达乌里胡枝子根瘤菌的促生作用及高效根瘤菌的鉴定

本研究选择达乌里胡枝子(Lespedeza daurica)根瘤分离且结瘤效果较好的7株根瘤菌(TG64,TG97,TG98,TG100,TG101,TG105和TG115),通过测定达乌里胡枝子生长表型和主要营养成分,结合结瘤和光合特性初步分析促生的生理生化机制,研究不同根瘤菌的促生作用;通过分子生物学、形态学和生理生化特性鉴定高效根瘤菌。结果表明:除TG64,其余菌株显著提高了株高、根长、生物量和蛋白质含量,改善了根系构建,TG101促生最明显。所有处理单株结瘤5~33个,根瘤干重2.55~35.87 mg;TG98,TG100,TG101和TG115显著提高了叶绿素含量、光合和氮吸收能力,是促生的主要生理生化机制。经鉴定,TG101为格木慢生根瘤菌(Bradyrhizobium erythrophlei)。综上,根瘤菌通过改善植株氮营养促进叶绿素合成、增强光系统活性,提高光合能力,进而促进干物质积累调控生长。其中TG101为高效根瘤菌,为后续研发适用黄土高原的达乌里胡枝子根瘤菌剂提供了菌种资源和理论依据。

不同居群达乌里胡枝子叶片解剖结构研究

运用光学显微镜对山西6个居群野生达乌里胡枝子(Lespedeza daurica(Laxm.)Schindl)的叶片解剖结构进行研究分析,并且运用方差分析、聚类分析、相关分析和隶属函数综合评价其抗旱性。结果表明:13个指标中10个差异显著,并聚为3类,分别反映了叶片特征、叶肉组织结构特点和叶片气孔特性;通过相关分析选择叶片厚度、叶紧密度、气孔密度分别为各类的典型指标,应用隶属函数法综合评价其抗旱能力由强到弱依次为:阳泉>静乐>交口>太谷>沁水>沁源。

不同光环境下兴安胡枝子叶片光合和叶绿素荧光参数的光响应特点

为了解兴安胡枝子(Lespedeza daurica)对不同森林光环境的适应性,分别测定了林下和林缘兴安胡枝子叶片的光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的光响应曲线。结果表明,在低光强下,林下兴安胡枝子叶片的净光合速率(Pn)和表观量子效率(AQY)明显高于林缘,即林下兴安胡枝子叶片对弱光的捕获和利用能力明显高于林缘,但林下兴安胡枝子在相对较强光强下的光合能力明显低于林缘,表现为较低的光饱和点(LSP)和净光合速率(Pmax),随着光强的增加而减少,林下兴安胡枝子叶片的气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)增加幅度也明显低于林缘,但林下兴安胡枝子具有相对较高的水分利用效率。低光强下,林下和林缘兴安胡枝子叶片的实际光化学效率(ФPSⅡ)和电子传递速率(ETR)均无明显差异,但当光强超过400μmol·m^(-2)·s^(-1)后,林缘兴安胡枝子叶片的ФPSⅡ和ETR均明显高于林下,但是林下兴安胡枝子叶片的热耗散能力明显高于林缘。兴安胡枝子叶片的光合特性对不同光环境具有较强的适应能力。

达乌里胡枝子种子发芽吸水规律及吸水模型研究

试验选用5个地区的野生达乌里胡枝子(Lespedeza daurica (Laxm.) Schindl.)及其对应的栽培种种子进行32 h的浸种处理,分别在2、4、6、8、10、12、14、16、18、22、26、32 h测定种子的吸水量来研究其发芽过程中的吸水规律,并运用动力学隔室理论建立吸水模型,为生产中需水量供应和理解种子吸水机制提供理论依据。结果表明:无论是野生种还是栽培种,在萌发过程中吸水量同千粒重呈正相关;从种子的吸水变化趋势来看种子发芽时的吸水过程可以分为吸胀阶段(物理吸水阶段)和萌发阶段(胚的生长阶段);运用动力学隔室理论对其变量建立模型,确定达乌里胡枝子种子物理吸水阶段模型为单室模型:W=-e-5.7t×10-3,胚生长阶段模型亦为单室模型:W=1.4728+e-t×10-3,对模型值与观察值进行拟合度检验,物理吸水过程的拟合度R2=0.7256(P<0.01),胚芽生长过程的拟合度R2=0.9350(P<0.01)。

水分和磷肥对达乌里胡枝子不同叶位叶绿素荧光参数特征的影响

采用盆栽控制试验,研究了达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)在3种水分水平[分别为土壤田间持水量的80%(HW)、60%(MW)、40%(LW)]与2种肥料处理(P处理:纯P 0.1g.kg-1干土;对照:不施肥)下不同叶位叶绿素荧光参数特征。结果表明,P处理中,MW下旗叶F0和Fv/Fm值显著低于中叶,Fm值差异不显著,说明在轻度水分胁迫下旗叶PSⅡ反应中心受到的损伤较小,虽然旗叶和中叶电子传递没有差异,但旗叶光能转换效率比中叶高。另外,P处理显著降低了达乌里胡枝子叶片NPQ值,同时显著提高了MW下新叶和旗叶Fv/Fm值,说明施用P肥能够有效减少叶片对光能的热耗散,并提高其在一定水分胁迫下的光能利用能力,增强达乌里胡枝子对黄土丘陵区的适应能力。

黄土高原半灌木达乌里胡枝子和铁杆蒿对土壤干旱胁迫的生理响应

采用桶栽称量法,对重度干旱、中度干旱和适宜水分〔分别为田间最大持水量的35%、55%和75%(CK)〕条件下达乌里胡枝子〔Lespedeza daurica(Laxm.)Schindl.〕和铁杆蒿(Artemisia sacrorum Ledeb.)叶片的7个生理生化指标的动态变化进行研究。结果表明:在干旱条件下,随处理时间延长,达乌里胡枝子和铁杆蒿叶片的SOD活性逐渐增加,总体上与对照差异不明显;二者的POD活性呈先升高后降低的变化趋势、CAT活性总体上呈降低-升高-降低的变化趋势、APX活性则呈现不同的波动规律,但POD、CAT和APX活性峰值及出现的时间有差异,其中在重度干旱条件下POD、CAT和APX活性的变化幅度均最大。在干旱条件下,达乌里胡枝子和铁杆蒿叶片MDA含量均随处理时间延长呈先升高后降低的趋势且MDA峰值均明显低于对照,但二者的MDA含量水平及其峰值出现的时间有一定的差异;在不同处理条件下,二者叶片的游离脯氨酸含量随处理时间延长呈现不同的波动规律,其中,在中度干旱条件下游离脯氨酸含量变化幅度均最大;在干旱条件下,二者可溶性蛋白质含量均随处理时间延长逐渐增加,但总体上与对照差异不显著。研究结果说明:达乌里胡枝子和铁杆蒿对干旱胁迫的生理响应有一定差异,但作为黄土高原乡土植物,二者具有相似的抗旱机制,表现出较强的抵御和适应干旱的能力。

松嫩草地2种胡枝子地上生物量动态及其种间比较

对松嫩草地兴安胡枝子与细叶胡枝子地上生物量动态及种间进行的比较研究结果表明,在整个生长季内,2种胡枝子地上总生物量与茎、叶生物量的动态变化与季节气候变化相适应,呈幂函数增长的“S”型曲线形式;花果生物量则呈逐渐增加的直线形式。兴安胡枝子地上总生物量与茎、叶、花果生物量明显高于细叶胡枝子,其最大值分别是细叶胡枝子的1.78,1.31,1.59和3.62倍。在整个生长季,2种胡枝子叶的比重逐渐下降,茎比重逐渐上升,叶比重的急速下降与其生殖生长的开始相关。2种胡枝子RGR双峰曲线的动态变化是与在整个生长发育阶段的外界环境因子的变化紧密相关的。由兴安胡枝子的分枝数量明显大于细叶胡枝子得出,在建立人工草地时,兴安胡枝子应比细叶胡枝子合理稀植。

达乌里胡枝子总黄酮提取工艺及其抗油脂氧化作用的研究

对达乌里胡枝子黄酮提取工艺及其抗油脂氧化作用进行了研究。在单因素试验的基础上,采用正交L16(45)试验确定了达乌里胡枝子黄酮提取的最佳工艺,其最佳参数为:乙醇浓度为50%、温度为70℃、料液比为1:20、时间为1.5h。采用碘-硫代硫酸钠滴定法考察胡枝子总黄酮抑制猪油、菜油、亚油酸的氧化酸败作用,结果表明:达乌里胡枝子黄酮对猪油、菜油、亚油酸有极强的抗氧化作用,能够极显著地抑制猪油、菜油过氧化值(POV)升高,极显著地抑制亚油酸的氧化,这种效果随着质量浓度的升高而增强。

‘晋农1号’达乌里胡枝子根瘤内生解磷菌的鉴定及特性研究

根瘤内生解磷菌具有促进豆科植物结瘤固氮,提高植物抗逆性等作用。本研究以‘晋农1号’达乌里胡枝子(Lespedeza daurica‘Jinnong NO.1’)为试验材料,采用“划线法”分离其根瘤内生菌,筛选具有解磷能力的菌株,测定其解磷能力,并对其抗逆和促生特性进行研究。结果表明:达乌里胡枝子根瘤中共分离出88株内生菌,其中11株具有解磷能力;TG41,TG43,TG47和TG68解有机磷量为0.73~1.29μg·mL^(-1),TG47和TG68解无机磷量为72.97和1.29μg·mL^(-1),为有效解磷菌;经鉴定,TG41和TG43为Bacillus zanthoxyli,TG47为Phyllobacterium zundukense,TG68为Pantoea agglomerans;TG41,TG43和TG68在盐浓度0.01%~9.00%和pH4~pH12条件下均可生长;4株菌不耐高温,TG47和TG68能在4℃生长;TG41,TG43和TG68能分泌铁载体和有机酸。综上,达乌里胡枝子根瘤中存在丰富的内生菌,部分具有解磷功能、抗逆和促生潜力,可用于研发适合黄土高原地区胡枝子建植的根瘤微生物复合菌剂。

醋酸钙不动杆菌对盐碱胁迫下达乌里胡枝子促生效应研究

达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)是黄土高原地区重要的生态修复草种,但土壤盐碱化极大影响了达乌里胡枝子的生长,制约了其经济和生态价值。接种根际促生菌剂是提高植物对盐碱胁迫抗性的重要途径。【目的】验证醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)对盐碱胁迫下达乌里胡枝子幼苗和成株的促生效应,初步揭示其促进豆科植物生长的潜在机理,为田间应用提供理论依据。【方法】采用解钾培养基对2株达乌里胡枝子根际分离的醋酸钙不动杆菌的解钾能力进行测定;采用液体发酵法对菌株分泌铁载体、吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)的能力进行定量测定;分别在培养皿和盆栽条件下,验证菌株的促生能力及其机制。【结果】菌株DP25和DP27具有解钾和分泌铁载体、IAA的能力,其中相对铁载体表达量值(siderophore,SU)分别为53.13%和86.67%,IAA含量分别为1.01 mg/L和17.31 mg/L;菌株DP25显著提高了培养皿中达乌里胡枝子幼苗的茎长和根长;菌株DP25和DP27对盐碱胁迫下达乌里胡枝子成株的光合色素合成及其光合作用产生积极影响;菌株DP25和DP27显著提高了盆栽条件下达乌里胡枝子成株的株高、茎粗、根表面积、总根长、分叉数;菌株DP27还显著提高了地上和地下生物量、根体积、总根尖数、根系活力。【结论】接种醋酸钙不动杆菌对达乌里胡枝子幼苗和成株均表现出良好的促生作用,其中分泌IAA是促进幼苗生长的主要因素,而提高光合能力和根系形态建成在促进成株生长中发挥关键作用。醋酸钙不动杆菌可用于开发黄土高原盐碱地区建植达乌里胡枝子的促生菌剂。

达乌里胡枝子产铁载体根瘤内生细菌的鉴定及其促生抗逆效应

【背景】根瘤是植物-微生物共生的特殊结构,蕴含丰富的微生物资源。产铁载体根瘤内生细菌对促进结瘤固氮具有重要作用,但目前关于其是否对植物具有促生作用尚不明确。【目的】筛选鉴定达乌里胡枝子(Lespedeza daurica)根瘤产铁载体内生细菌,明确其促生作用,为丰富植物促生菌资源提供新的途径。【方法】利用铬天青(chrome azurol S, CAS)培养基初筛产铁载体根瘤内生细菌,对目的菌株进行鉴定;通过液体发酵试验确定其产铁载体能力;利用促生功能培养基测定其他促生特性;利用不同盐浓度(0.01%-9.00%)、不同pH值(3.0-12.0)的酵母甘露醇(yeast mannitol,YMA)液体培养基和不同培养温度(4-60℃)确定其抗逆特性;通过盆栽试验初步验证其对植物的促生作用。【结果】48株根瘤内生细菌可产铁载体,其中9株为高产铁载体细菌,分别为TG4、TG9、TG13、TG15、TG28、TG32、TG38、TG76和TG78,铁载体相对表达量为26%-93%;经鉴定,除了TG28为巨大普里斯特氏菌(Priestiamegaterium),其余8株菌均为耐寒短杆菌(Brevibacterium frigoritolerans);TG15、TG28、TG76和TG78具有产生长素(indole-3-acetic acid, IAA)(7.62-64.90μg/mL)、1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC)脱氨酶和固氮能力;而且在盐浓度0.01%-5.00%、pH 4.0-12.0和温度4-37℃均可生长;TG15和TG28显著提高了达乌里胡枝子的茎粗,且TG28显著提高了株高。【结论】达乌里胡枝子根瘤中定殖有促生和抗逆效应较强的产铁载体细菌,但对植株的促生作用仅表现在形态发育方面,预测其分泌的铁载体等促生物质可能对共生的结瘤固氮细菌产生积极作用。

林下和林缘兴安胡枝子叶片PSⅡ行为对光强的快速响应

以兴安胡枝子(Lespedeza daurica (Laxm.)Schindl.)叶片为研究材料,采用快相叶绿素荧光动力学方法,研究了不同光环境下兴安胡枝子叶片光合能力的影响,以期获得兴安胡枝子叶片的PSⅡ功能对不同光环境下的响应。结果表明:林下兴安胡枝子叶片的PSⅡ光化学活性和PSⅡ受体侧电子传递能明显低于林缘,其吸收的光能用于光化学反应的比例较低,而以无效热能形式耗散的比例较高。但是在不同的作用光强下,不同光环境下兴安胡枝子叶片的PSⅡ响应不同,1 000μmol·m^(-2)·s^(-1)的作用光下林下和林缘兴安胡枝子叶片的PSⅡ功能差异相对较小,并且PSⅡ供体侧放氧复合体OEC活性和类囊体膜的状态也无明显差异。但在3 000μmol·m^(-2)·s^(-1)作用光下,林下兴安胡枝子各叶绿素荧光参数的变化幅度明显大于1 000μmol·m^(-2)·s^(-1)作用光,即强光加剧了林下兴安胡枝子叶片PSⅡ光化学活性的降低,并且PSⅡ供体侧放氧复合体OEC活性也明显降低。