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相思树种根瘤菌的研究

吕成群  
【摘要】:从广西不同立地条件下的7种相思树木林分中采集根瘤并分离纯化获得53个相思树种根瘤菌菌株,对其进行了较为全面、系统的研究。研究表明它们在平板上培养的菌落均具有典型的根瘤菌形态特征。在试管内和盆栽苗木上进行回接和互接种,所有菌株均能有效诱导结瘤。取接种后的苗木根瘤测定表明,它们都具有固氮酶活性。在利用柠檬酸盐、3-酮基乳糖、牛肉膏蛋白胨、淀粉水解、水解明胶、氮源和碳源等方面,它们均具有典型的根瘤菌生理生化特征。在BTB反应中有的菌株产酸,有的产碱。 相思树种根瘤菌具有广泛的生长适应性。在供试的53个菌株中,有许多菌株在9~39℃之间都能生长。一些菌株对酸碱条件的适应范围较广(pH值4.0~9.0),而有的菌株能适应较酸(pH值4.0)或较碱(pH值9.0)的生长环境。一些菌株在NaCl盐浓度0.2~2.0%条件下仍生长良好。有2个菌株对供试抗菌素均无抗性,4个菌株对所有供试抗菌素都具有抗性,其余菌株对抗菌素的抗性存在着明显程度上的差别。 分离、纯化的53株相思树种根瘤菌株,经代时测定和在平板上菌落形成天数测定,首次从相思根瘤菌中分出快生菌和慢生菌两种类型。其中有9个慢生菌株(代时6.2h以上),生长代时在10h以上的有4株。这些慢生根瘤菌与许多快生相思根瘤菌株那样具有良好的耐酸碱、温度和盐碱逆境的能力。 用分离纯化获得的53个相思树种根瘤菌株接种试管苗,用33个菌株接种盆栽苗,结果表明,接种后的试管苗平均结瘤率为53.5%、平均结瘤数2.4个、平均单株瘤重量为6.4mg、平均单个根瘤重量2.7mg、平均固氮酶活性2126n mol C_2H_4·g~(-1)瘤重·h~(-1)。不接种根瘤菌的试管苗均无结瘤。接种后的盆栽苗木与对照相比,平均结瘤率提高6.2%、单株结瘤数提高142.1%、单株瘤重提高113.9%、单个根瘤重增加48.6%、苗高生长量提高27.4%、地径生长量提高14.4%、单株总生物量提高26.5%、固氮酶活性提高40.5%、叶片含氮量增加20.8%、单株总固氮量增加51.4%。 用5株不同的相思根瘤菌菌株接种到厚荚相思苗木后的造林结果显示,ZG04菌株的综合效应最好,其树高生长量增长15.5%、地径生长量增长7.5%、叶绿素含量增加10.3%,这三项指标均居各菌株之首。 首次通过分子生物学方法对豆科树种根瘤菌的16S rDNA全序列进行测定和分析,相思树种根瘤菌株HJ06的16S rDNA序列分别与Rhizobium tropici、Rhizobium rhizogenes、Rhizobium genosp和Rhizobium leguminosarum16S rDNA序列的同源性都在98%。因此,菌株HJ06在分类上应属Rhizobium属。 首次从豆科树种根瘤菌中用PCR方法扩增出nifA基因片段,确定了相思树种根瘤菌株HJ06和ZG04的nifA基因片段DNA序列分别与Klebsiella pneumoniae的同源性达到99%;与Klebsiella oxytoca基因的NifF protein,NifL protein,NifA protein和NifB protein的同源性为99%。


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