黄土高原地区优良大豆根瘤菌的筛选与接种方式研究

采用蛭石和土壤盆栽试验,从黄土高原地区17个大豆品种上采集根瘤,对根瘤进行分离纯化、回接验证和遗传多样性分析,根据遗传多样性分析结果、分离宿主和分离地点,选出代表菌株用于筛选与黄土高原地区面积种植最大的大豆品种晋豆25相匹配的优良菌株,并在田间进行了根瘤菌喷施、拌种和种下接种不同接种方式效果比较试验.以瘤数、瘤干重、植株干重、植株全氮量为指标,通过蛭石盆栽试验初筛获得与晋豆25共生匹配效果好的根瘤菌10株;其进一步的耐旱试验和土壤盆栽复筛结果表明:菌株Bradyrhizobium liaoningense 4345和Sinorhizobium fredii 4338在结瘤能力、固氮能力、竞争能力和耐旱性能方面最好,揭示B. liaoningense 4345和S. fredii 4338具有良好应用前景.在田间进行的根瘤菌3种接种方式小区试验中,B. liaoningense 4345喷施处理在大豆植株干重、植株全氮量、占瘤率和产量等方面均显著高于另2个处理和对照,S. fredii 4338拌种和喷施较好,表明黄土高原地区大豆根瘤菌的适宜接种方式是喷施和拌种.     

黄淮海地区优良大豆根瘤菌株的筛选与接种方式研究

采用蛭石盆栽和土壤盆栽试验,从黄淮海3省11个地区的22株大豆根瘤菌中筛选与大面积种植的大豆品种阜豆9765相匹配的优良菌株,并在田间进行了根瘤菌3种接种方式的效果比较试验.以根瘤菌结瘤数量、植株干重、植株全氮量和占瘤率为指标,通过蛭石盆栽试验初筛获得与阜豆9765共生匹配效果好的根瘤菌6株;进一步的土壤盆栽复筛结果表明:菌株Bradyrhizobium japonicum 4302和Sinorhizobium fredii 4822在结瘤能力、固氮能力和竞争能力方面强于其它4株根瘤菌,说明B.japonicum 4302和S.fredii4822具有良好应用前景.在田间进行的根瘤菌拌种、喷施和种下接种的3种接种方式小区试验中,拌种处理在大豆植株干重、植株全氮量、占瘤率和产量等方面均显著高于另2个处理和对照,说明大豆根瘤菌的拌种方式更适用于黄淮海地区大豆种植.     

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。     

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。     

中豆19接种大豆根瘤菌的田间共生效应

1989年在河南省驻马店地区进行田间共生效应试验。选用61A76、113—2、005、2048和TAL—377大豆根瘤菌株接种主栽高产良种中豆19。结果表明,接种能提高根瘤数、根瘤重量、固氮酶固氮活性、地上部生物产量、籽粒产量和蛋白质含量,其中61A76、113—2两菌株和中豆19是高效固氮根瘤菌与高产夏大豆优良共生组合。     

大豆慢生根瘤菌3种标记载体构建与应用

大豆与根瘤菌的共生固氮是农业生态系统中主要的氮来源之一，研究其互作机制意义重大，但是由于根瘤菌个体小，转化难，目前尚缺乏高效、稳定标记根瘤菌的方法，限制了其在互利共生方面的研究。为开发用于大豆与慢生根瘤菌互作研究的根瘤菌标记方法，本研究通过改造原始载体pMG103,构建高效表达tdTomato、GUS、LUC的标记载体，以高效固氮的慢生根瘤菌株系Bradyrhizobium elkanii BXYD3为试验菌株，采用电击转化法进行标记。利用显微镜、GUS染液、化学成像仪观察标记的B.elkanii BXYD3根瘤菌在大豆不同时期不同部位的定殖情况。结果表明：成功获得了tdTomato、GUS及LUC标记的慢生根瘤菌转化菌株，携带不同标记的慢生根瘤菌株B.elkanii BXYD3能在大豆根表及根瘤内稳定定殖，并且可满足不同试验需求。本研究建立了较为稳定的表达多种标记蛋白的载体，且能较好地应用于慢生根瘤菌株系中，为直观研究大豆与慢生根瘤菌的互作提供有效的方法参考。     

接种根瘤菌对南疆春大豆结瘤和生长的影响

为筛选南疆结瘤能力强且对春大豆生长发育、产量有积极影响的大豆根瘤菌菌株,探讨大豆品种和根瘤菌的匹配性,以前期分离、鉴定、纯化的3株根瘤菌菌株为材料,对南疆地区3个春大豆品种进行了田间接种试验,测定大豆根瘤数、根瘤干重、大豆地上部干物质积累分配、产量及其构成因素的变化.结果表明:接种不同根瘤菌均能促进南疆不同春大豆品种根系结瘤,促进结瘤效果存在差异,黑农61接种T6能显著增加中后期根瘤数、根瘤干重,新大豆8号和石大豆2号接种T6和SN7-2能显著增加结瘤数和根瘤干重,SN7-2在春大豆生育前期、T6在生育后期作用明显;黑农61接种SMH12,新大豆8号和石大豆2号接种T6和SN7-2能显著促进干物质积累;新大豆8号接种SN7-2、石大豆2号接种T6、黑农61接种SMH12能促进干物质向生殖器官分配.接种根瘤菌能通过增加主茎节数、单株荚数和百粒重提高春大豆产量,新大豆8号与SN7-2、石大豆2号与SN7-2、黑农61与SMH12匹配性最好.     

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。     

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.     

接种根瘤菌对西南地区大豆光合性能和固氮能力的影响

为探讨接种根瘤菌对西南地区大豆固氮能力的有效性,在大田试验条件下,以根瘤菌株 Bradyrhizobium japonicum5038和B. japonicum 5136侵染南黑豆20和南夏豆25,比较两个大豆品种接种后植株的光合特性和叶绿素 含量,考察根瘤数量并测定分析其蔗糖含量、豆血红蛋白含量和固氮酶活性。结果表明：接种后两大豆品种叶片 chla/b值显著下降,叶绿素含量、净光合速率和气孔导度显著增加;根瘤数、单株瘤重、植株地上部和地下部生物量 均显著增加,单个瘤重和根冠比则无显著变化;根瘤内蔗糖含量和豆血红蛋白含量均显著增加,固氮酶活性提高。 不同大豆品种对不同菌株的响应不同,南夏豆25与根瘤菌B.japonicum5136的适配性最好,接种后大豆光合性能和 固氮能力的改善效果明显优于南黑豆20。     

高效固氮根瘤菌与高产高蛋白大豆最佳共生体筛选研究简报

为获得“大豆 根瘤菌”最佳共生组合,於1987年盆栽条件下,选用了9个适宜黄淮海地区的夏大豆品种,分别用8个大豆根瘤菌接种,共计81个共生组合。 结果表明,大豆根瘤菌菌株113—2,TAI—377,2048更具广谱亲和性,它们在高竞争结瘤和高共生固氮方面表现为一致性;菌株O05表现了高竞个结力,但固氮性中、下等;菌株2o5爿、助4和土著根瘤菌表现为低结用竞争和低因民一致性. 在 l犯塞年田间共生效应试验中,大豆根瘤＆113—2与鲁三 2号为最住共生a合.大豆产量368.okg/ha,比对照增产！2.3％;蛋白产量！353.0k8/a,比对照增产！0.7％.     

耐旱大豆根瘤菌的筛选及其接种效应

采用聚乙二醇(PEG)6000模拟干旱的试验方法,从分离自黄淮海地区的19株根瘤菌和2株参比菌株中初步筛选得到能够在该条件下生长良好的根瘤菌7株。进一步进行土壤盆栽干旱胁迫复筛试验,通过根瘤数量、大豆植株干重和含氮量等指标分析,获得了3株耐旱根瘤菌株B.japonicum 4788、B.japonicum 4792和B.japonicum USDA110;测定了在盆栽条件下接种B.japonicum 4792大豆植株耐旱性相关生理的指标,与未接种对照相比,接种根瘤菌的大豆叶片中甜菜碱、SOD酶和叶绿素的含量都有不同程度的增加,丙二醛的含量减少,表明接种根瘤菌可以提高大豆的耐旱性能。     

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.     

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。     

根瘤菌与烯效唑互作对大豆生长及固氮的影响

以根韦氏中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii)和埃尔坎慢生根瘤菌(Bradyrhizobium elkanii)为研究材料,以0.001~100 mg·L~(-1)浓度的烯效唑培养两种根瘤菌,探究烯效唑对根瘤菌生长的影响。结果表明:供试烯效唑浓度范围内大于10 mg·L~(-1)时抑制根瘤菌数量,烯效唑浓度为1 mg·L~(-1)时对根瘤菌数量具有促进作用。大豆以1 mg·L~(-1)浓度烯效唑浸种,每2.5 kg土壤拌有30 m L对数生长期的根瘤菌菌液,在花荚期测定大豆叶片与根系的SOD、POD、CAT酶活力、丙二醛含量(MDA)及大豆根系酰脲含量,确定根瘤菌与烯效唑互作对大豆生长及共生固氮的影响。结果显示:与根瘤菌处理相比,根瘤菌与烯效唑互作可降低大豆植株中MDA含量达40%~60%,提高大豆根系酰脲含量达5%~8.4%,但对测定的3种酶活性影响不显著。试验结果证实了根瘤菌与烯效唑互作可提高大豆固氮能力,降低MDA含量。     

花生根瘤菌遗传多样性及高效固氮菌株的筛选

为揭示花生根瘤菌遗传多样性并筛选高效固氮菌株,本研究从山东省花生研究所莱西试验站的5个样点采集新鲜花生根瘤进行根瘤菌分离,对菌株的16SrRNA基因、持家基因(recA、atpD、glnII)序列进行系统发育分析以确定根瘤菌的系统发育地位,同时对共生基因nifH序列进行系统发育分析,并通过温室盆栽接种实验筛选高效共生固氮根瘤菌菌株。从5个采样点共分离到106株花生根瘤菌菌株,通过持家基因recA序列分析选定7株代表菌株。对代表菌株的16SrRNA基因与持家基因MLSA系统发育分析表明,所分离到的菌株分布于Bradyrhizobium的B.liaoningense、B.yuanmingense、Bradyrhizobiumsp.种群。同时,固氮基因nifH的系统发育分析结果表明,固氮基因高度保守,在系统进化树上分别与B.arachidis CCBAU 051107T、B.yuanmingense CCBAU10071T聚为两支。温室盆栽实验表明7株花生根瘤菌代表菌株均能与花生有效结瘤,其中代表菌株YIC61059共生固氮能力最强。结果分析表明,山东省莱西市花生根瘤菌遗传多样性较为丰富,其中B.liaoningense为优势种群。该地区的花生根瘤菌具有较好的结瘤和共生固氮能力,其中代表菌株YIC61059促生效果比较突出,具有良好的应用前景。     

1970—2020年间黄淮海夏大豆部分育成品种(系)结瘤能力鉴定

为了确定黄淮海地区大豆育成品种(系)的结瘤能力差异，本研究以1970—2020年黄淮海地区育成的143份大豆品种(系)为试验材料，在盆栽条件下接种根瘤菌菌株USDA110,以单株根瘤数、单株根瘤干重作为结瘤能力鉴定指标，筛选结瘤能力强和弱的大豆种质。同时比较黄淮海地区不同省市参试材料的结瘤差异，分析结瘤差异与产量、育成年份、蛋白含量、油分含量和蛋油总含量的相关性。结果表明：参试的不同大豆品种(系)间单株根瘤数最大值为35个，最小值为6个，均值为17个，单株根瘤干重最大值为124.89 mg,最小值为26.44 mg,均值为53.81 mg。筛选出结瘤能力前5%品种(系),包括安豆1311、灌云大四粒、沿大粒、太丰6号、商豆7号、黄豆ZDD08405和08Y观205,作为培育强结瘤能力品种的亲本。不同地域来源参试材料间结瘤能力也存在差异：江苏省材料单株根瘤干重和单株根瘤数最大，分别为64.30 mg和20个；山东省材料单株根瘤干重最小，为48.50 mg;山西省和安徽省材料单株根瘤数最小，均为15个。单株根瘤干重与籽粒蛋白含量成正相关。研究结果可为黄淮海地区大豆育种提供强固氮亲本材料。     

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。     

热研2号柱花草高效固氮根瘤菌的筛选

为筛选与热研2号柱花草相匹配的高效固氮根瘤菌菌株，本研究进行了砂培试验，将22个根瘤菌菌株接种到热研2号柱花草根部，通过对柱花草茎叶干重、株高、氮和磷含量、有效根瘤数、固氮酶活性等指标的测定与分析，确定与柱花草匹配的高效菌株。结果表明：接种根瘤菌后，热研2号柱花草的茎叶干重和含氮量均高于不接种的植株，但菌株间的接种效果差异较大；接种菌株PN13-3、BS1-1、DH10-3、YM11-1、DH4-2和LZ3-2有利于产量和质量的提高，为热研2号柱花草的高效固氮匹配菌株；而接种菌株DF6、ZJ2-2、RJS9-2、NX1和RJS9-1对热研2号柱花草产量和质量的提高作用不大。     

植物生长调节剂BR和SHK-6对大豆生物产量和根瘤固氮活性的激素调控研究

应用快生根瘤菌(S inorhizobium xinjiangensis,CCBAU110T)和慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicumT,USDA6T)接种大豆,在无菌沙培条件下叶面喷施植物生长调节剂BR和SHK-6研究调节剂对大豆植株及根瘤固氮的激素调控效应.结果表明:1)不同根瘤菌接种条件下,BR和SHK-6处理大豆根干重和茎干重得到显著增加,提高了根瘤数、根瘤重和根瘤固氮活性.2)BR和SHK-6处理提高了根瘤固氮能力,根瘤、根和茎的含氮量得到明显提高.3)BR和SHK-6处理通过改变激素平衡来调控根瘤固氮,其中CTK/GA、CTK/IAA对根瘤固氮有正调控作用,IAA/ABA和GA/ABA有负调控作用.