王艷霞, 解志紅

1.中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所, 山東 煙臺(tái) 264003;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

根瘤菌與豆科植物共生形成根瘤，當(dāng)豆科植物產(chǎn)生的黃酮類化合物誘導(dǎo)根瘤菌合成一種分子信號(hào)——Nod因子時(shí)，共生就開(kāi)始了，Nod因子刺激根部細(xì)胞分裂，導(dǎo)致根瘤器官發(fā)生；根瘤菌通過(guò)侵入線進(jìn)入發(fā)育中的根瘤細(xì)胞，被植物宿主細(xì)胞在內(nèi)吞過(guò)程中吸收，并分化為一種獨(dú)特的類菌體結(jié)構(gòu)，在根瘤內(nèi)，類菌體通過(guò)固氮酶固定大氣中的分子氮為豆科植物提供生長(zhǎng)所需的氨，植物為類菌體提供碳源，這些碳源被分解以提供固氮所需的能量[1～4]?；谶@一共生固氮體系來(lái)應(yīng)對(duì)各種環(huán)境脅迫進(jìn)而穩(wěn)定生態(tài)的植物-微生物修復(fù)方法已被證明是一種經(jīng)濟(jì)可靠且可持續(xù)的方法，然而環(huán)境因子的限制也是其不能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上充分發(fā)揮作用的重要原因，其中包括土壤營(yíng)養(yǎng)不足、重金屬毒性、土壤鹽堿化以及農(nóng)藥污染等限制因子[5～7]。利用豆科植物-根瘤菌共生體系中的固氮作用來(lái)提高土壤氮素含量水平并且提高對(duì)各種環(huán)境因子的耐受力，一直是科研工作者進(jìn)行土壤恢復(fù)的手段之一。

要大幅度提高根瘤菌在生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用效果，目前面臨的主要問(wèn)題是：通過(guò)何種方法選育出高效固氮的根瘤菌株，來(lái)進(jìn)一步提高根瘤菌的固氮能力、結(jié)瘤能力以及抗逆能力等。因此本文圍繞通過(guò)誘變育種來(lái)提高根瘤菌的固氮能力以及在不同環(huán)境下的耐受性的相關(guān)問(wèn)題，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納總結(jié)與分析，探討了目前存在的一些問(wèn)題并展望了本領(lǐng)域未來(lái)的研究趨向。

1 根瘤菌及其與豆科植物的共生

根瘤菌是指一類能與豆科植物共生、結(jié)瘤并固定空氣中的氮?dú)夤┲参餇I(yíng)養(yǎng)的重要微生物。它與豆科植物的共生固氮體系是目前微生物與植物之間固氮能力最強(qiáng)、固氮量大、耐受性強(qiáng)的互惠共生關(guān)系之一[8]。眾所周知,利用根瘤菌和豆科植物共生固氮作用可以增加土壤氮素含量，進(jìn)而恢復(fù)干旱和退化土地的肥力。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量對(duì)根瘤菌、豆科植物及二者共生體系的研究，其應(yīng)用主要圍繞在將根瘤菌-豆科植物共生體系應(yīng)用于重金屬污染地、農(nóng)田鹽堿地、農(nóng)藥污染地等的生態(tài)修復(fù)中[9]。

特別是研究者們對(duì)根瘤菌自身的重金屬抗性、耐鹽性及耐酸堿性進(jìn)行了深入的研究。例如利用豆科植物與根瘤菌共生來(lái)減輕重金屬的毒性，使植物對(duì)過(guò)量金屬的耐受性更強(qiáng)，并且使植物生物量、發(fā)芽率、伸長(zhǎng)率、抗氧化能力和金屬易位都有所增加[10]。Sánchez 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在豆科植物大豆與白羽扇豆上接種慢生型根瘤菌(Bradyrhizobium)，能夠促進(jìn)銅的生物積累并促使其從植物地下部分向地上部分轉(zhuǎn)移，并且減輕了銅對(duì)植物的生長(zhǎng)抑制，同時(shí)增強(qiáng)了植物對(duì)過(guò)量銅的耐受性。楊培志[12]發(fā)現(xiàn)接種根瘤菌可大幅度提高紫花苜蓿對(duì)干旱、鹽害、高溫及根部機(jī)械損傷等非生物脅迫的耐受性。然而大多數(shù)根瘤菌和豆科植物對(duì)重金屬等環(huán)境因子是非常敏感的，例如當(dāng)土壤等環(huán)境中重金屬含量過(guò)高時(shí)，會(huì)破壞根瘤菌細(xì)胞內(nèi)各種生理代謝，包括細(xì)胞膜破壞而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸、抑制轉(zhuǎn)錄和翻譯而影響酶活性以及蛋白質(zhì)變性等(圖1)，因此這些重金屬等環(huán)境因子對(duì)豆科植物和根瘤菌之間互作的影響機(jī)制目前還有待進(jìn)一步研究[14,15]。Sánchez等[16]也發(fā)現(xiàn)過(guò)量的銅會(huì)引起白色羽扇豆和大豆根瘤結(jié)節(jié)的超微結(jié)構(gòu)損傷，并且限制氮的固定。Benidire等[17]通過(guò)研究鹽脅迫下不同耐鹽性根瘤菌與蠶豆生長(zhǎng)的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在較高鹽濃度下，接種鹽敏感菌株的蠶豆植株的結(jié)瘤被抑制，并且固氮能力也較弱。

為了充分發(fā)揮根瘤菌在其與豆科植物共生體系中的固氮能力、結(jié)瘤能力以及抗逆能力，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家們逐步開(kāi)展根瘤菌高效菌株的選育研究工作，尤其是在誘變育種上開(kāi)展了大量研究。

圖1 重金屬含量過(guò)高對(duì)菌體細(xì)胞的毒害效應(yīng)[13]Fig.1 Toxic effects of excessive heavy metal content on bacterial cells[13].

2 根瘤菌的誘變育種

誘變育種是指利用外界物理化學(xué)生物因子等因素誘導(dǎo)微生物細(xì)胞的基因突變，經(jīng)誘變處理后，會(huì)改變微生物遺傳物質(zhì)DNA和RNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而引起微生物的遺傳變異，并通過(guò)某些篩選方法獲得所需要的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和低耗菌株[18,19]。常規(guī)的微生物誘變育種程序一般按照?qǐng)D2所示步驟進(jìn)行。誘變育種方法主要包括化學(xué)誘變、物理誘變和生物誘變。

大部分根瘤菌的菌體革蘭氏染色呈陰性，無(wú)芽胞，有莢膜，具鞭毛，能運(yùn)動(dòng)，其菌落一般呈圓形，顏色大多為乳白色，半透明，邊緣光滑整齊，粘稠性較小，在油鏡下觀察，一般為(0.5～0.9)μm× (1.2～3.0)μm的短桿菌，經(jīng)誘變后根瘤菌細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)放大或變形[20,21]。鑒于大多數(shù)根瘤菌具有嚴(yán)格的宿主專一性，針對(duì)不同植物依靠大規(guī)模傳統(tǒng)篩選發(fā)揮固氮和耐受能力都較為突出的理想菌株難度較大[22]。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般會(huì)通過(guò)一些誘變方法來(lái)獲得理想的突變菌株。由于誘變育種具有變異頻率高、技術(shù)簡(jiǎn)單、速度快等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大部分科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中。趙志山等[23]利用不同劑量快中子的照射來(lái)誘變小金黃大豆根瘤菌，發(fā)現(xiàn)經(jīng)誘變根瘤菌侵染的植株的結(jié)瘤數(shù)、結(jié)瘤能力都有顯著提高，固氮活力也有不同程度的變化，固氮能力顯著增強(qiáng)。除固氮能力外，菌種的耐受能力在誘變選育下也得到提高，同時(shí)通過(guò)對(duì)耐鹽基因的挖掘，有助于我們進(jìn)一步了解其耐鹽機(jī)理。秦家順等[24]在一定條件下用紫外線誘變豇豆根瘤菌，由此產(chǎn)生的誘變菌株具有較高地合成IAA的能力，而且其耐鹽堿性也有明顯提高。Jiang等[25]通過(guò)對(duì)1株具有耐鹽性的中華根瘤菌(Sinorhizobiumfredii)進(jìn)行轉(zhuǎn)座子Tn5-1063誘變，獲得21個(gè)鹽敏感突變體，測(cè)序鑒定了5個(gè)不同的耐鹽基因，這對(duì)研究提高鹽敏感根瘤菌的耐鹽性具有重要意義。

圖2 誘變育種一般工作程序Fig.2 General working procedures of mutagenesis breeding.

2.1 物理誘變

物理誘變是借助不同的輻射源對(duì)微生物進(jìn)行電離或非電離輻射，是一種應(yīng)用較早、安全性較高、操作較簡(jiǎn)便且誘變頻率較高的誘變技術(shù)[26]。到目前為止，國(guó)內(nèi)外利用物理誘變技術(shù)對(duì)根瘤菌進(jìn)行遺傳改造的研究已經(jīng)取得了許多成果，并且在工業(yè)生產(chǎn)中得到了一定推廣，其中主要誘變因素有激光、紫外線、快中子、微波、離子束等。黃懷瓊[27]利用CO2激光輻照處理苕子根瘤菌株，經(jīng)富集培養(yǎng)分離出誘變菌株，獲得結(jié)瘤和固氮能力強(qiáng)的誘變菌株；同時(shí)分別利用 N2激光和 CO2激光處理慢生型花生根瘤菌株，獲得感染力和結(jié)瘤性能均優(yōu)于原菌株的誘變菌株，并且誘變菌株對(duì)植物的敏感性較原菌株強(qiáng)，植株的含氮量也有所增加，抗逆性增強(qiáng)。陳今朝等[28]利用一定劑量的紫外線對(duì)四季豆、豌豆和花生根瘤菌照射后，發(fā)現(xiàn)所有根瘤菌誘變菌株均出現(xiàn)了形態(tài)特征和抗性(抗酸堿和抗鹽)的改變。

傳統(tǒng)的物理因子對(duì)根瘤菌的誘變作用強(qiáng)烈，但是可能出現(xiàn)正誘變類型少、誘變株的遺傳穩(wěn)定性較差等現(xiàn)象。近年來(lái)，微波誘變、離子注入以及常壓室溫等離子體(atmospheric room temperature plasma,ARTP)等新型誘變方法由于其安全性和易獲得更高的正突變率而在根瘤菌誘變育種中開(kāi)始應(yīng)用。李劍峰等[29]利用較高功率的微波誘變紅豆草根瘤菌，獲得了具有抗生素耐受特性、突變率最高達(dá)19%、單株結(jié)瘤數(shù)高于原始菌株和單株生物量顯著增加的誘變菌株，并且顯著提高了根瘤菌的固氮結(jié)瘤能力。白建軍[20]通過(guò)對(duì)1株山羊豆根瘤菌進(jìn)行He+注入誘變?cè)囼?yàn)，確定了在250W功率射頻下，He+注入15 s時(shí)，誘變效果最好，經(jīng)過(guò)SPAD測(cè)定發(fā)現(xiàn)誘變后菌株的固氮效果顯著提高。Cai等[30]采用常壓室溫等離子體新型誘變技術(shù)對(duì)苜蓿根瘤菌進(jìn)行誘變，獲得了大量突變菌株，與野生菌株相比，突變株的產(chǎn)VB12能力顯著提高，同時(shí)對(duì)高產(chǎn)突變株的基因組進(jìn)行測(cè)序。付瑞敏等[31]通過(guò)低能N+注入誘變技術(shù)對(duì)高效耐鹽石油降解菌株進(jìn)行誘變處理，獲得的突變株不僅遺傳性能穩(wěn)定，而且其耐鹽能力和降解石油烴的能力均有較大幅度提升。因此，對(duì)根瘤菌進(jìn)行等離子體誘變育種，并將其應(yīng)用于修復(fù)石油污染的鹽漬化土壤具有一定的可行性。

2.2 化學(xué)誘變

化學(xué)誘變一般是利用各種化學(xué)試劑，例如亞硝基胍(nitrosoguanidine,NTG)、嘧啶類似物以及吖啶橙等對(duì)菌種進(jìn)行處理。作為一種經(jīng)典而傳統(tǒng)的誘變方法，它被廣泛應(yīng)用于優(yōu)良菌種的選育工作中，但此方法具有一定的盲目性、隨機(jī)性以及污染性，在根瘤菌誘變育種中的應(yīng)用相對(duì)較少，并一般采用亞硝基胍作為誘變劑。曹燕珍等[32]利用亞硝基弧誘變紫云英根瘤菌，發(fā)現(xiàn)隨著濃度的提高，誘變株對(duì)宿主的感染力明顯增強(qiáng)。近年來(lái)，研究者也已經(jīng)利用這一誘變方法獲得了能夠高效固氮的根瘤菌株。張憲武等[33]利用亞硝基弧誘變法獲得的大豆根瘤菌突變株具有自身固氮能力，固氮活性高出野生菌株3倍以上。龍敏南等[34]利用吖啶橙誘變花生根瘤菌，篩選出了能使大豆結(jié)瘤并具有較高固氮酶活性的根瘤菌誘變株。

利用各種化學(xué)誘變劑對(duì)微生物進(jìn)行誘變，操作簡(jiǎn)便、效果良好、誘變機(jī)制比較清晰，它不僅可以誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生點(diǎn)突變，而且會(huì)導(dǎo)致諸如染色體畸變等的DNA大損傷，但是其最顯著的缺點(diǎn)是毒性較大，極易對(duì)人體產(chǎn)生危害，因此操作時(shí)需加倍小心。目前在根瘤菌的化學(xué)誘變中，還沒(méi)有出現(xiàn)新型的誘變劑，多采用多種化學(xué)或物理誘變因子組合的復(fù)合誘變方法[35]。

2.3 生物誘變

生物誘變多是以轉(zhuǎn)座子及其衍生物、噬菌體等生物性產(chǎn)品為介質(zhì)的誘變，尤其是利用轉(zhuǎn)座子的誘變方法在根瘤菌誘變育種研究中被大量應(yīng)用。通常以Tn5系列的轉(zhuǎn)座子作為轉(zhuǎn)座元件進(jìn)行誘變，這種轉(zhuǎn)座子是一種常用的在轉(zhuǎn)座過(guò)程中有整合體的剪-貼型轉(zhuǎn)座子(圖3)，具有轉(zhuǎn)座頻率高、轉(zhuǎn)座位點(diǎn)隨機(jī)、轉(zhuǎn)座后穩(wěn)定性強(qiáng)以及抗性標(biāo)記易于篩選等優(yōu)點(diǎn)。

許多研究者已經(jīng)利用轉(zhuǎn)座子對(duì)不同根瘤菌進(jìn)行了誘變(表1)。杜秉海等[37]利用含發(fā)光酶基因luxAB的Tn5-1063對(duì)苜蓿中華根瘤菌(Sinorhizobiummeliloti)進(jìn)行轉(zhuǎn)座子插入誘變，通過(guò)結(jié)瘤實(shí)驗(yàn)篩選出了3個(gè)結(jié)瘤突變株，其結(jié)瘤固氮能力都發(fā)生了不同程度的改變。利用轉(zhuǎn)座子誘變不僅可以改變根瘤菌的結(jié)瘤固氮能力，而且通過(guò)篩選到的敏感性菌株能夠進(jìn)一步研究根瘤菌抗逆性機(jī)制。Wahyudi等[36]利用mini-Tn5轉(zhuǎn)座子衍生物誘變慢生型大豆根瘤菌(Bradyrhizobiumjaponicum)，獲得了兩株對(duì)鋁酸敏感的突變株并且用以研究慢生型大豆根瘤菌的耐鋁酸相關(guān)基因，發(fā)現(xiàn)耐鋁酸基因與結(jié)瘤基因并不相關(guān)，同時(shí)在鋁酸脅迫條件下，根瘤菌的耐鋁酸機(jī)制可能與細(xì)菌細(xì)胞中鋁和磷酸鹽的含量有關(guān)。馬占強(qiáng)[41]利用Tn5-1063a轉(zhuǎn)座子隨機(jī)誘變苜蓿中華根瘤菌CCNWSX0020，經(jīng)重金屬抗性測(cè)定表明篩選出的6株誘變株對(duì)Cd和Zn都表現(xiàn)出不同的敏感性，也有4株誘變株對(duì)Pb表現(xiàn)出敏感性，并且通過(guò)基因測(cè)序鑒定了4個(gè)與銅抗性相關(guān)基因，首次證明了這些基因與苜蓿中華根瘤菌CCNWSX0020抗銅性有關(guān)。Liang等[42]利用Tn5轉(zhuǎn)座子對(duì)遼寧慢生根瘤菌(Bradyrhizobiumliaoningense)CCNWSX0360 進(jìn)行隨機(jī)誘變，分離篩選得到6株銅敏感突變體，并通過(guò)鑒定5個(gè)銅抗性相關(guān)基因，研究了根瘤菌中的銅抗性機(jī)制，發(fā)現(xiàn)csoR-cueA在銅穩(wěn)態(tài)中起著至關(guān)重要的作用，并具有抗鋅鎘的能力，以及鋁脅迫下CueA(重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)P型ATP酶)在共生結(jié)瘤中發(fā)揮重要的作用。Rubio-Sanz等[40]從重金屬污染土壤中分離篩選出了1株耐受鎳和鈷的豌豆根瘤菌(Rhizobiumleguminosarumbv. viciae)，然后對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)微轉(zhuǎn)座子誘變，產(chǎn)生了14個(gè)鎳敏感性增加的轉(zhuǎn)座子衍生物，其中有5個(gè)轉(zhuǎn)座子對(duì)鈷更加敏感；同時(shí)對(duì)基于共生條件下的菌株重金屬耐受性的決定因素進(jìn)行了分析。Hao等[39]通過(guò)Tn5轉(zhuǎn)座子誘變紫穗槐中間根瘤菌(Mesorhizobiumamorphae)，產(chǎn)生的銅敏感突變體闡明了在銅脅迫下耐銅性決定因素在共生和植物穩(wěn)定能力方面的作用；在含銅200 mg/kg的土壤中，接種copA缺陷型菌株能夠顯著降低刺槐根部結(jié)節(jié)的氮含量，這一結(jié)果表明在高濃度銅的土壤和結(jié)節(jié)中，根瘤菌經(jīng)誘變所產(chǎn)生的對(duì)銅的耐受性相應(yīng)地有益于氮固定能力。Moussaid等[38]通過(guò)Tn5隨機(jī)轉(zhuǎn)座子誘變一株具有鹽敏感性的鷹嘴豆中慢生根瘤菌(Mesorhizobiumciceri)Rch125，分離出12個(gè)同時(shí)對(duì)LiCl、CaCl2和蔗糖顯示出更高耐受性的耐鹽突變體，經(jīng)鑒定特定基因功能的喪失會(huì)導(dǎo)致鹽敏感性根瘤菌的耐鹽性增加。Vanderlinde等[43]利用mini-Tn5轉(zhuǎn)座子衍生物來(lái)對(duì)豌豆根瘤菌進(jìn)行誘變并分離出一株對(duì)干旱非常敏感的突變體，同時(shí)與野生菌株相比，該突變體細(xì)胞膜中的胞外多糖水平降低，這與耐干旱性降低有關(guān)，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對(duì)豆科植物在根際環(huán)境中的生存具有重要意義。近年來(lái)也有研究利用轉(zhuǎn)座子誘變獲得的耐藥性菌株并應(yīng)用于生產(chǎn)中。Neeraj等[44]對(duì)1株中華根瘤菌(Sinorhizobiumfreddi)進(jìn)行Tn5轉(zhuǎn)座子的隨機(jī)誘變處理，發(fā)現(xiàn)在較低溫度下獲得耐藥性菌株的幾率遠(yuǎn)高于其自然突變率，并以此耐藥性菌株制成的根瘤菌劑的研究也取得了良好的效果。

圖3 剪-貼型轉(zhuǎn)座子插入機(jī)制Fig.3 Shear-paste transposon insertion mechanism.

表1 不同根瘤菌的轉(zhuǎn)座子誘變育種Table 1 Transposon mutation breeding of different rhizobium.

2.4 復(fù)合誘變

菌種誘變機(jī)制比較復(fù)雜，單一誘變往往難以達(dá)到預(yù)期目的。因此，目前也有研究者在進(jìn)行根瘤菌誘變育種時(shí)往往采用2 種或者2 種以上誘變劑協(xié)同組合的育種方法，即復(fù)合誘變法。這種方法可在一定程度上提高誘變的目的性和針對(duì)性，并且更容易篩選到具有有利性狀的正向突變菌株，因此越來(lái)越廣泛應(yīng)用于相關(guān)誘變育種研究中。Pan等[45]對(duì)放射型根瘤菌(Rhizobiumradiobacter)先用紫外線照射再用NTG處理，正突變率提高，輔酶Q10的產(chǎn)量增幅也變大，試驗(yàn)證明紫外線與NTG協(xié)同復(fù)合誘變的效果要優(yōu)于單獨(dú)紫外線照射或NTG誘變。曹燕妮[46]通過(guò)紫外一氯化鋰和超聲波處理對(duì)豌豆根瘤菌(Rhizobiumleguminosarum)進(jìn)行誘變，發(fā)現(xiàn)氯化鋰作為助誘劑能顯著提高正突變率，并且增加正突變菌株數(shù)量。Liu等[47]對(duì)魯氏酵母菌(CRZ-0)進(jìn)行紫外-硫酸二乙酯(UV-DES)協(xié)同誘變處理，獲得了Cd2+抗性及生物累積能力提高的誘變菌株。楊利擎[47]利用多種誘變方法對(duì)具有重金屬耐受性的菌株進(jìn)行誘變育種，篩選獲得的誘變株的重金屬耐受能力增強(qiáng)，在進(jìn)行菌種鑒定后用于處理重金屬污染[48]。夏錢華等[49]通過(guò)紫外-微波復(fù)合誘變，對(duì)石油降解菌Enterobactersp. MX1進(jìn)行誘變，獲得的誘變株MXU2W2 降解柴油率比原菌提高了16.96%。有研究者利用γ-射線、微波和化學(xué)誘變劑復(fù)合處理花生和大豆根瘤菌，接種到玉米和小麥上，顯著提高了植株的結(jié)瘤數(shù)[50]。

3 展望

根瘤菌的誘變育種研究在改善豆科植物-根瘤菌共生效應(yīng)中具有重大意義，不僅可以提高植株的結(jié)瘤固氮能力，而且也提高了根瘤菌的抗逆性。目前，根瘤菌的選育手段除了上文提到的誘變育種技術(shù)還有一些新型的選育技術(shù)，例如：原生質(zhì)體融合技術(shù)、基因工程技術(shù)等，但由于各種現(xiàn)實(shí)條件的限制，包括外界環(huán)境限制、基礎(chǔ)知識(shí)薄弱、研究投資大、技術(shù)門檻高等，這些新型選育技術(shù)的研究較少，也很難應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)中。因此，常規(guī)的誘變和篩選方法在根瘤菌育種工作中仍被廣泛使用，依舊占主導(dǎo)地位。

伴隨國(guó)內(nèi)外研究的不斷深入，根瘤菌誘變育種技術(shù)也逐漸從研究試驗(yàn)階段走向了實(shí)際應(yīng)用，但在具體研究應(yīng)用中始終存在著一些問(wèn)題，如有關(guān)根瘤菌誘變?cè)淼然A(chǔ)領(lǐng)域方面的研究還較少，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)對(duì)于這一根瘤菌選育方法的應(yīng)用范圍不夠廣泛；誘變菌的不穩(wěn)定及其使用安全性等問(wèn)題需進(jìn)一步克服和完善；誘變菌固氮能力及抗逆性在后續(xù)傳代中的遺傳穩(wěn)定性問(wèn)題；以及如何在研究中提高誘變菌的篩選效率并且獲得增效誘變等等。因此，目前科研工作者仍需要加強(qiáng)對(duì)根瘤菌與植物之間共生固氮作用提高抗逆性的機(jī)理以及根瘤菌誘變機(jī)理等基礎(chǔ)性研究，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)根瘤菌的高效篩選技術(shù)例如高通量篩選技術(shù)，以縮短育種周期和降低成本，并提高篩選效率，同時(shí)要積極探索定向誘變途徑。隨著育種學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物信息學(xué)以及系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的飛速發(fā)展、互相滲透與合作，將促進(jìn)高效固氮抗逆根瘤菌的菌種選育工作從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)性隨機(jī)篩選演變?yōu)楦訃?yán)密、合理的系統(tǒng)化選育。也將會(huì)出現(xiàn)大量具有實(shí)用價(jià)值的高效固氮抗逆根瘤菌菌種，并不斷形成應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的優(yōu)良多效的根瘤菌劑產(chǎn)品。