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        紫花苜蓿高效共生固氮根瘤菌的篩選

        2018-05-10 07:52:08楊淑君何永攀張學(xué)洲蘭吉勇張薈薈柯梅
        畜牧獸醫(yī)科學(xué) 2018年5期
        關(guān)鍵詞:豆科植物結(jié)瘤根瘤

        楊淑君,何永攀,張學(xué)洲,蘭吉勇,張薈薈,柯梅

        (1.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所,烏魯木齊 830000;2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十二師三坪農(nóng)場,烏魯木齊 830000)

        根瘤菌是作為廣泛地分布在土壤當(dāng)中的一類革蘭氏的陰性細(xì)菌[1-2]。根瘤菌能夠侵染豆科植物的根部,并在其根部形成根瘤[3]。對空氣當(dāng)中分子態(tài)的氮進(jìn)行固定以形成氨類,從而為豆科植物提供起氮素的營養(yǎng)支持。根瘤菌和豆科植物的和諧共生是自然界當(dāng)中生物固氮的一個最強(qiáng)體系[4]。其所固定氮占生物的固氮總量超過65%。當(dāng)前全世界的各種類的蛋白食物當(dāng)中,約有超過20%是源于豆科植物[5]。在我國已知的豆科植物種類大概接近1400種。其中從草本豆科到喬木豆科,豆科植物的生態(tài)、形態(tài)以及其生活習(xí)性都具有多樣化。其中的大部分也都可以為根瘤菌所感染并且在根部結(jié)瘤。根瘤菌的固氮不僅可以提高對豆科植物的產(chǎn)量,改善植物的品質(zhì),同時也可以節(jié)約氮肥并且降低生產(chǎn)的成本,同時提高土壤的肥力,改善土壤的結(jié)構(gòu)等效果。根瘤菌的作用為該土地的后茬作物充分的提供了純天然的氮素營養(yǎng)。但是根瘤菌也并不意味對于所有的寄主豆科植物都能實(shí)現(xiàn)提高其宿主的產(chǎn)量或者品質(zhì)。根瘤菌的結(jié)瘤過程是一個競爭的過程,有眾多的因素都影響著根瘤菌的結(jié)瘤以及其與宿主植物的共生同氮的效率。眾多因素也包括了土壤的條件、土壤中的土著種根瘤菌、宿主植物的品種、植物和根瘤菌相互的作用等等。因此,對于豆科宿主植物與其根瘤菌的共生固氮優(yōu)良組合的篩選,在一直以來也是生物固氮這一研究領(lǐng)域的一個重要熱點(diǎn)。

        紫花苜蓿不僅能為我國的草地、畜牧業(yè)發(fā)展供給重要、優(yōu)質(zhì)的蛋白類飼料,且由于有固氮菌的固氮作用,其也能起到土壤培肥,對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行改善作用,從而對提高中低產(chǎn)田利用率起到明顯的作用。本文通過研究紫花苜蓿接種的8株根瘤菌,在溫室的條件之下生長情況以及其結(jié)瘤的具體狀況,篩選出具備最佳的共生匹配關(guān)系的固氮根瘤菌的菌株。以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的效果,且為紫花苜蓿的高效固氮根瘤菌篩選的理論依據(jù)提供思路。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        1.1.1 供試植物

        紫花苜蓿,由本所昌吉綜合試驗(yàn)站種植并供種。

        1.1.2 供試菌株

        固氮菌株由我所前期項(xiàng)目篩選保存根瘤菌。

        表1 8株供試菌株表

        1.1.3 土壤

        X牧區(qū)試驗(yàn)地的表土(該廠種過相關(guān)的豆科牧草,且前茬為禾本科的草本植物),本研究選用的土壤為普通壤土,同時土質(zhì)相對均勻一致,土壤中pH 8.2,全氮含量 0.062%。

        1.1.4 培養(yǎng)基

        應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室自制固體培養(yǎng)基(l l蒸餾水、瓊脂粉 15 g、甘露醇 10 g、K2HPO4為 0.25 g、KH2PO4為 0.25 g、MgSO4為0.2 g、NaCl為0.1 g、CaC03為3 g),pH控制 6.8~7.2 之間。

        1.2 方法

        1.2.1 活化根瘤茵

        8株供試菌株分別接種于克氏瓶中培養(yǎng)基上,28℃溫度下培養(yǎng)2 d至其對數(shù)生長期,之后那個100 ml的無菌水對菌體洗下并裝入到無菌的三角瓶當(dāng)中。通過旋渦振蕩法打散菌體之后取其中的一部分測定OD值,之后使每毫升的菌懸液當(dāng)中根瘤菌個數(shù)達(dá)到20億。

        其中的計(jì)算公式為:根瘤菌數(shù)=各方格中根瘤菌數(shù)的平均值/16*4000*1000*稀釋倍數(shù)。

        1.2.2 種子的處理與根瘤菌的接種

        紫花苜蓿種子經(jīng)過濃度 95%的乙醇進(jìn)行處理10 min后。在無菌水下5~6次沖洗后再用濃度0.1%HgCl表面消毒,再在無菌水下5~6次并置于培養(yǎng)皿當(dāng)中,于28℃的培養(yǎng)箱進(jìn)行2 d培養(yǎng)催芽。后于培養(yǎng)基中加入備用菌懸液,再加發(fā)芽一致,根的長約為1 cm紫花苜蓿種子,進(jìn)行浸泡達(dá)15 min后用鑷子進(jìn)行夾取,并植入裝一定土壤塑料花盆種植。該方法分別對8種各不同的根瘤菌接種進(jìn)行處理,每中各做3個重復(fù)實(shí)驗(yàn),并以不進(jìn)行接種植株作為對照,同樣3個重復(fù)實(shí)驗(yàn)。統(tǒng)一培養(yǎng)。

        1.3 測定接種效果

        在接種的45 d之后進(jìn)行收獲。將紫花苜蓿的地上部(第一片子葉的葉痕處上端)剪下后,分別進(jìn)行裝袋,處理稱干重;收獲時再把紫花苜蓿根系用水進(jìn)行洗凈,測每盆植株的總根瘤數(shù)量。

        1.4 數(shù)據(jù)處理方法

        用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件結(jié)合EXCEl表格進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

        2 結(jié)果分析

        2.1 紫花苜蓿接種后生長的效應(yīng)

        紫花苜蓿接種8株不同的根瘤菌之后,其干草重與對照間差異顯著(P<0.05),其中(ACCC04、ACCC03和ACCC05)的菌株干草重顯著的高于其他的處理。其中增幅最大的是ACCC04,干草重達(dá)3.72 g,高于對照26.33%。增幅最小為ACCC08。高于對照3.82%,在接種了根瘤菌后,對紫花苜蓿的生長影響不明顯,只有ACCC05存在顯著差異,其他的菌株間均無明顯的差異,但8個處理的干根重均顯著大于對照,說明根瘤菌的接種對于紫花苜蓿生長具一定的促進(jìn)作用。

        2.2 紫花苜蓿接種后固氮效應(yīng)

        接種了根瘤菌之后,能顯著的提高了紫花苜蓿結(jié)瘤的能力。接種了根瘤菌后紫花苜蓿結(jié)瘤的能力也存在差異,其中31菌株根瘤數(shù)最多,其次是ACCC08和ACCC05根瘤數(shù),比對照增加41.33%、29.43%與25.43%。而根瘤數(shù)增加最少的菌株是ACCC04,對比對照僅為3%。

        上述的定指標(biāo):接種ACCC 44根瘤菌后紫花苜蓿的效果最佳??捎行У脑黾幼匣ㄜ俎5漠a(chǎn)草量。是紫花苜蓿最佳的一個匹配菌株。

        3 討論

        本研究選取8株根瘤菌對紫花苜蓿接種,8株根瘤菌的接種效果存在明顯的差異;在接種之后的干草重、根瘤數(shù)與對照相比分別各增加3.82%~26.33%、3.00%~41.33%;篩選出與紫花苜蓿最佳的共生匹配的固氮根瘤菌ACCC05,該固氮根瘤菌菌株能夠顯著的增強(qiáng)其固氮效果,在提高草產(chǎn)量選擇該固氮菌具一定生產(chǎn)與應(yīng)用的價值。

        [1] 韓志順,鄭敏娜,梁秀芝.接種不同根瘤菌對紫花苜蓿固氮效能及生物量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2016,31(4):214-219.

        [2] 朱秋蓮,邢肖毅,程曼,等.寧南山區(qū)典型植物根際與非根際土壤碳、氮形態(tài)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2013,24(4):983-988.

        [3] 孫向輝,騰應(yīng),駱永明.接種根瘤菌對紫花苜蓿吸收轉(zhuǎn)運(yùn)PCB28及抗PCB28污染能力的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,43(3):65-69.

        [4] 王軍.不同施肥水平下接種AMF和根瘤菌對紫花苜蓿生長及養(yǎng)分吸收的影響[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2012.

        [5] 楊何寶,李繼泉,王俊娟,等.施肥和苜蓿接種根瘤菌對苜蓿生長及鐵尾礦砂基質(zhì)理化性質(zhì)的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2016,25(2):68-76.

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