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《西北大学》 2003年
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陕、甘黄土高原根瘤菌-豆科植物共生体结构及固氮作用研究

王卫卫  
【摘要】:对陕西、甘肃黄土高原地区的豆科29属63种野生及栽培豆科植物结瘤及固氮状况进行了野外调查和室内分析,新发现10种结瘤豆科植物,他们是山合欢(Albizzia kalkora)、扁茎黄芪(Astragalus complanatus)、胀萼黄芪(A.ellipsoideus)、糙叶黄芪(A.scaberrimus)、小花香槐(Cladrastis sinensis)、银豆(Falcata japonica)、野大豆(Glycine soja)、多花木蓝(Indigofera amblyantha)、百脉根(Lotus corniculatus)、黄花木(Piptanthus concolor)。采集根瘤的过程中发现在水分充足地带如河滩、田埂、树林等处的豆科植物容易结瘤且长势较好,而荒坡、沙地等缺水处的豆科植物结瘤较少并且形状较小。另外,同种豆科植物在湿润条件下容易结瘤,在干旱条件下不易结瘤。表明豆科植物的结瘤情况与环境关系密切,受环境条件的影响较大。 比较研究表明,由于生态条件不同,豆科植物生活习性多样,从而使根瘤形态具有多种特征。根瘤形态大体可以分为两类:一类以苜蓿、草木樨、三叶草、红豆草等为代表,这种根瘤是长圆形的,较小,分生组织在顶端皮层以内,长圆形的根瘤可以是单个的,也可以聚集在一起,如此则形如掌状或生姜状,多呈不规则形态。另一类以大豆、国槐、菜豆的根瘤为代表,它们是圆形的,分生组织带状,在皮层内,根瘤大都单个存在。一般来说,生于山地草原,天然草场和林间湿地的豆科植物一年生草本居多,其根瘤也是一年生,在形态上较为规则,一般为圆形、长圆形,并带有粉红色,而分布于阳坡地带的多年生豆科乔木、灌木,其根瘤形态多为长柱状,且多具分叉,其颜色以白色、褐色、黄色者居多,着生部位多居于侧根、须根上,主根上很少有瘤。根瘤的直径大小也不一样,其中最小的是百脉根的根瘤,直径为0.8mm;较大的根瘤,如紫荆根瘤直径可达18mm。豆科植物的根瘤形态主要与植物种类有关,同属不同种的豆科植物根瘤形态往往是相似的。 从豆科的牧草、沙生植物、灌木、乔木及豆科作物共计25属46种51份根瘤样品中,分离、纯化,获得根瘤菌47株,将获得根瘤菌菌株部分回接于原寄主植物,27d以后可以结瘤。这些菌株大都在酵母—甘露醇培养基上生长良好, 并能分泌大t的粘多糖。一般3d形成菌落,菌落为圆形,边缘整齐,无色透明 或乳白色,具有光泽。对其中的14株根瘤菌在个体形态特征方面进行了观察及 生理生化试验,所得结果表明,来自不同植物根瘤的分离物其菌体形状有差异, 但革兰氏染色均呈G-,在光学显微镜、电子显微镜下观察,有明显的异染颗粒 区,可见菌体内有苏丹黑染色类脂颗粒存在.菌株3一酮基乳糖试验均为阴性. 菌株在石蕊牛奶培养小5d后,石蕊变红,牛奶开始凝固.部分菌株发酵乳糖产 酸l较高,能很快使牛奶凝固. 菌株的氢离子浓度实验结果表明,供试菌株90%能在pH6.0~6.5Y侧叭培养 基上生长,85%能在pH6.o一7.5条件下生长,15%能在pH7.0~7.5条件下生长良 好.分离自首楷的根瘤菌株对pH适应范围较宽,为pHS.)7.5,其它大部分在 pH 5 .5一7.5范围内生长良好。供试菌株大多在NaCI浓度为50/007%范围内生长良 好,分离自首楷的根瘤菌株表现出较强的耐受性,在NaCI浓度为10%~15%范围 内也能生长或生长良好。表明该地区根瘤菌对盐有较强的忍耐性.供试菌株在 60℃条件下处理IOmin,仍然有50%的菌株能正常生长。可见,分离于此区域内 的菌株有较强的温度适应能力和对高温有较强的耐性。 对黄土高原地区以及新疆、甘肃、宁夏等不同生态环境中所采集的500余个 根瘤样品进行了乙炔还原活性比较,测定结果表明,陕西、甘肃黄土高原地区采 集的根瘤样品中85%以上的根瘤为有效根瘤,不同种根瘤的固氮活性差异比较 大,一般活性都比较低,小于l林molCZ困gFwh的占46.6%,大于10林mol CZ执/gFWh的仅占6.8%,最高者仅37.73脚olCZH斌gFWll。在西北广大地区栽培 历史悠久,面积较大的紫花首稽(MediC口90 sativa)、长柔毛野豌豆(巧cia viltosa)、 大豆(Glycine max)、白花三叶草(Meditotus albus)以及豌豆(P sativum)等固氮 活性都较高。 影响豆科植物结瘤固氮的主要因素和影响豆科植物根瘤固氮活性的因子是 十分复杂的。研究分布于西北地区沙漠、戈壁、荒地的野生豆科植物的结瘤状况, 发现在高温、干旱季节并非所有的豆科植物都能结瘤,就是结瘤的豆科植物并非 都有固氮能力。一般分布于农田田埂、河滩水分比较好的区域根瘤均具有固氮活 性或固氮活性较高,而分布于戈壁、沙漠或沙丘豆科植物根瘤,一般固氮活性较 低或没有固氮活性。 在自然条件下,植物的生活习性不同,其根瘤活力也不一致,但是生活习性 相同的同一种植物其根瘤的固氮活力也有差异,通常是随分布地点不同而异。因 此,根瘤的固氮活性的表现与植物的生活习性关系较小,而环境条件对根瘤活性 的影响较大。 在早春冬雪融化,土壤湿度大,有利于植物根系的生长发育及土壤中根瘤菌 的活动,从而促进根瘤菌对植物根系的侵染和结瘤共生.当土壤湿度不同时,根 瘤在不同生育期表现出不同的固氮活性,因此,土壤水分是影响根瘤生长和固氮 活性表达的重要因子。 西北干早地区根瘤,对
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:Q948.12

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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10 赵佚丽;黄宝灵;吕成群;石前;吴朝学;;台湾相思根瘤细菌的生理生化特性及生长适应性研究[J];安徽农业科学;2012年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 师利明;付红豆;师阳;;用卫星遥感影像信息资料分析评价公路沿线土壤侵蚀和植被现状的方法及应用[A];全国水土保持生态修复学术研讨会论文集[C];2009年
7 杨春霞;赵志平;李春丽;丁华平;许丽月;;云南胶园耐荫豆科绿肥资源调查与评价[A];云南省热带作物学会第七次代表大会暨2009年学术年会会议材料[C];2009年
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9 兰彦平;周连第;姚砚武;曹庆昌;兰卫宗;;中国板栗坚果性状表型多样性研究[A];首届中国林业学术大会论文集[C];2005年
10 吴海燕;刘春光;张桂芝;孙淑荣;;花生根瘤菌高效菌株的筛选及固氮效果研究[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集(面向农业与环境的土壤科学专题篇)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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4 赵龙飞;西北地区苦豆子根瘤菌遗传多样性和系统发育研究[D];西北农林科技大学;2010年
5 王玉山;侧柏种源遗传多样性与地理变异规律研究[D];山东农业大学;2011年
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7 葛东媛;重庆四面山森林植物群落水土保持功能研究[D];北京林业大学;2011年
8 徐开未;攀西干热河谷豆科树根瘤菌的遗传多样性及系统发育研究[D];四川农业大学;2011年
9 余旋;四川核桃主产区根际解磷细菌研究[D];四川农业大学;2011年
10 谢云;浙江红山茶遗传多样性分析及观赏价值评价[D];中国林业科学研究院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟亚楠;核桃坚果性状遗传特性与优系选择研究[D];山东农业大学;2010年
2 连亚楠;冬闲田豆科牧草饲草产量及对稻田生态功能的影响研究[D];安徽农业大学;2010年
3 陈跃华;湖南南天竹不同种源的表型变异及光合特性研究[D];中南林业科技大学;2008年
4 崔哲伟;不同时间尺度下刺槐林地土壤水分变化规律[D];北京林业大学;2011年
5 张益源;内蒙古鄂尔多斯退耕还林地植被演替过程研究[D];北京林业大学;2011年
6 张欣;大豆根瘤菌及生物固氮的研究与应用[D];东北林业大学;2011年
7 蒋春玲;野生大豆根瘤菌Bradyrhizobium sp. GZL13-3的鉴定研究[D];吉林农业大学;2011年
8 黄学芹;核(桃)农间作系统栽植管理技术模式的研究[D];新疆农业大学;2011年
9 白音仓;不同播种方式及比例对紫花苜蓿和老芒麦混播草地的影响[D];内蒙古农业大学;2011年
10 冯建芳;紫穗槐根瘤菌生长适应性及其对树木生长效应的研究[D];内蒙古农业大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐桂梅;姜卫兵;;论槐树家族及其在园林绿化中的应用[J];安徽农业科学;2006年18期
2 冯爱青;胡秋娈;崔娟;;槐豆中天然芦丁的提取工艺研究[J];安徽农业科学;2008年15期
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6 谢达平,雷,彭道林,黄祖民,刘丽萍;微生物菌肥的作用机理研究[J];常德师范学院学报(自然科学版);2002年01期
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10 席琳乔,姚拓,杨俊基,韩文星,张德罡;联合固氮菌株分泌能力及其对燕麦的促生效应测定[J];草原与草坪;2005年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张小平;四川花生根瘤菌的遗传多样性和系统发育研究[D];华中农业大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 丛艳波;槐角异黄酮的提取、纯化及水解工艺的研究[D];东北农业大学;2011年
2 潘峰;饭豆根瘤菌的分离、鉴定和遗传多样性的研究[D];华中农业大学;2003年
3 许建香;芸豆高效根瘤菌的筛选及分子标记[D];中国农业大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 管凤贞;钟少杰;邱宏端;林戎斌;张辉;陈济琛;林新坚;;紫云英根瘤菌的分离与鉴定[J];福建农业学报;2012年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李剑峰;解磷根瘤菌诱变选育及抗污染菌剂制备关键技术研究[D];甘肃农业大学;2011年
2 张淑卿;根瘤菌在苜蓿植株体内的运移及影响因素[D];甘肃农业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 蒋春玲;野生大豆根瘤菌Bradyrhizobium sp. GZL13-3的鉴定研究[D];吉林农业大学;2011年
2 钟少杰;紫云英根瘤菌的筛选及应用研究[D];福建农林大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 宁国赞;李元芳;黄岩玲;刘惠琴;白新学;;豆科牧草种子丸衣化接种根瘤菌技术[J];中国草业科学;1987年06期
3 宁国赞;李元芳;刘惠琴;黄岩玲;白新学;;紫花苜蓿接种根瘤菌的效果[J];草业科学;1992年01期
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9 王卫卫,关桂兰,孔爱琴,王炜;河西走廊豆科植物结瘤固氮特性初步研究[J];西北植物学报;1997年04期
10 吴静,李春俭,王贺,张福锁,江荣风;缺硼对大豆根瘤结构和功能的影响[J];西北植物学报;1999年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 许秀珍;扬捷;陈素霞;程惠青;莫熙穆;;根瘤菌DNA中G+C含量的分析[A];中国细胞生物学学会第五次会议论文摘要汇编[C];1992年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 才杰;陈文新:发现“中华根瘤菌”第一人[N];科技日报;2002年
2 崔成龙;黑龙江根瘤菌“接种”高油大豆[N];农民日报;2003年
3 本报记者 吕频;走近院士陈文新[N];中国妇女报;2002年
4 本报记者 陈郁 (陈文新);因为专注,“微小”里才有了“大发现”[N];经济日报;2009年
5 陈建成;大地丰碑[N];中国信息报;2003年
6 王东琦;我国建立根瘤菌研究中心[N];中国高新技术产业导报;2005年
7 本报记者 王新佳;“大豆王国”的希望[N];中国高新技术产业导报;2002年
8 记者胡左;内蒙古大力推广根瘤菌固氮技术[N];科技日报;2002年
9 中国科学院生态环境研究中心教授 侯彦林;春大豆:有机磷钾喜钙钼 少氮高产促根瘤[N];中华合作时报;2003年
10 中国科学院生态环境研究中心教授 侯彦林;春大豆:有机磷钾喜钙钼 少氮高产促根瘤[N];中华合作时报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王卫卫;陕、甘黄土高原根瘤菌-豆科植物共生体结构及固氮作用研究[D];西北大学;2003年
2 张明才;大豆高产优质性状高效表达的激素调控机理及技术研究[D];中国农业大学;2004年
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7 陈文峰;刺槐、黄檀、合欢根瘤菌的多相分类及系统发育研究[D];中国农业大学;2002年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 邵继海;土壤中Cu、Cd胁迫对饭豆(Vigna umbellate L.)根瘤菌JMC1402P的生物毒性的研究[D];华中农业大学;2004年
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