苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)的耐盐性研究

苜蓿根瘤菌042B 在含有400mmol/L NaCl 的基本培养基中生长时,细胞内积累大量谷氨酸。但在不含 NaCl 的基本培养基中,即使加入谷氨酸和(或)甘氨酸甜菜碱,细胞内也不积累谷氨酸。然而,在高浓度 NaCl 条件下,外源甘氨酸甜菜碱则能进入细胞内,并受到外加谷氨酸的促进。在600mmol/L NaCl 的条件下,从外源单独提供谷氰酸或甘氨酸甜菜碱,不能提高苜蓿根瘤菌的耐盐性。但是,同时加入谷氨酸(或其他氨基酸)和甘氨酸甜菜碱,则具有明显的协同效应,可以显著地减轻高盐浓度对苜蓿根瘤菌的抑制作用。钠、钾、氯和硫酸根等离子对苜蓿根瘤菌生长的抑制作用很小,但镁和硝酸根离子则严重地抑制其生长。本文还探讨了营养和苜蓿根瘤菌耐盐性的关系。

Study on Acid Tolerance in Rhizobium meliloti and Its Symbiosis System

Soil pH is a main factor that affects the nodule formation and nitrogen fixation. The largely reduced nitrogen fixation effect caused by acid soil is the ma- jor limitation of alfalfa growth in the south of China. Thus selection of anti-acid nodule for inoculating on alfalfa is of great significance in practical production. Using nine candidate rhizobia （ Rhizobium meliloti L. ） as study objects, their colony diameters and the nodule number of each strain inoculated alfalfa variety were investigated at different pH conditions. The YNCY006 strain presented the strongest resistance to acid, while YNCY007 strain presented the weakest. For nedulation, GT13R alfalfa inoculated with YNCY006 or YNCY008 strains was the best symbiosis system in the acidic soil.

费氏中华根瘤菌042BS(Rhizobium fredii 042BS)蛋白质组学初步研究

为了从蛋白质水平阐明根瘤菌的固氮机理,扩大其宿主植物范围,应用蛋白质组学技术(2-DE),分析比较了能够在大豆和苜蓿上跨宿主结瘤的费氏中华根瘤菌042BS与已经完成基因组测序的根瘤菌模式菌株苜蓿中华根瘤菌(Rhizobium meliloti 1021)的蛋白质表达图谱差异。经过图像分析检测到二者分别有436和428蛋白点。其中约有50个蛋白点初步认为二者所共有的。

多氯联苯污染土壤菌根真菌-紫花苜蓿-根瘤菌联合修复效应

选用紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为宿主植物,盆栽试验研究了丛枝菌根真菌(Glomus caledonium)和苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)单接种及双接种对PCBs复合污染土壤的联合修复效应.结果表明,在紫花苜蓿-菌根真菌-根瘤菌共生体系中,紫花苜蓿对土壤中PCBs的降低起到明显作用,使轻度污染和重度污染土壤中PCBs浓度分别下降了15.8%、23.5%,紫花苜蓿单接种菌根真菌和苜蓿根瘤菌后轻度污染和重度污染土壤中PCBs浓度分别下降了14.8%、24.1%和20.6%、25.5%,双接种后土壤PCBs分别降低了23.2%、26.9%,而且也改变了紫花苜蓿根际土壤微生物群落的碳源利用程度,改善了微生物群落功能多样性.可见,紫花苜蓿豆科植物-菌根真菌-根瘤菌特殊共生体对PCBs污染土壤显示了较好的修复潜力.

不同生态区若干典型作物土壤中紫花苜蓿土著根瘤菌分布状况

采用根瘤菌接种技术可以保证苜蓿成功建植、提高苜蓿产量和改善苜蓿品质,有关效果受施用区土著菌影响较大。应用MPN法对我国多种土壤进行苜蓿土著菌分布状况研究,结果表明:除个别土壤外,苜蓿土著菌数量为30～3000个/g;黄土高原典型作物土壤中根瘤菌数量为2 5万～45万个/g。可见,在典型作物地土壤及有关土壤类型区,土著菌数量较低,根瘤菌接种技术是此类地区发展苜蓿种植的重要技术。

钙离子对紫花苜蓿及苜蓿根瘤菌耐酸能力的影响

土壤酸性是阻碍苜蓿根瘤菌与其宿主紫花苜蓿之间高效共生固氮的重要环境因子.本文研究了Ca2+对紫花苜蓿及苜蓿根瘤菌耐酸能力的影响.结果表明:加入一定浓度的Ca2+(5和10mmol·L-1)能提高苜蓿根瘤菌的生长速率,使苜蓿根瘤菌提前进入对数生长期.中性pH条件下,Ca2+的加入对苜蓿根毛变形率无显著影响;低pH条件下,加入2、5和10mmol·L-1的Ca2+均可提高根毛变形率,Ca2+浓度越高,其影响越显著,说明低pH下Ca2+可能会促进苜蓿根瘤菌与其宿主之间的识别.低pH条件下加入Ca2+可以使苜蓿结瘤提前,结瘤率提高;结瘤动力学检测结果表明,加入一定浓度的Ca2+可以使同期结瘤数增加,越是结瘤后期,环境pH越低,这种表现越明显.

苜蓿根瘤菌菌剂的研究

根据新疆气候特点,筛选出一株在耐旱、耐盐碱方面抗性较强的苜蓿根瘤菌Rhizobiumsp.XJ67,并对其发酵条件及菌剂保存条件进行研究,结果表明该菌最适生长温度为30℃,最适pH为6 8,发酵液活菌数达19300×108,菌剂最佳保存条件为冻干剂。

水分胁迫下AM真菌和根瘤菌对沙打旺生长及养分吸收的影响

利用温室盆栽试验研究水分胁迫下接种丛枝菌根(Arbuscularmycorrhizal,AM)真菌和根瘤菌(Rhizobium meliloti)对沙打旺(AstragalusadsurgensPall.)生长和养分吸收的影响。在土壤相对含水量65%和35%条件下,分别设不接种(对照)、单接根瘤菌、单接摩西球囊霉(Glomusmosseae)和双接根瘤菌与摩西球囊霉等4个处理。结果发现:干旱胁迫显著抑制沙打旺AM真菌侵染率(P<0.05),而接种根瘤菌在两种水分条件下均显著促进摩西球囊霉对沙打旺根系的侵染(P<0.05)。接种AM真菌不仅显著提高沙打旺对P的吸收(P<0.05),而且明显促进根瘤的生长。无论是在干旱条件下或是在正常供水条件下,双接根瘤菌与摩西球囊霉处理对沙打旺生长及养分吸收的效应显著高于单接菌处理,植株地上部、地下部生物量以及N、P、K等吸收量均为最大。结果表明:AM真菌与根瘤菌双接种技术在干旱、半干旱区受损生态系统的植被恢复中具有一定的应用潜力。

植物–微生物联合对土壤不同粒径组分中PAHs的修复作用

采用温室盆栽试验，在种植紫花苜蓿的同时，分别施加木霉菌剂、根瘤菌菌剂以及木霉与根瘤菌复合菌剂，并采用离心分级法将处理后土壤分为4个粒径团聚体，即细黏粒（0．1～1μm）、粗黏粒（1～5gm）、粉粒（5～50μm）以及细砂粒（50～250μm），分析了植物域生物联合作用对不同粒径土壤中PAHs的去除效应。研究结果表明：紫花苜蓿一根瘤菌联合作用对PAHs污染土壤的修复效果最优，其降解率达60％以上。不同粒径组分中PAHs含量的分布表现为细砂粒〉粉粒〉粗黏粒〉细黏粒，且PAHs在不同粒径团聚体中去除率差异性较大。低环（2、3环）PAHs在各粒径组分中去除率较低（20％以下），并在不同粒径组分间呈非均衡分配状态；4环PAHs的去除主要集中在粉粒和细砂粒中，而5环PAHs的去除主要发生在细黏粒上。可见，PAHs在土壤不同粒径组分中分布特征及降解效应为进一步阐明PAHs污染土壤的生物修复机制提供了科学依据。

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。

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。

紫花苜蓿根瘤菌及其共生系统耐酸性的研究

土壤酸碱度是影响根瘤菌形成及固氮的一个主要因素,在南方酸性土壤地区,苜蓿生长的主要限制因素是固氮作用降低,筛选耐酸苜蓿根瘤菌用于接种具有十分重要的生产意义。本研究以9份根瘤菌株为研究对象,在不同的pH条件下培养研究其菌落直径,同时在不同的pH条件下分别与紫花苜蓿品种接种研究其结瘤数,结果表明:YNCY006菌株耐酸性最强而YNCY007菌株耐酸性最差,酸性土壤条件下GT13R紫花苜蓿分别与YNCY006或YNCY008接种是最佳结瘤的共生系统。

耐酸苜蓿根瘤菌在酸性黄壤中的定殖研究

在酸性黄壤中接种3株耐酸苜蓿根瘤菌91522,91512,91532,并施用不同浓度的Ca2+,比较研究了其在苜蓿根际土壤中的定殖动态与水平,进而分析了施Ca2+和接种耐酸苜蓿根瘤菌对紫花苜蓿共生效应的影响。结果表明:接种3种耐酸苜蓿根瘤菌均能在酸性土中定殖,且定殖动态基本一致,以接种菌株91512和91532的效果最好。施Ca处理对根瘤菌定殖影响不明显,施5 mmol/L Ca2+时,定殖效果最佳。接种耐酸苜蓿根瘤菌对苜蓿植株瘤重、根鲜重、株高、植株上部鲜重、全氮含量的影响显著。施Ca2+对植株根鲜重、株高和上部鲜重的影响达到了极显著水平,对瘤重的影响显著。施用5 mmol/L Ca2+,苜蓿生长和结瘤的效果最好,表明在酸性黄壤中,施用适当浓度的Ca2+可以提高紫花苜蓿的产量和品质。

酸铝对耐酸苜蓿根瘤菌生长的影响

[目的]研究酸性条件和游离铝离子对耐酸苜蓿根瘤菌生长的影响。[方法]以普通苜蓿根瘤菌和耐酸根瘤菌为材料,在不同pH液体YMA培养基和加铝酸性液体YMA培养基中进行培养,研究酸铝条件对根瘤菌生长的影响。[结果]所有根瘤菌生长都受到酸性条件的限制,但2个耐酸苜蓿根瘤菌受酸性环境影响小,在酸性条件下的生长强度大,最低能耐受pH 3.0的酸度。耐酸苜蓿根瘤菌生长缓滞期比普通根瘤菌短,而且生长缓滞期时间基本不受环境pH的影响,而普通根瘤菌生长缓滞期随pH的降低而延长。在酸性条件下(pH≤5.0),根瘤菌先分泌碱性物质,再分泌酸性物质;在中性条件下,耐酸菌株先分泌酸性物质,再分泌碱性物质,普通菌株持续分泌酸性物质;在碱性条件下(pH 9.0),各菌株持续分泌酸性物质。在pH 4.1的酸性条件下,Al3+浓度为0～0.5 mmol/L时,根瘤菌的生长不受Al3+的影响。[结论]酸性条件对耐酸苜蓿根瘤菌生长的影响较普通根瘤菌小,酸性条件下耐酸根瘤菌的生长基本不受游离铝离子影响。

六株耐酸苜蓿根瘤菌的筛选及生长特性研究

为获得能够使紫花苜蓿在酸性土壤中高效结瘤的耐酸根瘤菌,该研究从酸性土(pH5.2)上生长的紫花苜蓿根瘤中分离到若干菌株,利用根瘤菌对酸的适应性耐受反应筛选到六株能够在pH4.8的固体培养基上稳定生长的菌株,并检测了这六株菌的结瘤特征、不同酸度下的生长曲线和平均代时。结果表明,六株根瘤菌均能使紫花苜蓿植株结瘤,使其具有较多的结瘤数(≥10个/株)和较高的结瘤率(66.67%～100%);不同酸度下,六株根瘤菌呈现不同的生长特性,酸显著降低根瘤菌的生长速率,使其生长延滞期增长,对数生长期出现滞后,稳定期到达延迟,酸性条件下各根瘤菌的平均代时均较中性条件下的长,环境pH越低,菌株平均代时越长。然而,在低pH条件下,耐酸根瘤菌在其耐受酸度范围内经过延长的延滞期后仍然能够较快地生长。

苜蓿根瘤菌对环境pH影响的试验研究

研究表明,6株苜蓿根瘤菌能在含1%～8%NaCl、K2SO4及pH7～13的环境中生长,具有较强的耐盐性和耐碱性.除1株产碱外,其余5株都产酸,随环境pH、NaCl、K2SO4浓度的增加菌株产酸(碱)的能力逐渐降低.苜蓿根瘤菌通过产酸(碱)改变环境pH值,从而对pH值较高的盐碱地具有一定的改良作用.

苜蓿根瘤菌抗逆生物学特性研究

为能够筛选抗逆性强、高效共生固氮、有实际应用前景的苜蓿根瘤菌菌株，进行了苜蓿根瘤菌的盐耐受性、温度适应性、酸碱（pH值）耐受性、抗生素抗性、氮素耐受性等抗逆性生物学特性试验。结果表明：苜蓿根瘤菌的耐受的盐浓度为0．5％～2．0％，生长温度范围为18～43℃，酸碱耐受性（pn值）范围为5．0～8．0，抗生素抗性为抗氨苄青霉素、氯霉素、链霉素、四环素，氮素耐受性为NH4NO，浓度100—300mM，苜蓿根瘤菌具有较强的环境适应性。

结合态氮对根瘤菌生长液诱导的苜蓿根毛变形的抑制

以苜蓿根瘤菌和其宿主苜蓿为材料，由结合态氮影响苜蓿根瘤菌生长液诱导宿主根毛变形的功能发现，硝态氮和铵态氮均能有效地抑制根瘤菌生长液诱导的宿主根毛变形。而其抑制作用随结合态氮浓度的增加、作用时间的延长而增强。该抑制作用发生在结合态氮浓度和作用时间分别达到1mmol/L和12h时，或当其浓度和作用时间分别为6mmol/L和48h时，根瘤菌生长液引起根毛变形的植株百分率下降到10％。硝态氮与铵态氮抑制根瘤菌生长液诱导根毛变形的作用相类似。

Regulatory role of the sequences downstream from nodD3 P1 promoter of Rhizobium meliloti

The 660 bp region between nodD3 P1 promoter and the following coding region of Rnizopium meliloti has been studied. This region is designated 'downstream sequences' . it consists of two potential open reading frames, ORF1 and ORF2. Studies on the role of the downstream sequences on the activity of nooD3 P1 with nod D3(P1)-/acZ fusion show that deletion of the seguences containing ORF2 causes the increase of the activity of the fusion; on the contrary, addition of extra copies of ORF2 markedly decreases the activity of the fusion. These results indicate that the product of ORF2 plays a negative role in the expression of nod D3.

胶质芽孢杆菌与苜蓿根瘤菌双接种对排土场紫花苜蓿生长和土壤性质的影响

为了明确胶质芽孢杆菌和苜蓿根瘤菌在矿区排土场复垦中的协同作用,以矿区排土场土壤作为基质进行盆栽试验,设置两菌单接种处理、双接种处理及对照,其中胶质芽孢杆菌和苜蓿根瘤菌用量分别为1.50%和0.25%,测定紫花苜蓿产量指标、叶片生理指标、土壤速效养分含量和土壤微生物指标。结果表明,接种胶质芽孢杆菌和苜蓿根瘤菌的各处理均能显著提高紫花苜蓿的产量指标,其中以双接种处理效果最优,将生物量和结瘤量分别比对照显著提高110.27%和124.32%;在生理指标方面,双接种处理效果低于单接种处理,未表现出协同作用;在土壤养分和微生物性质方面,单接种胶质芽孢杆菌仅显著提高土壤速效钾含量,单接种苜蓿根瘤菌对大部分指标均有显著效果,而双接种处理效果最佳,土壤碱解氮、速效钾含量比对照分别显著提高94.14%和84.55%,土壤微生物指标MBC含量、呼吸强度、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性比对照分别显著提高204.02%,65.86%,212.32%,91.87%,30.57%,51.87%。双接种处理对紫花苜蓿产量指标、养分和微生物指标表现出显著的协同作用。因此,1.50%用量胶质芽孢杆菌和0.25%用量苜蓿根瘤菌双接种能够有效提高排土场土壤的复垦效果,具有协同作用,可以作为矿区排土场复垦的高效方法。