大豆细胞色素P450家族GmCYP78A71固氮功能解析

大豆可与根瘤菌互作进行共生固氮,有效缓解其对土壤氮素的依赖。细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)是一种血红素单加氧酶,参与植物信号分子、植物激素和黄酮类等多种次生代谢物的合成,为探究其在大豆结瘤固氮中的生物学功能,分析了该家族GmCYP78A71基因的结构,并对其表达模式及生物学功能进行了深入解析。qRT-PCR和转启动子大豆毛根的根瘤GUS染色表明,GmCYP78A71在根瘤中特异表达,且随着根瘤的发育表达量逐渐增高,在成熟根瘤中达到峰值;与对照相比,超表达复合植株的根瘤个数、鲜重、固氮酶活性等显著提高,而RNAi毛状根的根瘤个数、鲜重、固氮酶活性等显著降低。上述结果表明GmCYP78A71对根瘤的生长发育和固氮发挥重要作用。     

大豆类胡萝卜素裂解双加氧酶GmCCD8固氮功能解析

大豆可与根瘤菌共生进行生物固氮,固氮机制受许多基因诱导调控,类胡萝卜素裂解双加氧酶(carotenoid cleavage dioxygenases,CCDs)可调控多种植物激素、色素、芳香类化合物的合成与代谢.为探讨其在大豆生物固氮中的功能,从大豆育成品种中黄15中克隆类胡萝卜素裂解双加氧酶GmCCD8基因,分析了该...     

百脉根无效根瘤突变体的生物量及无效根瘤的电镜观察分析

百脉根是研究豆科植物根瘤形成和共生固氮分子机理的一种重要模式植物.为探索百脉根根瘤的形成机制,以EMS诱导野生MG-20突变并筛选的No.1006,No.486和No.2568等3种无效根瘤突变体为材料,测定其突变体植株生物量、根瘤数及固氮能,并对无效根瘤中根瘤菌感染的细胞进行电镜观察.结果表明:No.1006是根瘤原基突变体,No.486是白色无效根瘤突变体,No.2568是绿色无效根瘤突变体;这3种无效根瘤突变体植株生长至30d时,根瘤数和固氮能以及株高、地上部干质量、根干质量和根长等生物量与MG-20野生株差异无统计学意义(p0.05),但生长至40d开始均显著低于野生株(p0.05).No.486的白色无效根瘤和No.2568的绿色无效根瘤,经切片后在电镜下观察,无效根瘤细胞均存在不同程度的破坏;其中No.2568的绿色无效根瘤的细胞和由根瘤菌转化来的类菌体的破坏程度远大于No.486的白色根瘤.     

A nodule-specific plant protein (nodulin-35) from soybean

Nodulin-35, a 35,000-molecular-weight protein, is present in soybean root nodules developed by different strains of Rhizobium japonicum, irrespective of their effectiveness in fixing atmospheric nitrogen. This protein is not detected in uninfected plants and bacteroids or in free-living Rhizobium and appears to be synthesized by the plant during the formation of root nodules.     

多效唑对大豆根瘤、伤流及内源细胞分裂素类的影响

通过大豆栽培小区对比试验证明:多效唑对大豆根系的单株根瘤数、单株根瘤鲜重、单个根瘤鲜重、有效根瘤率均有明显增加,有利于提高根系活力和根瘤固氮能力。多效唑还促使伤流量增加并使伤流液中细胞分裂素类物质的效价明显提高。因此,根系合成的细胞分裂素类物质向上转运,可产生抗顶端优势,促进侧芽发育和器官分化,加强营养调运,延迟叶片衰老,增花增荚等生理效应,从而使大豆植株分枝增多,花荚、籽粒增加,叶片生育期延长,籽粒增重,产量提高。     

黑龙江省土著根瘤菌制剂最佳施用浓度筛选

为了解黑龙江省土著根瘤菌制剂对大豆生长的影响,筛选出最佳使用浓度,以结瘤能力较强的根瘤菌菌株为试材,通过活化、摇床培养设定4个浓度梯度,混拌接种于大豆,在结荚期测定其植株生物量、根瘤鲜重、根瘤干重和根瘤数,并于成熟期对其产量构成因子进行测定分析。结果表明:大豆接种根瘤菌后,叶片颜色深绿、株高升高,单株根瘤数目增加,并在结荚期达到结瘤高峰。根瘤干鲜比随着根瘤菌液浓度的变化呈现抛物线状,菌细胞0.8×108个·mL-1浓度处理的根瘤干鲜比最高,对照根瘤菌液处理的根瘤干鲜比明显高于试验中各菌液处理的根瘤干鲜比。接入根瘤菌处理的大豆生物量均高于菌液对照处理及清水对照处理,菌细胞0.6×108个·mL-1处理的生物量达到最高。低浓度菌液处理的根冠比小于高浓度菌液处理。株高、单株荚数、单株粒数随着根瘤菌液浓度的变化也呈现出抛物线状,菌细胞均以0.6×108个·mL-1根瘤菌液浓度处理最高。根瘤菌液各浓度处理的百粒重变化不大,略高于菌液对照处理而显著高于清水对照处理。因此,黑龙江省土著根瘤菌制剂推荐使用浓度菌细胞0.6×108个·mL-1。     

大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicuum)在黑龙江省接种效果与接种有效性的研究

据1983-1985年在黑龙江省45个县,(市)792个试验点,6种土壤和14个大豆品种的小区试验和大面积试验证明:大豆接种根瘤菌比不接种平均增产11.2%,每公顷增收大豆241.5公斤。5年(1983-1987)累计应用面积已达31.5万公顷。由于大豆接种根瘤菌增加了大豆的结瘤数和根瘤重、植株鲜重和干重、植株含氮量和根瘤固氮酶活性,从而提高大豆产量和籽实蛋白质含量。本文研究了大豆接种根瘤菌的有效性与土著根瘤菌生态分布(以大豆自然结瘤性状C值、接种回收率为指标),大豆品种对根瘤菌的选择性,土壤化学因子(N.P.K.DH.有机质)的相关关系以及与化学肥料(磷酸二铵)、微量元素肥料(钼酸铵),VA菌根真菌的联合增产效应。     

玉米-大豆带状套作对大豆根瘤性状和固氮能力的影响

【目的】研究玉米-大豆带状套作系统中大豆生物量积累、根瘤特性、固氮酶活性和植株酰脲含量与固氮能力间的关系,明晰套作根系固氮能力的变化规律,为筛选适宜玉米-大豆带状套作的大豆品种提供理论依据。【方法】以强结瘤大豆NTS1007及其亲本BRAGG和本地耐荫大豆南豆12三个结瘤特性不同的大豆品种（系）为试验材料,在大田试验条件下,采用传统挖掘法挖根考察根瘤生长特性,并对玉豆带状套作下的大豆地上部与地下部生物量积累、根瘤固氮酶活性和植株酰脲含量进行测定和分析。【结果】与单作相比,玉豆带状套作下大豆植株生物量显著下降,地下部（33.15%）较地上部（20.84%）下降更为明显,根瘤生物量受地上部和地下部的共同调控（R2=0.613、0.916）;大豆根瘤数目、单株瘤重和酰脲含量均显著下降,根瘤数目与地下部生物量呈显著正相关（R2=0.813）;单位重量和单株固氮酶活性均显著下降,在达到峰值后下降速度均小于单作;单株固氮酶活性增长速率最快的时间滞后于单作。不同结瘤特性大豆对玉豆带状套作的响应不同,玉豆带状套作下NTS1007单株根瘤数目最多,但与单作相比其降幅最大（52.42%）,BRAGG地下部和地上部生物量、根瘤重量下降幅度最大（37.73%、31.28%、43.25%）,南豆12的根瘤数目、地上部和地下部生物量、根冠比的降幅均为最小（40.12%、10.17%、19.83%、10.41%）;玉豆带状套作下NTS1007的单株固氮酶活性和单位重量酰脲含量降幅最大（64.41%、21.72%）,BRAGG的单位重量固氮酶活性降幅最大（24.16%）,南豆12的单位重量和单株固氮酶活性、单株酰脲含量均表现为最高,且降幅最小（10.01%、45.81%、17.88%）。【结论】玉豆带状套作显著降低了大豆地上部、地下部生物量和根冠比,减少了单株根瘤数目,降低了单位重量根瘤和单株固氮酶活性,抑制了大豆固氮能力的发挥。但生殖生长后期固氮能力下降速度低于单作,这有利于套作大豆籽粒蛋白质的积累。不同结瘤特性大豆对套作的响应不同,强结瘤大豆NTS1007的地上部干物质积累和地下根瘤形成对套作环境反应敏感,南豆12则对玉豆带状套作表现出了良好的适应性。     

Mutant Strains of Rhizobium japonicum with Increased Ability to Fix Nitrogen for Soybean

A strain of Rhizobium japonicum used in commercial inoculants was mutagenized and screened by a rapid effectiveness assay with soybean plants. Two mutant strains nodulated the roots earlier than the wild type and also expressed greater symbiotic nitrogen-fixing activity than the wild type in the presence and absence of fixed nitrogen. In addition, one of the mutants formed more root nodules than the wild type. Plants inoculated with these strains had increased dry weights ( approximately 60 percent) and nitrogen content ( approximately 100 percent) when grown in growth chambers.     

应用~(15)N示踪法对大豆氮钾营养规律与钾肥肥效的研究(1)

经一年的~(15)N 框栽和田间试验证明,在气候干旱的条件下,单施氮肥增产效果不明显,在水分适宜的框栽条件下有一定增产作用。但单施氮肥过多(N_(15+45)),影响根瘤着生。在少量氮肥基础上施用钾肥对大豆生长、根瘤着生、抗逆性和产量都有明显效果,并提早成熟4—8天,这对我省防止早霜为害具有重要意义。氮钾肥配合对两品种大豆平均增产17—32%。     

毛萼田菁茎瘤菌共生状态下吸氢与固氮关系的研究

不同瘤龄、不同光照和生长周期的毛萼田菁,其茎瘤的吸氢活性和固氮活性均呈正相关。绿色的茎瘤,无论在数量上还是固氮及吸氢活性上为最高。Ａ．ｃｏｕｌｉｎｏｄａｎｓＯＲＳ５７１菌、Ｈｕｐ突变株和含Ｒ．ｊａｐｏｎｉｃｕｍ５．９ｋｂ ｈｕｐ结构基因质粒的转移接２合子回接实验的结果表明,Ａ．ｃａｕｌｉｎｏｄａｎｓ具吸氢活性的菌株对植株生长有益,茎瘤的固氮活性高于根瘤的２倍以上;吸氢活性亦高,转移接合子在无选择压     

内蒙古呼伦贝尔市大豆田间酵素菌肥效试验

选用酵素菌肥与复合肥为对照进行大区对比试验,结果表明酵素菌肥、酵素菌肥与复合肥混用后能够促进大豆生长发育,使大豆根数、根瘤数、植株鲜重均表现增加,使大豆产量提高6.94%和2.78%,取得了较好的经济效益和土壤生态效益,有着广阔的推广应用前景.     

大豆连作条件下施肥对东北黑土细菌群落的影响

【目的】表征大豆连作条件下不同施肥处理土壤细菌的群落结构特征和组成差异,并侧重分析接种根瘤菌处理的不同之处;与土壤化学性质进行关联分析,探讨引起黑土细菌菌群变化的主效环境因子,为进一步了解连作条件下东北耕地土壤中细菌群落结构的变化以及大豆的高效种植和氮肥减施提供理论支持。【方法】依托5年大豆连作定位试验,选取不施肥(CK)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)、磷钾肥+接种根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum 5821)处理(PK+5821)共4个处理的耕层土壤为研究对象,采用高通量测序(Illumina HiSeq)和real-time PCR技术,以16S rRNA基因V4区为分子标靶,解析不同施肥处理土壤细菌的菌群变化,并对细菌群落结构与环境因子进行相关性分析。【结果】与CK相比,施肥明显增加了大豆的产量和土壤养分的含量,但单施化肥降低了土壤的pH。接种B.japonicum 5821显著增加了土壤细菌的基因拷贝数,提高了土壤细菌的丰度。细菌门水平和纲水平的群落分析发现,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)为土壤中的3大优势菌群,占所有优势菌门的70%以上;施肥明显降低了土壤中放线菌门的相对丰度,这与细菌纲水平的分析一致。多样性分析发现,CK处理与3个施肥处理的丰富度和多样性指数不同,且主坐标分析(PCoA)显示,3个施肥处理的细菌群落结构在PC1轴上聚在一起,而与CK处理是分开的,表明施肥明显改变了土壤细菌的群落构成。冗余分析(RDA)显示,全氮(F=3.2,P=0.002)对土壤细菌群落结构的影响最大,解释了24%的群落变化,各因子的贡献率依次为全氮有效磷速效钾有机质p H;Spearman相关性分析也表明,5项土壤化学指标均与不同优势菌门存在密切的相关关系。【结论】施肥改变了大豆连作条件下土壤细菌的群落结构。全氮是影响土壤细菌群落结构变化的主效环境因子。接种根瘤菌明显提高了大豆产量,同时保持了良好土壤化学性状和土壤菌群结构,很大程度地减少了化学氮肥的施用,对大豆的高效种植和氮肥减施具有重要意义。     

根瘤菌类菌体的繁殖能力 Ⅱ、在大豆Glycine max(L.)Merr.根瘤中

采用单个原生质体分离和微室培养技术对大豆根瘤类菌体繁殖能力作了研究。结果表明:(1)大豆根瘤原生质体由内含多个类菌体的小胞囊组成。从不同年龄的根瘤中可以区分出:未成熟的细长杆状类菌体,主要存在于幼小根瘤中,以及成熟的与培养体相似的杆状类菌体,主要存在于成熟根瘤之中。(2)采用微室培养技术,在显微镜下直接观察并用磁带录像记录到成熟的大豆根瘤类菌体的分裂和微菌落的形成。(3)类菌体的繁殖率,由二周的<0.01%逐渐增加到13周的60%。(4)分离和培养大豆根瘤类菌体的适宜基质是蒸馏水或矿质溶液(如PDB~-),培养基为BMM或YMA,pH为5.0-7.0。(5)渗透压保护并不是大豆根瘤类菌体繁殖的必要条件。Gresshoff等人推荐的PDB液和B~( m)培养基,非但无利,反而有害。(6)大豆根瘤或根的提取液能大大促进类菌体的繁殖。硫胺素等五种维生素和酵母汁均无此种刺激作用。根瘤提取液的生物活性在100℃下5分钟即部分破坏,而在12l℃下加热就完全遭到破坏。(7)类菌体每次分裂的世代时间随次数的增多而逐步缩短。一般经过第一次的延迟分裂之后,其分裂速度即与培养体根瘤菌相当。(8)荧光抗体试验证明根瘤中的类菌体及其分离菌株与供试菌在主要抗特征上的同一性。     

Effect of Inoculation Rhizobium and Response of Soybean-Rhizobium System to Insoluble Phosphate

In order to produce efficiently symbiotic system in acid soils which could be used for the recovery of insoluble phosphate soil and improvement of the fertility,etc.,host range of Rhizobium was isolated from the root nodules of wild and cultivated soybean varieties growing in south China,evaluated the effects of Rhizobium on enhance nitrogen fixing activities,phosphorus(P),nitrogen (N)uptakes,growth and yield of soybean under pot and field conditions.The results showed that combined Rhizobium inoculation was more effective than individual Rhizobium inoculation. The combined Rhizobium of CW54 strains had the highest effect, nodule number, nodule weight and nodule nitrogenase activity were markedly stimulated as compared to those of the control U110, respectively. The nitrogen contents in the plants treated with CW54 strains were significantly increased by 43.2% as compared to those of the control U110 in Al-P soil, but statistical significance was not observed in Fe-P soil. By contrast, inoculation with CW54 significantly enhanced phosphorus uptake of plant in Fe-P soil than that in Al-P soil. The effects of inoculation of CW54 strains in a field condition were similar to those of in a pot condition. The total biomass and yield in the plants treated with CW54 strains were significantly increased by 86.4% and 51.4% as compared to those of the control at the time of soybean podding in a field condition, respectively.These results suggested that inoculation Rhizobium was beneficial for soybean nutrient uptake,growth and yield under insoluble phosphate soil conditions.     

根瘤菌接种方式对复播大豆干物质积累与产量的影响

探讨不同根瘤菌接种方式的实施效果,以前期分离、鉴定、纯化的3株根瘤菌菌株为供试材料,选用南疆地区复播大豆绥农35为供试品种,比较根瘤菌拌种、做种肥、随水滴施等接种方式的效果,测定大豆结瘤数量、根瘤干重、植株地上部干物质积累分配、产量及其构成因素等指标,探讨接种方式和根瘤菌对复播大豆干物质积累及产量的影响。结果表明,3种接种方式均能促进大豆根系结瘤,其中,以SN7-2拌种、SMH12做种肥,SN7-2做种肥和T6随水滴施大豆根瘤菌结瘤效果最好;SN7-2拌种,SMH12做种肥,SN7-2做种肥,T6随水滴施能显著促进大豆干物质积累,SN7-2拌种或者SN7-2做种肥、T6随水滴施均促进干物质向生殖器官分配;不同接种方式通过增加主茎节数、单株荚数、单株粒数和百粒重提高大豆籽粒产量,SN7-2适合以拌种或做种肥的方式接种,T6适合随水滴施。     

氮钾肥对大豆根瘤的形成及固氮活性的影响

经试验证明,大豆施肥有利于根瘤的形成和生长,并能提高根瘤固氮酶的活性和根瘤的固氮量。特别是在施磷肥的基础上再施以适量的氮钾肥,效果更为显著。除增加根瘤的数目和根瘤重量、提高根瘤的固氮活性外,还能延长根瘤的固氮时期,提高籽实的产量。     

我国大豆根瘤内生菌资源多样性研究

植物内生菌已成为植物微生态系统中的重要组成部分,根瘤内生菌和根瘤菌普遍共存于特殊的根瘤生 境。比较了根瘤内生菌和根瘤菌与宿主间关系存在的区别,对大豆根瘤内生菌的种类、宿主和适应性、生物固氮、促 进植物生长、增强宿主抗逆、抗病能力以及联合修复环境污染等功能多样性进行论述,指出大豆根瘤内生菌研究的 发展方向,对进一步促进植物生长、发展可持续农业具有重要意义。 ）     

不同含油量大豆的结瘤特性与农艺性状比较分析

为明确大豆脂肪含量与根瘤的关系,以不同含油量大豆品种（延11、长农16、长农21、吉育202）为试验材料,研究不同含油量大豆品种在不同生育期的结瘤特性、植株高度、根部长度、根瘤新鲜重、根部干燥重、结荚数以及粒数等农艺性状。结果表明：在各生育期高油大豆和超高油大豆的根部比较发达,根瘤数、根瘤鲜重及根部干燥重都比对照增加。超高油大豆和高油大豆的产量比对照无明显增产。     

稗草影响大豆根瘤固氮的机制研究之一——水分干扰机制

在全自控人工气候室内系统研究了稗草对大豆根瘤固氮的水分干扰机制。稗草在每盆3株的密度下使播后53-63淹水期间及淹水期后1天的大豆单株根瘤固氮速率平均分别比无草对照提高了16.6%和30.0%,在每盆10株的密度下分别使其比无草对照提高了34.2%和67.5%。在不淹水的情况下播后30-70天,稗草在每盆3株和10株的密度下使其所在处理的平均日蒸发蒸腾量分别比无草对照增加了23.8%和50%,削弱了水分对大豆植株的供应水平;而土壤水分供应水平从其田间持水量的80%降低到35%时,大豆根瘤的氧气传导速率从0.38cm/s下降到0.20cm/s,净光合速率从18.81mg/dm#+2/h降低到4.04mg/dm#+2/h,每盆10株稗草对大豆单株结瘤量及根瘤固氮酶活性的抑制率则分别从8.2%和17.8%升高到18.3%和19.6%,其对大豆单株根瘤固氮速率的抑制率也随之从21.5%上升到33.1%。证明通过干扰土壤水分供应水平,首先影响大豆植株的同化物产量及根瘤内的氧气供应,进而影响大豆植株的根瘤形成和根瘤固 氮酶的固氮活性,是稗草影响大豆根瘤固氮的主要机制之一。