程中根瘤原基、根毛卷曲、类黄酮物质分泌的影响.结果显示:10-9mol·L-1的赤霉素可以促进nod...     

根瘤菌、施氮量及频率对苜蓿生长和纤维含量的影响

为探究根瘤菌、施氮量与施肥频率三因素对‘草原3号’杂花苜蓿（Medicago varia Martin.‘Caoyuan No.3’）生长及纤维含量的影响,本研究采用完全随机区组设计,设置有无接种根瘤菌、5种施氮量（600 kg·hm^-2,750 kg·hm^-2,900 kg·hm^-2,1 050 kg·hm^-2,1 200 kg·hm^-2）与3种施肥频率（4次、6次、8次）三因素试验,测定生长速率、地上生物量、纤维素含量等指标。结果表明：接种根瘤菌会促进第三茬苜蓿的生长,而使酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量下降。本试验条件下,接种根瘤菌,施氮量为900 kg·hm^-2,施肥频率为6次时,地上生物量最大。     

苜蓿干草添加剂研究进展

苜蓿干草在高水分打捆贮藏时添加有机酸、胺类化合物和生物制剂等添加剂可以有效地抑制微生物的生长繁殖 ,缩短干燥时间 ,避免低水分牧草在打捆时的叶片脱落 ,是减少调制过程中营养物质的损失 ,保证苜蓿干草质量的有效措施。