酸性土壤中决明属牧草高效根瘤菌的分离及筛选
发布时间：2021-11-10 09:12
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0.08～4.65μmol·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。
【文章来源】：草地学报. 2020,28(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
决明属牧草根瘤菌的分离、纯化及PCR鉴定
回接根瘤菌后能明显促进圆叶决明的生长,叶片返绿,而CK则植株矮小,叶片黄化(图3A)。进一步统计分析植株的SPAD值及植株氮含量,结果显示,与CK相比,接种处理的SPAD值和氮含量均显著提高了399.27%～789.05%和235.00%～1043.33% (图3,B和C) (P<0.05)。其中,接种慢生根瘤菌TXR2,TXN1,WYSR1,JYN6的圆叶决明,除TXR2外,SPAD值均显著高于其他根瘤菌的处理(P<0.05),且对应的植株氮含量也最高(图3)。说明,接种上述4株慢生根瘤菌更能显著促提高植株SPAD值和氮含量,可能具有更好培肥土壤的潜力。3 讨论
为了鉴定上述10株慢生型根瘤菌的共生结瘤和固氮能力,本研究将其分别回接于圆叶决明,对根瘤数目和固氮酶活性进行了统计,并进一步分析了根瘤菌菌株对植株生长的影响。结果显示,所分离的10株慢生型根瘤菌均能与圆叶决明共生形成根瘤,而不接种处理的圆叶决明(CK) 则不能形成根瘤(表2)。数据统计发现,接种慢生型根瘤菌后,每5株圆叶决明平均结瘤数目在26～100个之间变化,固氮酶活性的变化范围为0.08～4.65 μmol·g-1·h-1。证明分离获得的10株慢生根瘤菌均能够与圆叶决明共生形成根瘤,且均具有不同程度的固氮能力。然而,根瘤菌与宿主之间的匹配性存在显著差异,其中结瘤率最高的是从天香羽叶决明分离获得的菌株TXN1,而固氮能力最强的是从举源羽叶决明分离的6号菌株,JYN6。此外,根瘤菌接种处理显著促进了宿主植物的生长发育。回接处理30 d后,与不接种根瘤菌的对照相比,圆叶决明株高、植株鲜重和植株干重分别显著增加了17.29%～59.57%,40.47%～323.32%,99.17%～372.14%(表2) (P<0.05)。说明,通过接种根瘤菌可显著促进圆叶决明生物固氮能力,进而明显促进了植株的生长发育。表2 回接不同根瘤菌对圆叶决明结瘤固氮及生长的影响Table 2 Effects of inoculation with different rhizobial stains on nodulation,nitrogen fixation and growth in Cassia rotundifolia 处理Treatment 根瘤数Nodule number/#·(5plants)-1 固氮酶活性Nitrogenase activity/μmol·g-1·h-1 株高Plant height/cm 植株鲜重Plant fresh weight/mg·(5plants)-1 植株干重Plant dry weight/mg·(5plants)-1 CK 0.00±0.00f 0.00±0.00f 6.27±0.25f 304.80±13.62g 42.00±1.22g TXR1 27.50±7.78e 0.86±0.23c 9.10±0.14bc 799.20±75.09cd 124.33±35.66cde TXR2 44.33±0.58d 0.47±0.18d 10.00±0.50a 985.00±171.12bc 165.20±36.83ab TXN1 100.00±13.89a 0.36±0.03d 9.43±0.51ab 1290.27±160.35a 198.30±17.51a TXN2 47.00±1.41cd 0.37±0.13d 9.20±0.44b 880.57±185.99c 132.05±3.18bc TXN3 44.50±0.71d 0.08±0.01e 7.35±0.21e 428.15±39.81f 83.65±5.16f WYSR1 55.00±12.29bc 2.30±0.20b 8.57±0.40cd 1169.07±171.46ab 184.20±31.95a WYSR2 54.00±1.00bcd 0.39±0.01d 9.03±0.35bc 861.70±149.77c 131.35±23.97bd JYR3 26.00±1.41e 0.38±0.05d 8.05±0.07d 513.60±34.65ef 94.05±8.41ef JYN2 58.67±3.51b 0.14±0.04e 8.10±0.17d 640.73±107.53de 109.30±22.52cdf JYN6 32.08±3.82e 4.65±0.12a 9.57±0.38ab 797.92±69.87cd 131.67±4.11bc 注:同列不同字母表示差异显著(P<0.05)Note:Different letters in the same column indicate significant differences at the 0.05 level
【参考文献】：
期刊论文
[1]茶树/大豆间作对茶树土壤和茶叶营养品质的影响[J]. 覃潇敏,黄少欣,韦锦坚,李金婷,陈杏,骆妍妃,韦持章. 华北农学报. 2019(S1)
[2]茶豆间作体系氮素对茶叶营养成分的影响[J]. 农玉琴,黄少欣,刘振洋,廖春文,韦锦坚,陆金梅,陈远权,覃潇敏. 安徽农业科学. 2019(21)
[3]石灰、绿肥和生物有机肥协同改良酸性土壤并提高烟草生产效益[J]. 邓小华,黄杰,杨丽丽,陈金,李源环,田明慧,周米良,田峰,张明发. 植物营养与肥料学报. 2019(09)
[4]耐铝性不同的狗牙根在酸性土壤上的生长差异[J]. 黄春琼,刘国道,陈振. 热带作物学报. 2019(11)
[5]苹果园间作对土壤生态化学计量特征和酶活性的影响[J]. 穆嘉琳,韩明政,张燕,张杰,姚允聪. 北京农学院学报. 2019(04)
[6]一种高效研究大豆根瘤共生固氮的营养液栽培体系[J]. 艾文琴,姜瀚原,李欣欣,廖红. 植物学报. 2018(04)
[7]中国苜蓿属植物适宜性区划[J]. 徐丽君,徐大伟,逄焕成,辛晓平,金东艳,唐雪娟,郭明英. 草业科学. 2017(11)
[8]4个豆科牧草在干热河谷生态芒果园的应用研究[J]. 张德,龙会英. 草地学报. 2017(03)
[9]牛圈舍空气中放射根瘤菌的分离鉴定[J]. 贾立敏,蔡扩军,李爱巧. 新疆畜牧业. 2017(04)
[10]连续流动分析仪快速测定甘蔗植株全氮、全磷含量[J]. 黄莹,方界群,卢颖林,陈迪文,周文灵,沈大春,敖俊华,江永. 甘蔗糖业. 2017(01)
硕士论文
[1]酸性土壤上花生高效根瘤菌的发现及应用[D]. 刘鹏.福建农林大学 2019
[2]施肥对两种决明属牧草农艺性状和土壤可溶性氮素的影响[D]. 杨庆.福建农林大学 2017
[3]云南腾冲火山地质公园和热海公园根瘤菌遗传多样性的研究[D]. 罗冰科.四川农业大学 2014
[4]福建决明属植物资源分布及其药用活性成分研究[D]. 陆爱华.福建农林大学 2011
[5]陕西部分地区豆科植物共生固氮资源调查及神木地区根瘤菌多样性研究[D]. 聂刚.西北农林科技大学 2006
本文编号：3486999
【文章来源】：草地学报. 2020,28(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
决明属牧草根瘤菌的分离、纯化及PCR鉴定
回接根瘤菌后能明显促进圆叶决明的生长,叶片返绿,而CK则植株矮小,叶片黄化(图3A)。进一步统计分析植株的SPAD值及植株氮含量,结果显示,与CK相比,接种处理的SPAD值和氮含量均显著提高了399.27%～789.05%和235.00%～1043.33% (图3,B和C) (P<0.05)。其中,接种慢生根瘤菌TXR2,TXN1,WYSR1,JYN6的圆叶决明,除TXR2外,SPAD值均显著高于其他根瘤菌的处理(P<0.05),且对应的植株氮含量也最高(图3)。说明,接种上述4株慢生根瘤菌更能显著促提高植株SPAD值和氮含量,可能具有更好培肥土壤的潜力。3 讨论
为了鉴定上述10株慢生型根瘤菌的共生结瘤和固氮能力,本研究将其分别回接于圆叶决明,对根瘤数目和固氮酶活性进行了统计,并进一步分析了根瘤菌菌株对植株生长的影响。结果显示,所分离的10株慢生型根瘤菌均能与圆叶决明共生形成根瘤,而不接种处理的圆叶决明(CK) 则不能形成根瘤(表2)。数据统计发现,接种慢生型根瘤菌后,每5株圆叶决明平均结瘤数目在26～100个之间变化,固氮酶活性的变化范围为0.08～4.65 μmol·g-1·h-1。证明分离获得的10株慢生根瘤菌均能够与圆叶决明共生形成根瘤,且均具有不同程度的固氮能力。然而,根瘤菌与宿主之间的匹配性存在显著差异,其中结瘤率最高的是从天香羽叶决明分离获得的菌株TXN1,而固氮能力最强的是从举源羽叶决明分离的6号菌株,JYN6。此外,根瘤菌接种处理显著促进了宿主植物的生长发育。回接处理30 d后,与不接种根瘤菌的对照相比,圆叶决明株高、植株鲜重和植株干重分别显著增加了17.29%～59.57%,40.47%～323.32%,99.17%～372.14%(表2) (P<0.05)。说明,通过接种根瘤菌可显著促进圆叶决明生物固氮能力,进而明显促进了植株的生长发育。表2 回接不同根瘤菌对圆叶决明结瘤固氮及生长的影响Table 2 Effects of inoculation with different rhizobial stains on nodulation,nitrogen fixation and growth in Cassia rotundifolia 处理Treatment 根瘤数Nodule number/#·(5plants)-1 固氮酶活性Nitrogenase activity/μmol·g-1·h-1 株高Plant height/cm 植株鲜重Plant fresh weight/mg·(5plants)-1 植株干重Plant dry weight/mg·(5plants)-1 CK 0.00±0.00f 0.00±0.00f 6.27±0.25f 304.80±13.62g 42.00±1.22g TXR1 27.50±7.78e 0.86±0.23c 9.10±0.14bc 799.20±75.09cd 124.33±35.66cde TXR2 44.33±0.58d 0.47±0.18d 10.00±0.50a 985.00±171.12bc 165.20±36.83ab TXN1 100.00±13.89a 0.36±0.03d 9.43±0.51ab 1290.27±160.35a 198.30±17.51a TXN2 47.00±1.41cd 0.37±0.13d 9.20±0.44b 880.57±185.99c 132.05±3.18bc TXN3 44.50±0.71d 0.08±0.01e 7.35±0.21e 428.15±39.81f 83.65±5.16f WYSR1 55.00±12.29bc 2.30±0.20b 8.57±0.40cd 1169.07±171.46ab 184.20±31.95a WYSR2 54.00±1.00bcd 0.39±0.01d 9.03±0.35bc 861.70±149.77c 131.35±23.97bd JYR3 26.00±1.41e 0.38±0.05d 8.05±0.07d 513.60±34.65ef 94.05±8.41ef JYN2 58.67±3.51b 0.14±0.04e 8.10±0.17d 640.73±107.53de 109.30±22.52cdf JYN6 32.08±3.82e 4.65±0.12a 9.57±0.38ab 797.92±69.87cd 131.67±4.11bc 注:同列不同字母表示差异显著(P<0.05)Note:Different letters in the same column indicate significant differences at the 0.05 level
【参考文献】：
期刊论文
[1]茶树/大豆间作对茶树土壤和茶叶营养品质的影响[J]. 覃潇敏,黄少欣,韦锦坚,李金婷,陈杏,骆妍妃,韦持章. 华北农学报. 2019(S1)
[2]茶豆间作体系氮素对茶叶营养成分的影响[J]. 农玉琴,黄少欣,刘振洋,廖春文,韦锦坚,陆金梅,陈远权,覃潇敏. 安徽农业科学. 2019(21)
[3]石灰、绿肥和生物有机肥协同改良酸性土壤并提高烟草生产效益[J]. 邓小华,黄杰,杨丽丽,陈金,李源环,田明慧,周米良,田峰,张明发. 植物营养与肥料学报. 2019(09)
[4]耐铝性不同的狗牙根在酸性土壤上的生长差异[J]. 黄春琼,刘国道,陈振. 热带作物学报. 2019(11)
[5]苹果园间作对土壤生态化学计量特征和酶活性的影响[J]. 穆嘉琳,韩明政,张燕,张杰,姚允聪. 北京农学院学报. 2019(04)
[6]一种高效研究大豆根瘤共生固氮的营养液栽培体系[J]. 艾文琴,姜瀚原,李欣欣,廖红. 植物学报. 2018(04)
[7]中国苜蓿属植物适宜性区划[J]. 徐丽君,徐大伟,逄焕成,辛晓平,金东艳,唐雪娟,郭明英. 草业科学. 2017(11)
[8]4个豆科牧草在干热河谷生态芒果园的应用研究[J]. 张德,龙会英. 草地学报. 2017(03)
[9]牛圈舍空气中放射根瘤菌的分离鉴定[J]. 贾立敏,蔡扩军,李爱巧. 新疆畜牧业. 2017(04)
[10]连续流动分析仪快速测定甘蔗植株全氮、全磷含量[J]. 黄莹,方界群,卢颖林,陈迪文,周文灵,沈大春,敖俊华,江永. 甘蔗糖业. 2017(01)
硕士论文
[1]酸性土壤上花生高效根瘤菌的发现及应用[D]. 刘鹏.福建农林大学 2019
[2]施肥对两种决明属牧草农艺性状和土壤可溶性氮素的影响[D]. 杨庆.福建农林大学 2017
[3]云南腾冲火山地质公园和热海公园根瘤菌遗传多样性的研究[D]. 罗冰科.四川农业大学 2014
[4]福建决明属植物资源分布及其药用活性成分研究[D]. 陆爱华.福建农林大学 2011
[5]陕西部分地区豆科植物共生固氮资源调查及神木地区根瘤菌多样性研究[D]. 聂刚.西北农林科技大学 2006
本文编号：3486999
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