贵州岩溶山区野生天蓝苜蓿根瘤菌资源发掘、固氮特性及其多样性研究

天蓝苜蓿(Medicago lupulina)是一种广为分布的优良野生豆科饲草植物。为了发掘贵州岩溶山区天蓝苜蓿特定的根瘤菌资源，筛选获得固氮促生能力强、寄主识别范围广的高效抗逆天蓝苜蓿根瘤菌，从贵州省19个县(市)4个不同生态功能区采集天蓝苜蓿根瘤样品，经分离、纯化、菌体形态观察、16S rRNA基因序列比对分析，获得69个根瘤菌保存菌株。区系分析结果表明，分离菌株分属6属25种，其中中华根瘤菌属(Sinorhizobium)的分布频率高达55.71%，为优势属，草木樨中华根瘤菌(S.meliloti)分布频率达到38.51%，为优势种。选择来自不同地域、不同种类的天蓝苜蓿根瘤菌28株，采用百脉根盆栽回接方法，结合菌株固氮酶活性的测定，筛选出优良促生固氮根瘤菌9株，其中5个菌株的酶活力及植物促生效果与另外4株的差异均达显著(P<0.05)或极显著水平(P<0.01)，为最优促生根瘤菌。本研究结果可为区域草业发展及生态环境建设提供共生微生物资源。     

根瘤菌对箭筈豌豆结瘤固氮的影响

在温室中低氮营养液培养条件下,用3株不同根瘤菌菌株(CCBAU01069、CCBAU01085和J3)对3个箭筈豌豆(Vicia sativa)品种进行结瘤固氮效果的研究,旨在从中筛选出与箭筈豌豆植株共生匹配最佳的有效根瘤菌菌株,为箭筈豌豆菌肥的研制奠定试验基础。结果表明,与不接菌处理相比,根瘤菌接种可显著促进箭筈豌豆的单株株高、根长、根瘤数、根瘤鲜重、植株全氮含量以及固氮酶活性,所用菌株以CCBAU01069促生,固氮效果最佳。     

根瘤菌与固氮菌联合对毛叶苕子的促生效果

利用前期筛选的具有优良固氮活性的巨大芽孢杆菌菌株N3和豌豆根瘤菌菌株Vic5,研究单一及复合接种对毛叶苕子的促生效果及对土壤性质的影响.结果表明:相比不接菌处理CK,单一接种N3能显著提高毛叶苕子根瘤固氮酶活性,单一接种Vic5能显著提高毛叶苕子地上部生物量、结瘤数和根瘤固氮酶活性,Vic5处理下毛叶苕子地上部生物量、...     

黄芪根际促生菌(PGPR)筛选与特性研究

为获得黄芪根际PGPR菌株并明确其促生特性,可为其在生产中的应用提供依据,本研究以黄芪的根瘤、根系及根际土壤为材料,利用选择性培养基分离筛选根瘤菌与溶磷菌,测定根瘤菌固氮酶活性、溶磷菌株的溶磷能力及分泌3-吲哚乙酸(IAA)的能力,从中筛选出综合性能优良的菌株,并运用生理生化鉴定和16S rDNA分子生物学鉴定相结合的方法鉴定优良菌株的种属。结果发现,溶磷菌数量的分布具有根系表面(RP)>根表土壤(RS)>远根土(NRS)>根内(HP)的规律,有明显的根际效应;经分离纯化获得76 株PGPR菌,其中根瘤菌1株、溶解无机磷菌株42 株和溶解有机磷菌株33 株,其中可分泌IAA能力的溶磷菌株有7株;筛选出综合性能优良,有进一步开发应用潜力的溶磷菌株7株,根瘤菌1株,经鉴定溶磷菌中3株为Pseudomonas sp.,3株为Bacillus sp.和1株为Klebsiella oxytoca,根瘤菌为Rhizobium sp.,这为研制生物菌肥提供优良菌种,同时丰富优良根际促生菌资源库。     

黑土区紫花苜蓿根瘤菌特性研究与促生能力分析

本文通过采集东北黑土地区2龄紫花苜蓿(Medicago)根瘤菌菌株,经过根瘤菌的耐盐、耐碱、耐酸、溶磷能力、生长素分泌能力、代时、固氮酶活性等生物学特性测试;并进行回接试验,测定供试菌株促生植株的根瘤数、根瘤重、生物量及全氮量,旨在阐明黑土区苜蓿根瘤菌特性与促生植株地上生物量及其全氮的关系。结果表明:菌株促生植株的全氮量与根瘤菌泌酸能力、代时、促生植株根瘤数显著相关(P≤0.05);菌株促生植株地上生物量与菌株溶磷能力、泌酸能力、促生植株根瘤重呈极显著相关(P≤0.01)。通过通径分和回归分析建立了苜蓿根瘤菌株促生植株地上生物量及其全氮量的最优多元线性回归方程,该方程可为优异菌株筛选及其促生能力判断提供科学依据。     

酸性土壤中决明属牧草高效根瘤菌的分离及筛选

为提高豆科决明属（Chamaecrista spp.）牧草的结瘤能力和固氮效率，促进决明属牧草在酸性土壤中的应用及推广，本研究以圆叶决明（Chamaecrista rotundifolia）和羽叶决明（Chamaecrasta nictitans）为试验材料，通过分离、纯化、nodA基因鉴定等方法，从酸性土壤里决明属牧草的根瘤中分离到10株候选根瘤菌株系。16S rDNA测序及系统发育树分析表明，这10株根瘤菌均属于慢生型根瘤菌。回接试验表明，上述10株根瘤菌均能与圆叶决明共生，形成根瘤。与不接种的对照相比，其固氮酶活性为0.08~4.65 μmol·g^-1·h^-1，植株干重、SPAD值和氮含量分别提高了99.17%~372.14%，399.27%~789.05%，235.00%~1043.33%。其中，4株根瘤菌TXR2，TXN1，WYSR1，JYN6对圆叶决明氮营养贡献最大，并且TXN1与宿主共生形成的根瘤数目最多，而JYN6的固氮酶活性最高。说明本研究分离鉴定到4株决明高效根瘤菌，具有较好的应用前景。     

溶磷红豆草根瘤菌的分离和筛选

为获得溶磷红豆草(Onobrychis viciae folia)根瘤菌(Rhizobium sp.),本研究以Winogradsky无氮培养基和PKO溶磷培养基从红豆草根瘤中分离菌株。按解磷-固氮-结瘤的顺序逐级筛选,结合培养观察和回接鉴定。最终获得3株溶磷根瘤菌RS-1,RS-8和RS-14。其中RS-1产生长素能力及回接根瘤固氮酶活性均较高,溶磷量6.98mg·L^-1·d^-1,适应pH4~12的环境并耐受11%的盐胁迫。表明该筛选方法简便有效,菌株应用前景好。     

苜蓿根瘤菌cfp荧光标记株的构建及筛选方法

荧光标记根瘤菌在研究根瘤菌侵染宿主形成结瘤时具有良好的示踪效果。本研究以辅助菌株Escherichia coli pRK2073,受体菌苜蓿中华根瘤菌Sinorhizobium meliloti 12531和苜蓿根瘤菌Rhizobium meliloti GN5,及cfp青色荧光基因供体菌E.coli pMP45179为供试菌株,以三亲本杂交法进行结合转导,并以无氮培养基和TY培养基对标记菌株进行荧光表达及固氮特性的遗传稳定性检测,再对初选菌株以甘农5号紫花苜蓿为宿主进行回接验证,测定了回接植株的生物量,结瘤数和标记菌的占瘤率等指标。结果表明,1)三亲本杂交转导法适用于苜蓿根瘤菌cfp标记菌株的构建,获得大量S.meliloti 12531和R.meliloti GN5的荧光标记株;2)经逐层筛选获得的荧光标记菌中,S.meliloti 12531-cfp6和R.meliloti GNf-cfp5遗传稳定性好,荧光表达量高,结瘤促生能力强;3)与现有抗生素平板分离筛选相比,无氮培养基结合耐药平板筛选能显著提高荧光标记根瘤菌株的甄别筛选效率;4)三亲本杂交法获得的苜蓿根瘤菌荧光标记株个体间差异较大,对标记株固氮及荧光表达能力遗传稳定性的验证和对宿主植物的结瘤促生能力的检测是cfp荧光标记根瘤菌筛选的必要手段。     

黄腐酸对紫花苜蓿根瘤菌内生定殖及幼苗生长的影响

黄腐酸（Fulvic acid,FA）是一种植物生长调节剂,可促进植物生长。为探索FA对根瘤菌生长、菌株内生定殖及幼苗生长的影响,本试验以3株青色荧光蛋白标记根瘤菌株Rhizobium LH3436f（3436f）、Rhizobium GN5f（gn5f）和Ensifer meliloti 12531f（12531f）为材料,筛选出有利于各标记根瘤菌生长的FA浓度,添加到根瘤菌液中并接种于苜蓿幼苗根系,检测根瘤菌结瘤、苜蓿幼苗生长和菌株内生定殖情况。结果表明：添加适宜浓度FA可显著促进标记根瘤菌侵染根系和在苜蓿体内定殖,12531f根瘤菌添加0.02% FA后接种苜蓿,其在根中的内生定殖数量达到单独接种的11.18倍,差异显著（P<0.05）;根瘤菌添加FA接种可明显促进苜蓿结瘤和生长,效果最佳的是3436f添加0.01% FA接种;根瘤菌添加FA接种也使苜蓿叶绿素含量显著提高,gn5f添加0.02% FA时苜蓿叶片叶绿素含量最高,显著高出WCK 111.41%（P<0.05）。因此,FA可促进根瘤菌在苜蓿幼苗内的定殖,二者可协同促进苜蓿幼苗生长。     

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.     

Symbiotic compatibility of different rhizobia strains with important Chinese milk vetch (Astragalus sinicus) cultivars北大核心CSCD

研究不同根瘤菌与我国紫云英主栽品种的共生匹配性,筛选广谱且固氮能力强的菌株用于接种,对提高紫云英固氮能力具有重要的实践意义。本研究以8株分离自不同主产区的根瘤菌和8个紫云英主栽品种为研究对象,水培试管验证8株根瘤菌中有6株可以与8个主栽品种建立良好的共生关系,选取共生效果较好的4株进行蛭石盆栽复筛试验,测定紫云英的有效瘤数、根瘤鲜重、固氮酶活性、干重、氮素积累量。结果显示,与不接种的阴性对照相比,接种根瘤菌能显著增加紫云英的干重和氮素积累量。不同紫云英品种与4株复筛菌株共生固氮体系中地上部及地下部干重、地上部及地下部氮素积累量分别是不接种对照的3。23~7。12倍、1。64~4。12倍、12。72~37。84倍和5。42~13。63倍。不同紫云英品种与4株复筛菌株共生固氮体系的固氮能力有差异,弋江籽、宁波大桥与4株复筛菌株共生固氮体系中的地上部及地下部干重、地上部及地下部氮素积累量显著高于信紫1号,分别是信紫1号的1。78~1。87倍、1。68~1。99倍、1。14~2。08倍、1。74~2。40倍。菌株7653R与8个主栽品种的共生固氮体系中平均有效瘤数、根瘤鲜重、固氮酶活性显著大于其他3株菌株,是其他3株菌株的1。17~1。19倍、1。15~1。22倍、1。38~1。45倍。双因素交互分析显示根瘤菌菌株对紫云英的有效瘤数、根瘤鲜重、干重、氮素积累量的贡献率为50。79%~87。64%,大于紫云英品种(7。17%~32。83%)。本研究初步建立了不同根瘤菌菌株与紫云英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菌株提供了理论支撑。     

不同施氮水平下接种根瘤菌对苜蓿固氮效能及种子生产的影响

设置田间小区试验和沙培试验,采用¹⁵N自然丰度法测定不同施氮水平下、不同方式接种根瘤菌对紫花苜蓿固氮效能、生长和种子产量的影响。结果表明,在50 kg/hm²低施氮量下,接种根瘤菌能增加苜蓿的根瘤数量和根瘤重量,苜蓿固氮率、固氮量均达到了最高,分别为(77.8±0.508)%和(452.51±2.568) kg/hm²。接种根瘤菌有效促进了苜蓿的生长,提高了地上部干物质积累,增加了有效分枝数、荚果数及种子产量,种子产量增幅平均达(59.7±0.118)%,显著高于不接种、不施氮和其他施氮处理。而施氮量超过50 kg/hm²,则会抑制根瘤菌结瘤,引起苜蓿固氮率、固氮量下降。随着施氮量增加,根瘤菌促进苜蓿植株生长的效应明显减弱,造成生物量和荚果数减少,种子增产幅度降低。比较秋播拌种和春季返青追施2种不同的根瘤菌接种方式,以秋播拌种根瘤菌结合施氮量50 kg/hm²时的增产最为显著。秋播拌种根瘤菌的生物固氮百分率和固氮量与苜蓿种子产量呈显著正相关。     

耐盐促生菌筛选鉴定及对盐胁迫燕麦生长的影响

为获得耐盐促生菌资源,探究对盐胁迫燕麦（Avena sativa L.）的促生作用。用选择性功能培养基复筛黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）根系的促生菌,16S rDNA分子生物学技术确定分类学地位。测定接种促生菌对燕麦根系形态、株高及地上生物量的影响。获得目标菌株2株,LrM1固氮酶活性117.0 nmol C₂H₄·h^-1·mL^-1,溶无机磷量40.0 mg·L^-1,分泌indole-3-acetic acid （IAA） 30.0 μg·mL^-1,无产1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid（ACC）脱氨酶特性,耐盐性为9%,经鉴定为Paenibacillus peoriae;LrM2固氮酶活性280.0 nmol C₂H₄·h^-1·mL^-1,溶无机磷量5.6 mg·L^-1,具有产ACC脱氨酶的特性,耐盐性达11%,经鉴定为Bacillus属。不同盐浓度下各促生菌对燕麦的促生效果差异显著（P<0.05）,LrM2在0.6% NaCl胁迫时显著促进总根长、根表面积、根体积和根尖数增加,株高和鲜重分别增加21.9%和24.7%（P<0.05）。LrM2有多种促生特性和高耐盐性,能够促进盐胁迫下燕麦的生长,具有开发成盐碱地微生物肥料的潜力。     

吉林省“公农1号”紫花苜蓿高效根瘤菌株的筛选

在吉林省4个生态类型地区采集了74株不同建植年限苜蓿的根瘤,调查了＂公农1号＂紫花苜蓿根瘤菌株的分布情况。结果表明,苜蓿根瘤多数分布在根部10cm以下的须根;根瘤数量、重量受苜蓿建植年限、不同生态类型及土壤类型的影响较大。分离纯化所得的81株根瘤分离物经＂公农1号＂苜蓿水培回接结瘤试验,得到bc8,gzl59和da80等8个优良根瘤菌株;在温室条件下,对回接试验筛选出的8个菌株进行土壤盆栽复筛试验,以期筛选出适合＂公农1号＂苜蓿生长的高效根瘤菌株。结果表明,根瘤分布在植株根部10～30cm处;在所有供试菌株中,菌株bc18、yj34、bc94和gzl59表现较为优良。菌株yj34和bc94对茎长和叶片数影响最大,茎长分别增加60.17%和59.86%,叶片数分别增加97.92%和95.92%;菌株gzl59对根长影响最大,根长增加64.32%;菌株gzl59和bc94对提高植株干重贡献最大,其中,菌株gzl59比对照增产288.24%;供试菌株对根瘤数的影响也很显著,接种菌株yj34的苜蓿根瘤数相比其他菌株较高,达104.24%。综合分析,发现根瘤菌株gzl59、bc94和yj34较其他菌株表现突出,是吉林省＂公农1号＂苜蓿的高效根瘤菌株。     

苜蓿根瘤菌绿色荧光蛋白标记株的构建及对菌株结瘤固氮能力的影响

以苜蓿中华根瘤菌Sinorhizobium meliloti12531,Sinorhizobium meliloti343和苜蓿根瘤菌Rhizobium meliloti GN5为受体菌,以Escherichia coli pRK2073为辅助菌及绿色荧光蛋白GFP104为供体菌,采用三亲本杂交法进行结合转导。以Winogradsky无氮培养基和TY培养基对标记菌株进行荧光表达及固氮特性的遗传稳定性检测,再对选出的荧光标记菌株以甘农5号紫花苜蓿和WL.343紫花苜蓿为宿主进行回接验证,测定了回接植物的生物量,结瘤数和标记菌的占瘤率等指标。结果表明:(1)三亲本杂交法适用于苜蓿根瘤菌GFP荧光标记菌株的构建,能以S.meliloti 343、R.meliloti GN5和S.meliloti 12531为出发菌株成功构建荧光标记菌株;(2)传代筛选后得到的荧光标记菌株中,S.meliloti 343-gfp2、R.meliloti GN5-gfp4和S.meliloti12531-gfp4遗传稳定性好,荧光表达量高;(3)含抗生素Winogradsky无氮培养基平板筛选与现有含抗生素平板分离筛选法相比,能显著提高荧光标记根瘤菌株的筛选效率;(4)获得的苜蓿根瘤菌荧光标记菌株间无显著差异,对标记菌株形成根瘤的固氮能力,及标记菌株对苜蓿植株生物量的影响进行比较,GFP荧光标记根瘤菌具有较高的遗传稳定性。     

植物根际促生菌Bacillus mycoides Gnyt1菌株生物学特性比较研究

为明确保藏后优良促生菌株的生物学特性,本研究以优良植物根际促生菌Bacillus mycoides Gnyt1菌株为研究材料,以4株优良菌株(Pseudomonas sp. Gm92,Ensifer meliloti 426,Bacillus subtilis 89,Ensifer meliloti 93)为对照材料,测定各菌株保藏后的6个指标,明晰保藏后Bacillus mycoides Gnyt1菌株生物学特性的变化。结果表明,Bacillus mycoides Gnyt1菌株的增殖速度比对照菌株快,菌株生长的最适温度为28℃～34℃,最适pH值6～7,溶磷能力、固氮能力及分泌植物激素能力均显著高于对照菌株(P<0.05)。通过比较菌株保藏前后的生物功能,发现保藏后菌株生物性状无明显变化,菌株溶磷能力、固氮能力和分泌植物激素的能力均较高。因此,保藏两年后的Bacillus mycoides Gnyt1菌株仍可继续作为研究菌株用于深入研究其功能基因和促生机理。