全 文 ：第 11卷 第 3期
2 0 0 3年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VOI．11 NO．3
July， 2003
联合固氮菌与根瘤菌协同作用对小麦幼苗的影响
徐兴 良 关秀清 刘公社
(中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101)(中国科学院植物研究所 北京 100093)
摘 要 小麦种子分别接种不同组合的联合 固N 菌和根瘤菌，播种到灭菌蛭石上培养 28d后分别测定 小麦 幼苗
F ．／F 值 、鲜 物质 量 、干 物 质量 、含 N 量及 根 系 固 N 酶 活 性 结 果表 明 ，接 种 联 合 固 N 菌 植 株 均 测 到 鲜 根 系 固 N 酶
活性 ，最高达 386．6(±3．5)nmol／g，且联台固 N茵和根瘤菌协 同作用时植物干物质量、F√F 值和含 N量均略高
于 其单 独作 用 ，尤其 是来 自干旱 半 干旱 草原 羊 草 根 际 的联 合 固 N 菌— — 催 娩 克 雷伯 氏菌 a1(Klebsiella oxytoca)和
内蒙古 草 原 草木犀 根瘤 的 中华苜 蓿根 瘤 菌(Sinorhizobium，melilot)菌株 Ⅱ的组 合 固 N 能 力 更 强 ，对 农 业 生产 有 一
定 应 用潜 力 。
关键词 联合固 N菌 根瘤菌 协 同作用 小麦幼苗 根系固 N酶活性
Effects of cooperation between associative azotobacteria and rhizobia on wheat seedlings．XU Xing—Liang(Institute of
Geographical Sciences and Natural Resources，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101)，GUAN Xiu—Qing，LIU
Gong—She(Institute of Botany，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100093)，CJEA，2003，11(3)：66～68
Abstract W heat seeds were inoculated respectively by different combinations between associative azotobacteria and rhizo—
bia，and then planted in the pots filed with sterilized vermiculite for 28 days．The fresh weight，dry weight，total N，the
rate of F ／F of wheat seedlings and root nitrogenase activity were measured．The results show that root nitrogenase ac—
tivities of the seedlings inoculated by associative azotobacteria can be detected，．some come up tO 386．6(±3．5)nmol／g
(fresh weight)．And the dry weight，total N，the rate of F ／F of most seedlings inoculated together by associative 87．0一
tobacteria and rhizobia are a little higher than those inoculated by only one kind of associative azotobactefia．Especialy the
nitrogen—fixing ability of combination between Klebsiella oxytoca and Sinorhizobium melilot Ⅱ is more notable and has
application potential on the agricultural production．
Key words Associative azotobacteria，Rhizobia，Co-operation，W heat seedlings，Nitrogenase activity of ro t
目前禾本科植物固 N研究主要侧重于诱导根瘤菌在禾本科植物根系结瘤共生固 N，根际联合固 N菌
(包括内生固 N菌)的分离、鉴定和筛选，联合固 N菌制剂及其增产效果 ，联合 固 N工程菌 的构建及固 N菌
与菌根的联合固 N，固 N菌与植物之间关系等方面的研究 ，而对根瘤菌和联合 固 N菌共同作用于禾本
科植 物时 ，根系 固 N酶活性 及对禾本科植 物的影响研究 尚较少 。本试 验将水稻 根 际分离 出 的肺 炎克雷 伯 氏
联合固 N菌 K12(Klebsiella pneumonia)和 内蒙古草原羊草根际分离 出的催 娩克雷伯氏联合 固 N菌 a1
(Klebsiella oxytoca)与草原豆科牧草根瘤分离出的 2株中华苜蓿根瘤菌(Sinorhizobium melilot)以不同组合
分别接种到“京花 1号”小麦 ，研究了联合固 N菌与根瘤菌协同作用对小麦幼苗的影响，为干旱半干旱草原
该类联合固 N菌应用于农业生产寻求有效途径。
1 试 验 材 料 与 方 法
供试材料肺炎克雷伯 氏菌 K12(Klebsiella pneumonia)来 自水稻根际 ，催娩 克雷伯 氏菌 al(Klebsiela
oxytoca)来 自内蒙古草原羊草根际(均由中国科学 院微生物研究所鉴定)，中华苜蓿根瘤菌 (Sinorhizobium
melilot)的菌株 工由中国科学院微生物研究所提供 ，菌株 Ⅱ自内蒙古草原豆科牧草草木犀根瘤分离纯化。供
试小麦品种为“京花 1号”。随机选取籽粒饱满程度一致的小麦种子(每 50粒种子重量相差约为 0．O01g，故
种子 自身 的影响忽 略不记 )，先 以 75％酒精浸泡 lmin后再 用 20g／kg次 氯酸钠 溶液 消毒 20min，以无 菌水 冲
洗 5～6次后 分别接种不 同组合联合 固 N 菌 和根瘤 菌 ，并播 种 到 已消毒 的蛭石 上培 养 ，采用 盆栽 ，设 9种处
*中国科学院农办重点项目(NK十五-A-05)资助
收稿 日期 ：2002-05—26 改回日期 ：2002—06—30
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第 3期 徐兴 良等：联合固氮菌与根瘤菌协 同作用对小麦幼苗 的影 响 67
理 ，每处理重复 3次 ，I处理为对照(CK)，Ⅱ处理为单接种 中华苜蓿根瘤菌菌株 Ⅱ的组合(S．melilotiⅡ)，
Ⅲ处理为单接种中华苜蓿根瘤菌菌株 I的组合(S．meliloti I)，17处理为单接种催娩克雷伯氏菌的组合
(a1)，V处理为单接种肺炎克雷伯氏菌的组合(K12)，VI处理为接种催娩克雷伯氏菌和中华苜蓿根瘤菌菌株
Ⅱ的组合(a1+s．melilotiⅡ)，Ⅶ处理为接种催娩克雷伯氏菌和中华苜蓿根瘤菌菌株 I的组合(a1+S．me—
liloti I)，W处理为接种肺炎克雷伯氏菌和中华苜蓿根瘤菌菌株 Ⅱ的组合(K12+S．melilotiⅡ)，Ⅸ处理为
接种肺炎克雷伯 氏菌和中华苜蓿根瘤菌菌株 I的组合(K12+S．meliloti I)，28℃光照培养 ，28d后进行测
定。干物质量测定采用烘干法，小麦幼苗收获后仔细去除幼苗根部的蛭石，并以清水冲洗干净后用滤纸吸干
幼苗水分，先称其鲜物质量 ，再烘干称其干物质量。用凯氏定 N法测定含 N量 ，F ／F 值用 PFM—I型植物
产量荧光计测定，根系固 N酶活性采用 乙炔还原法测定 ，取小麦幼根用无菌水冲洗干净后剪成 0．5cm 的小
段 ，称取 0．1g置于装有少量无 N Hil培养基的小玻璃瓶中并注入 0．2mL C2H：，36h后用 HP5890型气相色
谱仪测 定其根 系固 N 酶活性 。
2 结果与分析
多数联合固 N菌和根瘤菌的不同组合对小麦幼苗鲜物质量、干物质量及含 N量有不 同程度促进作用
(见表 1)，而单接种根瘤菌的幼苗含 N量呈下降趋势。不 同组合的联合固 N菌和根瘤菌对小麦幼苗F ／F
值及根系固 N酶活性的影响较大(见表 2)。当联合固 N菌和根瘤菌分别单独作用时，仅接种根瘤菌的小麦
幼苗根系未测到固 N酶活性且其 F ／F 值略低于对照，而仅接种联合 固 N菌的小麦幼苗根系表现出固 N
酶活性，其 F ／F 值相对高于对照。当联合 固 N菌和根瘤菌共 同作用时，分别接种 al+s．melilotiⅡ、
K12+S．melilotiⅡ和 K12+S．meliloti I 3个组合的小麦幼苗根系比单接种 a1或 K12的小麦幼苗根系表
现出更强的固 N酶活性 ，其 F ／F 值稍高于对照，而接种 a1+S．meliloti I组合小麦幼苗根系固 N酶活性
则低于单接种 a1处理，其 F√F 值也变小。联合固 N菌和根瘤菌协同作用的多数组合可使小麦幼苗鲜物
质量 、干物质量、含 N量、F ／F 值及根系固氮酶活性有所增加 ，原因是二者在小麦根表定殖后 ，联合固 N菌
能利用小麦根系分泌物进行固 N作用为幼苗提供 N素，而二者又分泌少量 的植物激素 促进植物根系发
育，并刺激根毛生长，促进作物对水分和矿质元素的吸收以及作物的光合作用 ，增加干物质积累。接种 a1+
S．meliloti I组合植株表现出的根系固 N酶活性下降的原因可能是 由 2种菌株在植株根际相互竞争有限
的根系分泌物资源所致。
表 1 不同组合联合固 N菌与根瘤菌对小麦幼苗
鲜物质量、干物质量及含 N■的影响
Tab．1 Effects of different combinations between associa
tive azotobacteria and rhizobia on fresh weight，
dry weight and total N of wheat seedlings
表 2 联 合 固 N菌 与 根瘤 菌对 小 麦 幼苗
F ／F 值及根系固 N酶活性的影响
Tab．2 Efleets of associative azotobacteria and
rhizobia on the rate of F ／F and the root
nitrogenase activities of wheat seedlings
*未测到根系固 N酶活性。
联合 固 N菌和根瘤菌的不同组合对小麦幼苗影响的不一致性表明固 N菌在植株根际相互作用 的复杂
性 ，并体现出 2类固 N菌对新环境的适应程度及互补程度。单独作用 a1菌株比 K12菌株效果更好，这是因
为前者来 自干旱半干旱草原 ，而后者来 自水 田，故 a1菌株 比 K12菌株更适于小麦生长环境。协 同作用以
K12+S．meliloti I组合互补程度最佳 ，其鲜根系固 N酶活性 比K12单独作用高 4倍 ，a1+S．meliloti I1和
K12+S．melilotiⅡ组合相对较好 ，而 a1+S．meliloti I较差 ，这可能是 因 K12菌株和S．melilo—ti I菌株
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在小麦根际充分利用根系分泌的不同有机物功能互补所致。固 N效果则以 a1+S．melilotiⅡ组合最佳。
3 小 结
寻求存在于禾本科植物的内生固 N菌 以及构建禾本科植物 内共生基因是实现禾本科植物共生固 N
的重要途径，研究联合固 N菌和根瘤菌协 同作用对禾本科植物的影响有重要意义，它涉及微生物和植物间
的作用及不同微生物间的相互作用。寻求既能抑制根际有害微生物 ，又为植物提供 N素并促其生长的联合
固 N菌和根瘤菌组合将是一种较为经济实用的有益尝试 ，关于该类组合对禾本科作物的长期影响尚有待于
进一步研究。而干旱半干旱草原羊草根际的 a1菌株及其与不同根瘤菌组合在我国干旱作业 区的应用必将
前景广 阔。
参 考 文 献
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李久蒂，安千里．联合固氮研究进展．植物学通报 ，1997，14(3)：14～21
关秀清，杜千有 ，于井朝．内蒙古草原羊草根际联合固氮菌 的分离鉴定及其生理生化特性．草地学报 ，1997，5(2)：101～107
项忠明，赵延魁 ，申秀芳等．小麦联合固氮菌剂最佳有效使用条件研究．微生物学杂志 ，1995(2)：45～50
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AI—M allah M ．K．，Davey M ．R．，Cocking E．C．Formation of fodular structures on rice seedlings by rhizobia．Journal of Experimental Botany
1989，40：473～ 478
欢 迎 订 阅 2003年 《中 国 农 学 通 报 》
《中国农学通报》是 由中国科学院院士 、中国工程 院院士石元春先生任主编 、中国农学会主办的农业 综合性学术期刊 ，系
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