公农二号紫花苜蓿与根瘤菌优化共生匹配的筛选

为了获得与公农二号紫花苜蓿匹配的根瘤菌,试验采用15株不同的根瘤菌对公农二号紫花苜蓿进行接种,并对其结瘤和生长指标进行测定。结果表明:接种后,紫花苜蓿的结瘤数和粗蛋白含量比对照组分别提高了67%~933%和1.54%~69.01%;株高和干重分别提高了6.26%~30.79%和85.71%~771.43%。接种根瘤菌可使紫花苜蓿的生长在各个方面都有显著提高,盆栽试验初步筛选出的与紫花苜蓿匹配优良的菌株为NACC1001、NACC1004、NACC1005、DACC2001、DACC2003、HLCC3001、HLCC3002和HLCC3003,田间试验最终选出的优良共生匹配组合为公农2号-HLCC3002。说明苜蓿品种和苜蓿根瘤菌之间存在相互选择性,通过盆栽试验进行初步筛选、再利用田间试验进行复筛可筛选出苜蓿品种和苜蓿根瘤菌的优良共生组合。     

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...     

紫花苜蓿根瘤菌竞争结瘤的研究进展

很多研究表明,紫花苜蓿根瘤菌竞争结瘤在共生结瘤过程中起着重要的作用,而影响紫花苜蓿根瘤菌竞争结瘤的因素很多,本文就概述了根瘤菌、苜蓿和苜蓿根瘤菌与苜蓿之间的亲和性三方面对苜蓿根瘤菌竞争结瘤的影响.     

紫花苜蓿根瘤菌竞争结瘤的研究进展

很多研究表明,紫花苜蓿根瘤菌竞争结瘤在共生结瘤过程中起着重要的作用,而影响紫花苜蓿根瘤菌竞争结瘤的因素很多,本文就概述了根瘤菌、苜蓿和苜蓿根瘤菌与苜蓿之间的亲和性三方面对苜蓿根瘤菌竞争结瘤的影响。     

红豆草、紫花苜蓿根瘤菌接种研究

依据豆科植物与其相应的根瘤菌可以共生固氮的生物学特性，对红豆草、紫花苜蓿进行根瘤菌接种试验，在各生育期就结瘤量、地上部鲜重、株高、产草量进行观测，结果表明：红豆草和紫花苜蓿接种根瘤菌后，可提高幼苗结瘤率，增加分枝期结瘤量和地上部鲜重，提高花期产草量，增加土壤中有机质和速效氮含量。     

pH和氮素形态对紫花苜蓿根瘤特性的影响

采用砂培方法,在营养液条件下研究了pH和不同氮素形态对接种中华根瘤菌的甘农3号紫花苜蓿根瘤特性的影响。结果表明,苜蓿对碱性条件的耐受性强于酸性条件。过低或过高的pH对苜蓿与根瘤菌的共生固氮效果具有抑制作用;同时,铵态氮下培养的紫花苜蓿根瘤数、根瘤重、固氮酶活性、根系全氮含量和生物量均高于硝态氮下培养。表明pH接近于中性和铵态氮条件更有利于紫花苜蓿的结瘤固氮和植株的正常生长。     

根瘤共生对紫花苜蓿抗寒性的影响

以保定紫花苜蓿（Medicago sativa L.‘Baoding’）幼苗为试验材料,分别进行接种根瘤菌处理并确认结瘤固氮（activated-nodules,AN）和不接种根瘤菌处理（non-nodules,NN）。将生长120 d的植株放在-6℃培养箱低温胁迫12 h。通过测定叶片电导率、丙二醛MDA、渗透势、过氧化氢H₂O₂、超氧阴离子自由基O₂^·-、还原性谷胱甘肽GSH、抗坏血酸VC、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量等10个指标,研究根瘤共生对紫花苜蓿抗寒性的影响。结果表明：与不接种根瘤菌苜蓿相比,低温胁迫导致根瘤固氮苜蓿较轻的细胞膜损伤和氧化损伤,并且根瘤固氮苜蓿在低温胁迫中叶绿素破坏较不接种根瘤菌苜蓿缓慢,说明根瘤与紫花苜蓿共生可以提高苜蓿抗寒性。     

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。     

5株根瘤菌接种紫花苜蓿的效果

以5株耐盐型苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)(ACCC17537,ACCC17558,ACCC17617,ACCC17631和ACCC17676)为材料,采用包衣接种和液体菌剂拌种两种方式,以不含根瘤菌的包衣处理和不含根瘤菌的液体菌剂拌种处理为对照,在滨海盐渍区盐化潮土上对"中苜1号"紫花苜蓿(Medicago sativa cv.Zhongmu No.1)进行接种试验,筛选出高效菌株及最佳接种方式。结果表明,在盐碱化程度较大、缺乏根瘤菌的土壤中,包衣接种根瘤菌的效果明显优于液体菌剂拌种。另外,5株根瘤菌包衣接种效果差异明显,且苜蓿接种后单株地上部分干重、粗蛋白含量及单株根瘤数均比对照有显著提高(P0.05)。菌株ACCC17558和ACCC17617接种效果最佳,可使苜蓿单株地上部分干重、单株总根瘤数、单株有效根瘤数和粗蛋白含量分别比对照提高91.4%和164.4%、91.8%和99.6%、99.8%和100.7%、8.6%和12.3%,表明两菌株的接种效果优于其他菌株,是在盐碱土壤中与"中苜1号"紫花苜蓿最佳共生的高效根瘤菌。     

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。     

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。     

接种不同根瘤菌对紫花苜蓿生产力的影响

研究5株不同苜蓿根瘤菌菌株（Sinorhizobium meliloti）在两种土壤类型下分别与紫花苜蓿品种‘龙牧806’（Medicago sativa L.×Medliloides ruthenica Sojak.‘Longmu 806’）和‘中苜3号’（Medicago sativa L. ‘Zhongmu NO.3’）的盆栽接种效果。结果表明：在不同土壤类型中,根瘤菌接种效果有显著差异。泥炭土壤中,‘龙牧806’接种增产效果最好的是菌株ACCC17578,‘中苜3号’接种增产效果最好是菌株ACCC17551,株高、地上部干重、全氮量分别比对照提高了90.6%和165.8%、65.2%和275.7%、64.5%和22.8%;沙土条件下,‘龙牧806’接种增产效果最好的是菌株ACCC17675,‘中苜3号’接种增产效果最好的是菌株ACCC17512,株高、地上部干重、根干重分别比对照提高了13.2%和22.8%、31.2%和48.6%、40.4%和74.7%。研究表明高效的苜蓿根瘤菌可有效提高紫花苜蓿生产力,该结果可为进一步的田间生产实践提供理论依据。     

磷酸二氢钾对苜蓿幼苗体内根瘤菌运移及定殖的影响

试验以WL343HQ紫花苜蓿(Medicago sativacv.WL343HQ)及3株青色荧光蛋白(CFP)标记根瘤菌株Rzhizobium LH3436f(3436f)、Ensifermeliloti 12531f(12531f)和Rzhizobium GN5f(gn5f)为材料,添加不同浓度磷酸二氢钾(KH2PO4)于3株标记根瘤菌菌液内,分别筛选出3个有利于各标记根瘤菌生长的KH2PO4浓度,并分别将选定浓度的KH2PO4与相应的标记根瘤菌组合接种于苜蓿幼苗根部。检测根瘤菌侵入根系后在苜蓿幼苗体内运移及定殖的动态变化和对苜蓿幼苗生长的影响,探讨KH2PO4促进根瘤菌运移和定殖的适宜浓度及根瘤菌运移和定殖的效果。结果表明:50mg/L KH2PO4促使3436f长期稳定的大量定殖于苜蓿根系,定殖数量最高达到27075.12cfu/g,显著高于其他处理(P0.05),并快速运移至上部茎和上部叶中,数量分别为19.20cfu/g、9.94cfu/g;50mg/L KH2PO4促使12531f大量定殖于根系,也可运移至上部茎,数量为53.45cfu/g;200mg/L KH2PO4促使gn5f稳定定殖于根系和茎内,接种45d时下部茎内仍有定殖,数量为33.29cfu/g。添加KH2PO4接种可明显提高苜蓿单株结瘤数和单株根瘤重,增加苜蓿叶片数、株高、根长、地上鲜重和根鲜重,显著促进了标记根瘤菌侵染根系并进入苜蓿体内运移和定殖。结合苜蓿体内根瘤菌运移和定殖以及苜蓿生长各指标优化状况,筛选出标记根瘤菌株与KH2PO4的优良组合为3436f+50 mg/L KH2PO4,12531f+50 mg/L KH2PO4和gn5f+200mg/L KH2PO4,为苜蓿接种目标根瘤菌并促使其在体内运移和定殖至种子,构建目标根瘤菌与苜蓿良种种子共生体奠定基础。     

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。     

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。     

硼对根瘤菌在紫花苜蓿体内运移和定殖及对幼苗生长的影响

通过向青色荧光蛋白(CFP)标记的两种根瘤菌菌液Ensifer meliloti LZgn5f (gn5f) 和Ensifer meliloti 12531f (12531f)内添加不同浓度硼并接种于苜蓿幼苗根部,研究硼对荧光标记根瘤菌在甘农5号紫花苜蓿幼苗体内运移和定殖的动态变化及接种对苜蓿幼苗生长的影响。结果表明,添加1 mg/L硼较利于12531f生长, 100 mg/L硼较利于gn5f生长。添加适宜浓度硼对苜蓿幼苗体内荧光标记根瘤菌运移和定殖具有促进作用,两种荧光标记根瘤菌在根部定殖数量较多,其中添加100 mg/L硼15 d时根部12531f数量最高,达2184.99 cfu/g,添加0.5 mg/L硼60 d时gn5f数量最高,达58307.11 cfu/g;同时可向地上运移,主要运移并定殖于下部茎叶内,1 mg/L硼利于12531f在下部茎叶内定殖,100 mg/L硼利于gn5f在下部茎内定殖。对照各部位未检测到两种荧光标记根瘤菌。添加硼处理的单株结瘤数、单株根瘤重、单株叶片数、株高、根长、地上鲜重、地上干重、根鲜重和根干重均高出对照和单独接菌处理,1 mg/L硼+12531f处理高出对照和单独接菌处理,范围在21.31%~909.28%之间;100 mg/L硼+gn5f处理高出对照和单独接菌处理,范围在15.07%~1424.24%之间;虽然单独接种12531f抑制了叶绿素的形成,但添加1 mg/L硼后其含量则升高,分别显著高出对照和单独接菌处理18.31%和36.86%(P<0.05),而接种gn5f则促进了叶绿素的合成,添加100 mg/L硼后含量分别显著高出对照和单独接种处理24.41%和12.92%(P<0.05)。因此,1 mg/L硼与12531f混合接种,100 mg/L硼与gn5f混合接种对根瘤菌在苜蓿幼苗体内运移和定殖及对幼苗的生长具有促进作用,为苜蓿种植提供了依据。     

LaCl_3、IAA及植物体液对荧光标记根瘤菌生长和增殖的影响

以标记根瘤菌及其原始菌株为试验材料,研究LaCl3、IAA及植物体液对荧光标记根瘤菌生长和增殖的影响。分别将荧光标记根瘤菌Sinorhizobium meliloti.12531f、Rhizobium meililoti.GNf及其原始菌株Sinorhizobium meliloti.12531、Rhizobium meliloti.GN5接种于含50mg/L LaCl3溶液、0.08mg/L IAA溶液及甘农5号苜蓿植株体液的YMA固体及液体培养基中,于22h及46h后测定各培养基上的菌落直径或D600nm值,以此判断植物体液对荧光标记根瘤菌及其原菌株生长和增殖的影响。结果表明,标记根瘤菌及其原始菌株在含几种外源物质的培养基上均能正常生长并增殖,且外源物质对各菌株的生长有不同程度的促进作用。培养22h时,R.GNf、S.12531及R.GN5在含几种外源物质的固体培养基上增殖速度较快,R.GN5在不同物质处理下生长速度最快,为对照的233%～250%;苜蓿植株体液较其他3种物质更能促进菌株的生长和增殖。     

不同pH下接种AM真菌和根瘤菌对紫花苜蓿生长的影响

本研究设定4个pH梯度(4.43,5.06,6.43和7.16),设置了接种AMF根内球囊霉(Glomus intraradices)、苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium medicae)、同时接种AMF和根瘤菌以及不接菌处理分析温室不同pH处理下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和根瘤菌(rhizobia)对紫花苜蓿(Medicago sativa)生长的影响。结果表明,酸胁迫抑制了紫花苜蓿的生长,使其株高降低了1.27%~10.13%,地上生物量降低了33.33%~55.56%;AM真菌可以缓解酸胁迫,促进紫花苜蓿的生长,与不接种AM真菌相比,株高提高了244.26%~294.17%,地上生物量提高了727.78%~1 737.50%,地下生物量提高了1 120%~2 220%,根长提高了39.85%~102.63%,根冠比提高了5.71%~90.32%;根瘤菌单独接种未显著影响紫花苜蓿生长(P0.05),但与AM真菌混合接种后,可显著促进紫花苜蓿生长(P0.05)。