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内蒙古森林植被主要建群树种根际固氮菌多样性及生物特性

牛艳芳  
【摘要】:近年来,农作物和固氮树种的固氮受到广泛关注,而对于非固氮树种研究相对较少,而森林植被的建群种以非固氮树种为主,有必要研究森林地区根际固氮菌的多样性,为以非固氮树种为主的森林生态系统的可持续发展提供理论依据。本文采集了内蒙古地区由东向西大兴安岭根河生态站、阿尔山国家森林公园、赤峰旺业甸国家森林公园、呼和浩特大青山自然保护区、贺兰山自然保护区不同树种的根际土壤,采用阿须贝无氮培养基分离纯化根际土壤固氮菌,用细菌通用引物27f/1492r扩增固氮菌的16S r DNA序列,应用DNAMAN6.0软件进行多序列分析比对,使用MAGE4构建系统发育树,结合形态和生理生化特征进行分类;测定典型固氮菌的生长特性和解磷能力;分析五个样区非固氮树种根际固氮菌的群落结构。主要研究结果如下:1.从根河生态站兴安落叶松(Larix gmelinii)、白桦(Betula platyphylla)和山杨(Populus davidiana Dode)根际土壤中共分离得到88株固氮菌,分别属于19个属,伯克霍尔德属(Burkholderia 34株)、假单胞菌属(Pseudomonas 19株)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus 8株)、短波单胞菌属(Brevundimonas 2株)、根瘤菌属(Rhizobium 4株)、Filimonas(2株)、芽孢杆菌属(Bacillus 3株)、Mitsuaria(3株)、苍白杆菌属(Ochrobactrum 1株)、成团泛菌(Pantoea agglomerans 1株)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas 1株)、不动杆菌属(Acinetobacter 1株)、纳西杆菌属(Naxibacter 1株)、盐水球菌属(Salinicoccus 1株)、Dyadobacter(1株)、叶杆菌属(Phyllobacterium 1株)、贪噬菌属(Variovorax 1株)、黄杆菌属(Xanthomonas 1株)、土壤杆菌属(Agrobacterium 2株)等,其中伯克霍尔德菌属(Burkholderia,38.6%)、假单胞菌属(Pseudomonas,21.6%)为优势属。筛选出9株有解磷能力的固氮菌,分别是Burkholderia(3株)、Pseudomonas(3株)Brevundimonas(1株)、Naxibacter(1株)、Paenibacillus(1株)。2.从阿尔山国家森林公园兴安落叶松、白桦、山杨根际土壤中共分离得到72株固氮菌,分别属于17个属,Pseudomonas(23株)、Bacillus(4株)、Paenibacillus(8株)、Rhizobium(9株)、肠杆菌属(Enterobacter 6株)、Phyllobacterium(5株)、Bosea(4株)、Burkholderia(2株)、贪噬菌属(Variovorax 2株)、噬几丁质菌属(Chitinophaga 1株)、克雷伯氏杆菌属(Klebsiella 1株)、节杆菌属(Arthrobacter 2株)、沙雷氏菌属(Serratia 1株)、柄杆菌属(Caulobacter 1株)、粘液杆菌属(Mucilaginibacter 1株)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium 1株)、双头菌属(Labrys 1株)等,其中假单胞菌属(Pseudomonas,31.9%)为优势属。筛选出8株有解磷能力的固氮菌,分别是Pseudomonas(2株)、Paenibacillus(3株)、Enterobacter(1株)、Phyllobacterium(1株)。3.从赤峰旺业甸国家森林公园华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtii)、油松(Pinus tabulaeformis)、白桦、山杨根际土壤中共分离出固氮菌143株,分别属于9个属,Pseudomonas(51株)、Paenibacillus(41株)、Bacillus(32株)、Burkholderia(3株)、Rhizobium(3株)、Phyllobacterium(1株)、Arthrobacter(3株)、Mucilaginibacter(7株)、Mesorhizobium(2株);其中假单胞菌属(Pseudomonas,35.7%),类芽孢杆菌属(Paenibacillus,28.7%),芽孢杆菌属(Bacillus,22.4%)为优势属。筛选出9株有解磷能力的固氮菌,分别是Pseudomonas(3株),Paenibacillus(2株)、Burkholderia(2株)、Bacillus(2株)。4.从呼和浩特大青山自然保护区油松、白桦、山杨根际土壤中共分离得到89株固氮菌,分别属于14个属,Pseudomonas(32株)、Phyllobacterium(15株)、Arthrobacter(1株)、Sinorhizobium(8株)、Enterobacter(6株)、Rhizobium(5株)、Burkholderia(4株)、Cupriavidus(4株)、Bacillus(1株)、Paenibacillus(1株)、Promicromonospora(2株)、Massilia(1株)、Azotobacter(1株)、Hymenobacter(1株)等,其中假单胞菌属(Pseudomonas,40%),叶杆菌属(Phyllobacterium,16.9%)为优势属。筛选出5株有解磷能力的固氮菌,分别是Pseudomonas(3株)、Burkholderia(1株)、Bacillus(1株)。5.从贺兰山自然保护区油松、山杨根际土壤中共分离出固氮菌60株,分别属于8个属,Phyllobacterium(18株)、Rhizobium(13株)、Pseudomonas(12株)、Arthrobacter(8株)、Bacillus(6株)、Paenibacillus(1株)、Caulobacter(1株)、Massilia(1株)等。其中叶杆菌属(Phyllobacterium,30%),根瘤菌属(Rhizobium,21.7%)、假单胞菌属(Pseudomonas,18.3%),节杆菌属(Arthrobacter,13.3%)为优势属。筛选出2株有解磷能力的固氮菌,分别是Pseudomonas和Paenibacillus。6.不同类群的固氮菌随地理区域的不同而分布不同,广分类群有Pseudomonas、Bacillus、Rhizobium、Paenibacillus和Phyllobacterium;有些类群的分布具有区域性;不同类群的固氮菌生物学特性差异显著。


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