全 文 ：桂西北喀斯特常见豆科植物根瘤菌的遗传多样性∗
刘　 璐１，２，３　 何寻阳１，２　 谢　 强４　 王克林１，２∗∗
（ １中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室， 长沙 ４１０１２５； ２中国科学院环江喀斯特生态系统观测
研究站， 广西环江 ５４７１００； ３ 中国科学院大学， 北京 １０００４９； ４广西师范大学， 广西桂林 ５４１００４）
摘　 要　 调查了桂西北喀斯特 ２４种常见豆科植物的结瘤情况及特征，并从 １５ 种宿主植物上
获得 ３９份根瘤样品，提取根瘤基因组 ＤＮＡ，扩增 １６Ｓ ｒＤＮＡ和 ｎｉｆＨ基因，构建系统发育树，对
根瘤菌遗传多样性进行了研究．结果表明： 有 １５种豆科植物是结瘤的，其中 １４ 种为蝶形花亚
科，１种为含羞草亚科，而云实亚科未发现结瘤．一些本应结瘤的植物未发现根瘤，可能与喀斯
特土壤的保水性差有关．ＢＬＡＳＴ和系统发育分析结果均显示，来源于多种豆科植物的根瘤菌
均归属于慢生根瘤菌属，仅有 ２个亮叶崖豆藤样品的根瘤菌归属于中慢生根瘤菌属．在系统发
育树上，来源于同一地点或同一宿主植物的根瘤序列均表现出一定的聚集性，说明共生根瘤
菌的种类可能受宿主植物及所处生态环境的共同影响．
关键词　 系统发育树； 根瘤菌； １６Ｓ ｒＤＮＡ； ｎｉｆＨ； 豆科植物； 喀斯特
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）１２－３６６３－０７　 中图分类号　 Ｑ９３９　 文献标识码　 Ａ
Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｒｈｉｚｏｂｉａ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｃｏｍｍｏｎ ｌｅｇｕｍｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｋａｒｓｔ ａｒｅａ， Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ
Ｇｕａｎｇｘｉ． ＬＩＵ Ｌｕ１，２，３， ＨＥ Ｘｕｎ⁃ｙａｎｇ１，２， ＸＩＥ Ｑｉａｎｇ４， ＷＡＮＧ Ｋｅ⁃ｌｉｎ１，２ （ １Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｇｒｏ⁃
ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ Ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ Ｒｅｇｉｏｎ， Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１２５， Ｃｈｉｎａ； ２Ｈｕａｎｊｉａｎｇ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｋａｒｓｔ Ｅｃｏｓｙｓ⁃
ｔｅｍ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｈｕａｎｊｉａｎｇ ５４７１００， Ｇｕａｎｇｘｉ， Ｃｈｉｎａ； ３Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９， Ｃｈｉｎａ； ４Ｇｕａｎｇｘｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００４， Ｇｕａｎｇｘｉ，
Ｃｈｉｎａ） ． ⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．， ２０１５， ２６（１２）： ３６６３－３６６９．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｌｅｇｕｍｅｓ， ｗｉｔｈ ａ ｓｔｒｏｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ａｒｅ ｐｉｏｎｅｅｒ
ｐｌａｎｔｓ ｉｎ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｈａｂｉｔａｔｓ， ａｎｄ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ， ｔｈｅ
ｎｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ２４ ｌｅｇｕｍｅｓ ｗｅｒｅ ｓｕｒｖｅｙｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｋａｒｓｔ ａｒｅａ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｇｕａｎｇｘｉ． Ａ ｔｏ⁃
ｔａｌ ｏｆ ３９ ｎｏｄｕｌｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ １５ ｌｅｇｕｍｅｓ， ｔｈｅ ＤＮＡ ｗａｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ １６Ｓ ｒＤＮＡ
ａｎｄ ｎｉｆＨ ｇｅｎｅ ｗｅｒｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ． Ａ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ ｗａｓ ｔｈｅｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒ⁃
ｓｉｔｙ ｏｆ ｒｈｉｚｏｂｉａ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ １５ ｌｅｇｕｍｅｓ ｗｅｒｅ ｎｏｄｕｌａｔｅｄ， ｏｆ ｗｈｉｃｈ １４ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ
Ｐａｐｉｌｉｏｎｏｉｄｅａｅ， ｏｎｅ ｔｏ ｔｈｅ Ｍｉｍｏｓａｃｅａｅ， ａｎｄ ｎｏｎｅ ｔｏ ｔｈｅ Ｃａｅｓａｌｐｉｎｏｉｄｅａｅ． Ｎｏ ｎｏｄｕｌｅｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ
ｏｎ ｓｏｍｅ ｌｅｇｕｍｅｓ ｔｈａｔ ｗｅｒｅ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ａｓ ｎｏｄｕｌａｔｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｍｉｇｈｔ ｒｅｓｕｌｔ ｆｒｏｍ ｓｏｉｌ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ Ｋａｒｓｔ．
ＢＬＡＳＴ ｒｅｓｕｌｔ ａｎｄ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌｅｇｕｍｅｓ ｗｅｒｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｒｈｉ⁃
ｚｏｂｉａ ｔｈａｔ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｇｅｎｕｓ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ｓａｍｐｌｅｓ ｆｒｏｍ Ｃａｌｌｅｒｙａ
ｎｉｔｉｄａ ｔｈａｔ ｗｅｒｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｅｎｕｓ Ｍｅｓｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ． Ｉｎ ｔｈｅ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ， ｔｈｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ
ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｐｌｏｔ ｏｒ ｔｈｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｈｏｓｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｉｎ ｍｏｓｔ
ｃａｓｅｓ． Ｔｈｉｓ ｆｉｎｄｉｎｇ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｈｏｓｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｒｅ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｆａｃｔｏｒｓ
ｔｈａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｇｅｎｏｔｙｐｅ ｏｆ ｒｈｉｚｏｂｉａ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ； ｒｈｉｚｏｂｉａ； １６Ｓ ｒＤＮＡ； ｎｉｆＨ； ｌｅｇｕｍｅ； Ｋａｒｓｔ．
∗中国科学院“西部行动计划”项目（ＫＺＣＸ２⁃ＸＢ３⁃１０）资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｋｅｌｉｎ＠ ｉｓａ．ａｃ．ｃｎ
２０１５⁃０３⁃１１收稿，２０１５⁃０８⁃２１接受．
　 　 根瘤菌是一类农业生产中常见的杆状细菌，能
与豆科植物形成共生固氮体系，将空气中 Ｎ２转化成
ＮＨ４
＋供植物生长［１］ ．根瘤菌有 １３属 ８７种，即根瘤菌
属（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、中华根瘤菌属（Ｓｉｎｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、中慢
生根瘤菌属（Ｍｅｓｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、慢生根瘤菌属（Ｂｒａｄｙ⁃
ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）、固氮根瘤菌属（Ａｚｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）等．它们能
与绝大多数蝶形花亚科（Ｐａｐｉｌｉｏｎｏｉｄｅａｅ）、含羞草亚
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 １２月　 第 ２６卷　 第 １２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｄｅｃ． ２０１５， ２６（１２）： ３６６３－３６６９
科（Ｍｉｍｏｓａｃｅａｅ）和 ３０％的云实亚科（Ｃａｅｓａｌｐｉｎｉａｃｅ⁃
ａｅ）植物形成共生［２］ ．根瘤菌 ／豆科植物共生体系是
生物固氮中效率最高的，该体系固定的氮素约占生
物固氮总量的 ６５％［３］ ．为获得与生态环境及豆科植
物相匹配的优质根瘤菌，发掘新的适应性强、固氮效
率高的根瘤菌种质资源，促进农业生产和退化生态
系统的重建，根瘤菌资源的生物多样性和分类一直
是研究热点［４－６］ ．
喀斯特地貌在全球广泛分布，约占陆地总面积
的 １２％，是世界上主要的生态脆弱带之一［７］ ．我国西
南岩溶区占全国岩溶类型总面积的近 １ ／ ３，是世界
三大喀斯特区中出露面积最大、喀斯特发育最强烈、
景观类型最多、生态环境最复杂、人地矛盾最尖锐的
地区［８］ ．巨大的人口和环境压力使该区生态环境受
到严重破坏，石漠化不断发生发展，生态系统严重退
化［９］ ．退化生态系统和植被恢复的关键是增加植被
覆盖度，保持水土，改善土壤营养状况［１０］ ．豆科植物
具有抗逆性强、耐贫瘠的特性，广泛分布于荒漠区、
盐碱地等恶劣自然环境中，在农业生产和生态环境
保护中具有重要的经济和生态价值［１，４］ ．优良的豆科
植物⁃根瘤菌共生固氮体系，不但能有效提高土壤氮
素养分，增加土壤有机质，提高土壤肥力，同时还能
保蓄水分，防止水土流失［１］ ．
现有的研究多集中于对具有经济价值的豆科植
物的研究，其中以大豆 ／根瘤菌共生体系的研究最为
系统［２，１１］ ．陈文新等［２］对中国大豆根瘤菌的遗传多
样性进行了系统的研究，发现大豆根瘤菌具有地理
分布区域性，东北地区主要为大豆慢生根瘤菌（Ｂｒａ⁃
ｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｊａｐｏｎｉｃｕｍ）及辽宁慢生根瘤菌（Ｂ． ｌｉａｏｎ⁃
ｉｎｇｅｎｓｅ），新疆地区主要为新疆中华根瘤菌（Ｓｉｎｏｒｈｉ⁃
ｚｏｂｉｕｍ ｘｉｎｊｉａｎｇｅｎｓｅ）和天山中慢生根瘤菌（Ｍｅｓｏｒｈｉ⁃
ｚｏｂｉｕｍ ｔｉａｎｓｈａｎｅｎｓｅ），华中地区主要为费氏中华根瘤
菌（Ｓｉｎｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｆｒｅｄｉｉ）．然而，对于野生豆科固氮植
物资源的调查、根瘤菌遗传多样性的研究较少见．已
有研究者对鼎湖山保护区、西北部分地区、贵州的部
分豆科植物根瘤菌资源进行了调查，但针对广西地
区的研究尚未见报道［１２－１４］ ．因此，本文选取桂西北
喀斯特区域进行根瘤菌资源调查，旨在了解根瘤菌
在该地区的区域特异性，丰富对根瘤菌遗传多样性
地理分布的认识，为筛选出适应喀斯特退化生境的
先锋固氮植物⁃高效根瘤菌组合打下坚实基础，为固
氮共生体在生态恢复与重建中的应用提供理论依据
与实践支持．
１　 材料与方法
１􀆰 １　 结瘤调查及根瘤采集
根据文献记载及广西植物志，确定拟调查的植
物名录（表 １）．２０１１年 ７—８月，在桂西北的环江县、
都安县、大化县对目标物种的结瘤情况进行了调查
（图 １）．每种目标植物随机调查 ５ 株，在根附近轻刨
（大的植株需深挖 ２０ ｃｍ 左右），如果均没发现根
瘤，则认为该种不结瘤．对结瘤的植物采集根瘤，选
取个大、粉红色的根瘤剪下（带点根，以保证根瘤的
完整），装入 ５０ ｍＬ离心管中，贴好样品编号．调查的
同时，记录植物形态和根瘤特征（大小、颜色、形状、
着生位置）．根瘤样品带回实验室后，用蒸馏水将根
瘤冲洗干净，在滤纸上静置片刻，放入预先装好半管
硅胶的 ５０ ｍＬ 离心管中，置于 ４ ℃冰箱保存，待
分析．
１􀆰 ２　 ＤＮＡ提取与 ＰＣＲ扩增
采用改进的 ＣＴＡＢ 法提取根瘤基因组 ＤＮＡ，
１６Ｓ ｒＤＮＡ 基因的扩增选用 ２７Ｆ ／ １４９２Ｒ （ ２７Ｆ：
ＡＧＡＧＴＴＴＧＡＴＣＣＴＧＧＣＴＣＡＧＡＡＣＧＡＡＣＧＣＴ；１４９２Ｒ：
ＴＡＣＧＧＣＴＡＣＣＴＴＧＴＴＡＣＧＡＣＴＴＣＡＣＣＣＣ）引物对，固
氮基因 ｎｉｆＨ 的扩增选用 ｎｉｆＨ⁃Ｆ ／ ｎｉｆＨ⁃Ｉ （ ｎｉｆＨ⁃Ｆ：
ＴＡＣＧＧＮＡＡＲＧＧＳＧＧＮＡＴＣＧＧＣＡＡ； ｎｉｆＨ⁃Ｉ： ＡＧＣＡＴ⁃
ＧＴＣＹＴＣＳＡＧＹＴＣＮＴＣＣＡ）引物对［２］ ．两种基因的扩
增均采用 ５０ μＬ体系，其中 １０×ＰＣＲ缓冲液 ５．０ μＬ，
ｄＮＴＰ 混合液（１０ ｍｍｏｌ·Ｌ－１） ５．０ μＬ，Ｔａｑ 聚合酶
（２．５ Ｕ） ０．５ μＬ，正反向引物（２􀆰 ５ μｍｏｌ·Ｌ－１）各 ２．５
μＬ，模板 ＤＮＡ（２０～３０ ｎｇ） ５．０ μＬ，超纯水（ｄｄＨ２Ｏ）
２９．５ μＬ．设不加模板 ＤＮＡ 者为阴性对照．ＰＣＲ 扩增
程序如下： ９４ ℃ ３ ｍｉｎ； ３０ 个循环（９４ ℃ ３０ ｓ，５５
℃ ３０ ｓ，７２ ℃ １ ｍｉｎ）； ７２ ℃ ５ ｍｉｎ．１６Ｓ ｒＤＮＡ 基因
扩增片段为 １．５ ｋｂ，ｎｉｆＨ基因扩增片段为 ７８０ ｂｐ．
图 １　 研究区域与采样点
Ｆｉｇ．１　 Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｕｄｉｅｄ ｒｅｇｉｏｎ ａｎｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｐｌｏｔｓ．
４６６３ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
表 １　 桂西北地区部分豆科植物的结瘤情况
Ｔａｂｌｅ １　 Ｎｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌｅｇｕｍｅｓ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｇｕａｎｇｘｉ
科
Ｆａｍｉｌｙ
种
Ｓｐｅｃｉｅｓ
植物形态
Ｐｌａｎｔ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
根瘤特征 Ｎｏｄｕｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
颜色
Ｃｏｌｏｒ
形状
Ｓｈａｐｅ
大小
Ｓｉｚｅ （ｍｍ）
着生部位
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ
含羞草亚科 香合欢 Ａ． ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ 灌木或小乔木 淡粉色 球形或棒状分叉 ２～５ 侧根
Ｍｉｍｏｓａｃｅａｅ 藤金合欢 Ａ． ｓｉｎｕａｔａ 灌木
任豆 Ｚ． ｉｎｓｉｇｎｉｓ 乔木
云实亚科 龙须藤 Ｂ． ｃｈａｍｐｉｏｎｉｉ 藤本
Ｃａｅｓａｌｐｉｎｉａｃｅａｅ 喙荚云实 Ｃ． ｍｉｎａｘ 藤本
皂荚 Ｇ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ 小乔木
老虎刺 Ｐ． ｐｕｎｃｔａｔｕｍ 攀援灌木
蝶形花亚科 厚果崖豆藤 Ｍ． ｐａｃｈｙｃａｒｐａ 藤本 褐色 球形 ４～１０ 侧根
Ｐａｐｉｌｉｏｎｏｉｄｅａｅ 亮叶崖豆藤 Ｃ． ｎｉｔｉｄａ 藤本 黄褐色 球形或棒状分叉 ２～５ 侧根
美丽崖豆藤 Ｃ． ｓｐｅｃｉｏｓａ 藤本 黄褐色 球形 ２～６ 侧根
西南杭子梢 Ｃ． ｄｅｌａｖａｙｉ 灌木 黄褐色 球形 ２～４ 侧根
藤黄檀 Ｄ． ｈａｎｃｅｉ 藤本 黄褐色 球形 ２～４ 侧根
假木豆 Ｄ． ｔｒｉａｎｇｕｌａｒｅ 灌木 红褐色 球形 １～４ 侧根
中南鱼藤 Ｄ． ｆｏｒｄｉｉ 攀援灌木 黄褐色 球形 ２～５ 侧根
深紫木蓝 Ｉ． ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ 灌木 淡粉色 棒状 ２～５ 侧根
鸡眼草 Ｋ． ｓｔｒｉａｔａ 草本 黄褐色 球形 ２～５ 侧根
截叶铁扫帚 Ｌ． ｃｕｎｅａｔａ 草本 黄褐色 球形 ２～５ 侧根
野葛 Ｐ． ｍｏｎｔａｎａ 藤本 黄褐色 球形 １～４ 侧根
鹿藿 Ｒ． ｖｏｌｕｂｉｌｉｓ 草本 黄色 球形 ２～６ 侧根
狸尾豆 Ｕ． ｌａｇｏｐｏｄｉｏｉｄｅｓ 小灌 黄褐色 球形 １～４ 侧根
无患子叶崖豆藤 Ｍ． ｓａｐｉｎｄｉｆｏｌｉａ 小灌木 黄褐色 球形 ２～５ 侧根
翅荚香槐 Ｃ． ｐｌａｔｙｃａｒｐａ 乔木
越南槐 Ｓ． ｔｏｎｋｉｎｅｎｓｉｓ 灌木
常春油麻藤 Ｍ． ｓｅｍｐｅｒｖｉｒｅｎｓ 藤本
１􀆰 ３　 系统发育分析
ＰＣＲ产物经纯化后送去测序，获得的序列用于
构建系统发育树．在 ＮＣＢＩ 核酸数据库中，利用
ＢＬＡＳＴ程序对获得的序列进行相似性检索，从中获
得已知根瘤菌模式菌株及相关菌株的序列，并应用
ＣｌｕｓｔａｌＸ １． ８３ 软件进行多重序列比对分析．采用
ＭＥＧＡ ４􀆰 ０软件，通过 Ｎｅｉｇｈｂｏｒ⁃Ｊｏｉｎｉｎｇ 法构建系统
发育树．本文中的所有序列已提交至 ＧｅｎＢａｎｋ．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 豆科结瘤固氮植物种类及根瘤特征
拟调查的目标植物共 ２４ 种，全部为豆科植物，
其中含羞草亚科 ３ 种、云实亚科 ４ 种、蝶形花亚科
１７种．调查的植物多为灌木或藤本．乔木有 ４ 种：香
合欢（Ａｌｂｉｚｉａ ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ）、皂荚（Ｇｌｅｄｉｔｓｉａ ｓｉｎｅｎｓｉｓ）、
任豆（Ｚｅｎｉａ ｉｎｓｉｇｎｉｓ）和翅荚香槐（Ｃｌａｄｒａｓｔｉｓ ｐｌａｔｙｃａｒ⁃
ｐａ）；草本有 ３ 种：鹿霍（Ｒｈｙｎｃｈｏｓｉａ ｖｏｌｕｂｉｌｉｓ）、截叶
铁扫帚 （ Ｌｅｓｐｅｄｅｚａ ｃｕｎｅａｔａ）和鸡眼草 （Ｋｕｍｍｅｒｏｗｉａ
ｓｔｒｉａｔａ）．调查结果显示，有 １５ 种植物结瘤，其中 １４
种为蝶形花亚科，１种为含羞草亚科，云实亚科未发
现结瘤．根瘤的颜色以黄褐色居多，香合欢、深紫木
蓝（ Ｉｎｄｉｇｏｆｅｒａ ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ）的根瘤为淡粉色，假木豆
（Ｄｅｎｄｒｏｌｏｂｉｕｍ ｔｒｉａｎｇｕｌａｒｅ）的根瘤为红褐色．根瘤形
状多为球形，香合欢和亮叶崖豆藤（Ｃａｌｌｅｒｙａ ｎｉｔｉｄａ）
的根瘤包括两种形态：球形或者棒形分叉．根瘤的大
小（直径）介于 １～６ ｍｍ之间，仅有厚果崖豆藤（Ｍｉｌｌｅ⁃
ｔｔｉａ ｐａｃｈｙｃａｒｐａ）的根瘤较大，最大可达 １０ ｍｍ．根瘤一
般附着于侧根上，须根多的植株，根瘤数量也较多．
２􀆰 ２　 根瘤菌遗传多样性
从 １５种宿主植物上采集到了 ３９ 份样品，其中
３份来源于厚果崖豆藤的样品未能获得 １６Ｓ ｒＤＮＡ
和 ｎｉｆＨ基因序列，最终各自获得 ３６ 条序列．１６Ｓ ｒＤ⁃
ＮＡ序列的 ＢＬＡＳＴ 结果显示（表 ２），大部分序列与
已知的慢生根瘤菌属的序列最相似（９９％），仅有 ２
条序列与中慢生根瘤菌属的序列最相似（９９％）．系
统发育分析表明：在属的水平上，１６Ｓ ｒＤＮＡ 和 ｎｉｆＨ
基因的系统发育树高度一致．在 １６Ｓ ｒＤＮＡ和 ｎｉｆＨ基
因的系统发育树中，样品 ＩＳＡ４１０５ 和 ＩＳＡ３２０５ 的序
列均与中慢生根瘤菌属的参考菌株聚类在一起，表
明结合 １６Ｓ ｒＤＮＡ和 ｎｉｆＨ基因可以很好地区分不同
５６６３１２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 刘　 璐等： 桂西北喀斯特常见豆科植物根瘤菌的遗传多样性　 　 　 　 　 　
表 ２　 样品信息、登录号及序列比对
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ， ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ， ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ
样品编号
Ｓａｍｐｌｅ
ＩＤ
宿主植物
Ｈｏｓｔ ｓｐｅｃｉｅｓ
采样点
Ｓｉｔｅ
登录号
Ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ
ｎｉｆＨ １６Ｓ ｒＤＮＡ
最相似序列ａ）
Ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｉｍｉｌａｒ ｓｅｑｕｅｎｃｅａ）
相似性ｂ）
Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ
（％） ｂ）
ＩＳＡ３０１５ 鸡眼草 Ｋ． ｓｔｒｉａｔａ ７ ＫＰ０６９４８３ ＫＰ０６９５４８ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＥＵ４８１８２５） ９９
ＩＳＡ３１１７ 狸尾豆 Ｕ． ｌａｇｏｐｏｄｉｏｉｄｅｓ ７ ＫＰ０６９４８４ ＫＰ０６９５４９ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＪＱ９１１６３１） ９９
ＩＳＡ３２０５ 亮叶崖豆藤 Ｃ． ｎｉｔｉｄａ ６ ＫＰ０６９４８５ ＫＰ０６９５５５ Ｍｅｓｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ａｍｏｒｐｈａｅ （ＪＦ９１３９７６） ９９
ＩＳＡ３３０６ 野葛 Ｐ． ｍｏｎｔａｎａ ６ ＫＰ０６９４８６ ＫＰ０６９５７０ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＥＰｘｎ１ （ＡＢ３６７７０４） ９９
ＩＳＡ３５１６ 鹿霍 Ｒ． ｖｏｌｕｂｉｌｉｓ ７ ＫＰ０６９４８９ ＫＰ０６９５７６ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｊａｐｏｎｉｃｕｍ （ＡＹ９０４７７２） ９９
ＩＳＡ３６０８ 香合欢 Ａ． ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ ９ ＫＰ０６９４９０ ＫＰ０６９５７５ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｉｒｉｏｍｏｔｅｎｓｅ （ＮＲ＿１１４１３８） ９９
ＩＳＡ３７０９ 截叶铁扫帚 Ｌ． ｃｕｎｅａｔａ ９ ＫＰ０６９４９１ ＫＰ０６９５７１ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｊａｐｏｎｉｃｕｍ （ＦＪ３９０９１３） ９９
ＩＳＡ３８１６ 鹿霍 Ｒ． ｖｏｌｕｂｉｌｉｓ ４ ＫＰ０６９４９２ ＫＰ０６９５６７ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＪＱ９１１６３１） ９９
ＩＳＡ３９０６ 野葛 Ｐ． ｍｏｎｔａｎａ ４ ＫＰ０６９４９３ ＫＰ０６９５６８ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＮＢＲＣ １０１１２８ （ＡＢ６８１３９４） ９９
ＩＳＡ４０１５ 鸡眼草 Ｋ． ｓｔｒｉａｔａ ５ ＫＰ０６９４９５ ＫＰ０６９５７２ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｙｕａｎｍｉｎｇｅｎｓｅ （ＨＱ７０４８２６） ９９
ＩＳＡ４１０５ 亮叶崖豆藤 Ｃ． ｎｉｔｉｄａ ５ ＫＰ０６９４９６ ＫＰ０６９５５６ Ｍｅｓｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＣＣＡＮＰ８７ （ＨＦ９３１０６７） ９９
ＩＳＡ４２０７ 中南鱼藤 Ｄ． ｆｏｒｄｉｉ ５ ＫＰ０６９４９７ ＫＰ０６９５６１ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＪＱ９１１６２８） ９９
ＩＳＡ４３０８ 香合欢 Ａ． ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ ４ ＫＰ０６９４９９ ＫＰ０６９５５２ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＡＲＲ５９８ （ＨＥ５７６４６８） ９９
ＩＳＡ４４０３ 假木豆 Ｄ． ｔｒｉａｎｇｕｌａｒｅ １ ＫＰ０６９５００ ＫＰ０６９５６９ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＮＢＲＣ １０１１２８ （ＡＢ６８１３９４） ９９
ＩＳＡ４５０６ 野葛 Ｐ． ｍｏｎｔａｎａ ２ ＫＰ０６９５０１ ＫＰ０６９５６５ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＲＳＡ１０４ （ＦＪ２６４９１９） ９９
ＩＳＡ４６０１ 西南杭子梢 Ｃ． ｄｅｌａｖａｙｉ ８ ＫＰ０６９５０２ ＫＰ０６９５４４ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． Ｗａｌｌ２８ （ＥＦ６０１９５０） ９９
ＩＳＡ４７０８ 香合欢 Ａ． ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ ８ ＫＰ０６９５０３ ＫＰ０６９５４３ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． Ｗａｌｌ２８ （ＥＦ６０１９５０） ９９
ＩＳＡ４８１２ 美丽崖豆藤 Ｃ． ｓｐｅｃｉｏｓａ ８ ＫＰ０６９５０４ ＫＰ０６９５５８ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＪＱ９１１６２８） ９９
ＩＳＡ４９０８ 香合欢 Ａ． ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ ８ ＫＰ０６９５０５ ＫＰ０６９５４６ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． Ｗａｌｌ２８ （ＥＦ６０１９５０） ９９
ＩＳＡ５００４ 深紫木蓝 Ｉ． ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ ８ ＫＰ０６９５０６ ＫＰ０６９５６２ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＪＱ９１１６２８） ９９
ＩＳＡ５１０７ 中南鱼藤 Ｄ． ｆｏｒｄｉｉ ８ ＫＰ０６９５０７ ＫＰ０６９５６３ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＪＱ９１１６２８） ９９
ＩＳＡ５２０８ 香合欢 Ａ． ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ ８ ＫＰ０６９５０８ ＫＰ０６９５４５ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． Ｗａｌｌ２８ （ＥＦ６０１９５０） ９９
ＩＳＡ５３１３ 无患子叶崖豆藤 Ｍ． ｓａｐｉｎｄｉｆｏｌｉａ ８ ＫＰ０６９５１０ ＫＰ０６９５４２ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＡＲＲ５９８ （ＨＥ５７６４６８） ９９
ＩＳＡ５４０８ 香合欢 Ａ． ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ ８ ＫＰ０６９５１１ ＫＰ０６９５４７ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｊｉｃａｍａｅ （ＡＢ６４８９９２） ９９
ＩＳＡ５５０７ 中南鱼藤 Ｄ． ｆｏｒｄｉｉ ８ ＫＰ０６９５１２ ＫＰ０６９５５４ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＡＲＲ５９８ （ＨＥ５７６４６８） ９９
ＩＳＡ５６１５ 鸡眼草 Ｋ． ｓｔｒｉａｔａ ４ ＫＰ０６９５１４ ＫＰ０６９５６６ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＮＢＲＣ １０１１２８ （ＡＢ６８１３９４） ９９
ＩＳＡ５７１６ 鹿霍 Ｒ． ｖｏｌｕｂｉｌｉｓ ４ ＫＰ０６９５１６ ＫＰ０６９５４１ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． Ｗａｌｌ２８ （ＥＦ６０１９５０） ９９
ＩＳＡ５８０１ 西南杭子梢 Ｃ． ｄｅｌａｖａｙｉ ４ ＫＰ０６９５２０ ＫＰ０６９５５１ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＡＲＲ５９８ （ＨＥ５７６４６８） ９９
ＩＳＡ５９０８ 香合欢 Ａ． ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ ４ ＫＰ０６９５２３ ＫＰ０６９５５３ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＡＲＲ５９８ （ＨＥ５７６４６８） ９９
ＩＳＡ６００１ 西南杭子梢 Ｃ． ｄｅｌａｖａｙｉ ４ ＫＰ０６９５２５ ＫＰ０６９５５９ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＪＱ９１１６２８） ９９
ＩＳＡ６１０４ 深紫木蓝 Ｉ． ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ ４ ＫＰ０６９５２８ ＫＰ０６９５６４ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＪＱ９１１６２８） ９９
ＩＳＡ６２０４ 深紫木蓝 Ｉ． ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ ４ ＫＰ０６９５３０ ＫＰ０６９５７７ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． Ｐｐ３ａ⁃１０ （ＡＦ５１４７０４） ９９
ＩＳＡ６３０４ 深紫木蓝 Ｉ． ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ ４ ＫＰ０６９５３３ ＫＰ０６９５７４ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＡＧ４１ （ＫＦ１１３０９９） ９９
ＩＳＡ６４０１ 西南杭子梢 Ｃ． ｄｅｌａｖａｙｉ ４ ＫＰ０６９５３５ ＫＰ０６９５５０ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＡＲＲ５９８ （ＨＥ５７６４６８） ９９
ＩＳＡ６５０５ 亮叶崖豆藤 Ｃ． ｎｉｔｉｄａ ４ ＫＰ０６９５３７ ＫＰ０６９５６０ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｌｋａｎｉｉ （ＪＱ９１１６２８） ９９
ＩＳＡ６８０２ 藤黄檀 Ｄ． ｈａｎｃｅｉ ３ ＫＰ０６９５４０ ＫＰ０６９５７３ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｐ． ＤｅｓＴ１０ （ＤＱ３５４６０８） ９９
ａ） １６Ｓ ｒＤＮＡ序列的最相似序列 Ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｉｍｉｌａｒ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｔｏ １６Ｓ ｒＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｅ； ｂ） １６Ｓ ｒＤＮＡ序列与最相似序列之间的相似性 Ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｂｅ⁃
ｔｗｅｅｎ １６Ｓ ｒＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｉｍｉｌａｒ ｓｅｑｕｅｎｃｅ．
属的根瘤菌；而在种的水平上，１６Ｓ ｒＤＮＡ 和 ｎｉｆＨ 基
因的聚类存在一定的差异，如 ＩＳＡ３０１５ 的 １６Ｓ ｒＤＮＡ
序列与埃氏慢生根瘤菌（Ｂ． ｅｌｋａｎｉｉ）聚在一起，而
ｎｉｆＨ序列与圆明慢生根瘤菌（Ｂ． ｙｕａｎｍｉｎｇｅｎｓｅ）聚在
一起，表明仅靠 １６Ｓ ｒＤＮＡ 和 ｎｉｆＨ 基因无法分辨慢
生根瘤菌属的不同种，需要补充一些持家基因．
一般将 １６Ｓ ｒＤＮＡ序列同源性达 ９７％以上的菌
株定为一个种［１５］，即一个操作分类单元（ＯＴＵ）．按
９７％的相似性划分 ＯＴＵ，１６Ｓ ｒＤＮＡ 序列可以分成 ３
个 ＯＴＵ（图 ２）．同样地，按 ９７％相似性，ｎｉｆＨ 基因序
列分成 １２个 ＯＴＵ．由此可见，１６Ｓ ｒＤＮＡ比 ｎｉｆＨ基因
更保守，利用固氮基因 ｎｉｆＨ 研究根瘤菌遗传多样性
时，不能以 ９７％相似性作为划分 ＯＴＵ 的标准，否则
会高估根瘤菌的遗传多样性．经分析发现，当以 ８７％
的序列相似性对 ｎｉｆＨ基因序列划分 ＯＴＵ时，得到的
ＯＴＵ数量与 １６Ｓ ｒＤＮＡ 序列按 ９７％相似性划分的
ＯＴＵ数量相同．因此，对于 ｎｉｆＨ 基因，本研究建议按
８７％相似性划分 ＯＴＵ．
６６６３ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
图 ２　 基于邻接法构建的 １６Ｓ ｒＤＮＡ基因系统发育树
Ｆｉｇ．２　 Ｎｅｉｇｈｂｏｒ⁃ｊｏｉｎｉｎｇ ｔｒｅｅ ｏｆ １６Ｓ ｒＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ．
ＤＡ： 都安 Ｄｕ’ａｎ； ＤＨ： 大化 Ｄａｈｕａ； ＨＪ： 环江 Ｈｕａｎｊｉａｎｇ． １） 鸡眼草
Ｋ． ｓｔｒｉａｔａ； ２） 野葛 Ｐ． Ｍｏｎｔａｎａ； ３） 假木豆 Ｄ． ｔｒｉａｎｇｕｌａｒｅ； ４） 狸尾豆
Ｕ． ｌａｇｏｐｏｄｉｏｉｄｅｓ； ５） 鹿霍 Ｒ． ｖｏｌｕｂｉｌｉｓ； ６） 美丽崖豆藤 Ｃ． ｓｐｅｃｉｏｓａ； ７）
中南鱼藤 Ｄ． ｆｏｒｄｉｉ； ８） 深紫木蓝 Ｉ． ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ； ９） 亮叶崖豆藤 Ｃ．
ｎｉｔｉｄａ； １０） 西南杭子梢 Ｃ． ｄｅｌａｖａｙｉ； １１） 香合欢 Ａ． ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍａ； １２）
无患子叶崖豆藤 Ｍ． ｓａｐｉｎｄｉｆｏｌｉａ； １３） 截叶铁扫帚 Ｌ． ｃｕｎｅａｔａ； １４） 藤
黄檀 Ｄ． ｈａｎｃｅｉ． 下同 Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
２􀆰 ３　 地理环境和宿主植物对根瘤菌遗传多样性的
影响
由图 ２可知，ＯＴＵ１和 ＯＴＵ２中的序列均来源于
多种宿主植物，说明同一种根瘤菌能与多种豆科植
物结瘤．同时，同一宿主植物也可与多种根瘤菌形成
共生关系，如从亮叶崖豆藤的根瘤中同时分离到了
慢生根瘤菌和中慢生根瘤菌，这表明某些宿主植物
与根瘤菌的共生专一性不太严格．另外，从图 ３ 可看
出，来源于同一地区的根瘤序列表现出一定的聚集
性：来源于都安地区的序列主要聚集在 Ｃｌｕｓｔｅｒ １中，
来源于大化地区的序列主要聚集于 Ｃｌｕｓｔｅｒ ４ 中，而
来源于环江地区的序列主要聚集于 Ｃｌｕｓｔｅｒ ２ 和
Ｃｌｕｓｔｅｒ ３中；来源于同一宿主植物的根瘤序列也表
现出一定的聚集性，如来源于香合欢的多条序列
（ ＩＳＡ４３０８ ／ ４７０８ ／ ５２０８ ／ ５４０８等）．该结果表明，共生根
图 ３　 基于邻接法构建的 ｎｉｆＨ基因系统发育树
Ｆｉｇ．３　 Ｎｅｉｇｈｂｏｒ⁃ｊｏｉｎｉｎｇ ｔｒｅｅ ｏｆ ｎｉｆＨ ｇｅｎｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ．
瘤菌的种类可能受地理环境和宿主植物的共同
调控．
３　 讨　 　 论
３􀆰 １　 桂西北喀斯特豆科结瘤固氮植物资源
近 ３０年来，陈文新等［２］对中国根瘤菌资源进行
了广泛的调查和采集，共调查结瘤豆科植物 １１９ 属
５００ 种．在 《中国根瘤菌》 ［２］ 中，藤金合欢 （ Ａｃａｃｉａ
ｓｉｎｕａｔａ）、龙须藤 （ Ｂａｕｈｉｎｉａ ｃｈａｍｐｉｏｎｉｉ）、老虎刺
（Ｐｔｅｒｏｌｏｂｉｕｍ ｐｕｎｃｔａｔｕｍ）、越南槐（ Ｓｏｐｈｏｒａ ｔｏｎｋｉｎｅｎ⁃
ｓｉｓ）、常春油麻藤（Ｍｕｃｕｎａ ｓｅｍｐｅｒｖｉｒｅｎｓ）和翅荚香槐
均记载为结瘤植物，但本研究中并未发现这些植物
结瘤．豆科植物能否结瘤固氮是十分复杂的问题，一
方面决定于根瘤菌和宿主植物本身的遗传性，另一
方面受生态环境的影响［１４］ ．因此，可以结瘤固氮的
豆科植物也不是处处可见根瘤，这还与水分、极端高
温等环境条件有关［１６］ ．在干燥的土壤中，由于豆科
植物的根毛发育受阻，从而导致感染受到限制，同时
缺水也严重影响根瘤的固氮作用．桂西北的多数地
区属喀斯特地貌类型，土壤的保水性差，土壤干旱、
７６６３１２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 刘　 璐等： 桂西北喀斯特常见豆科植物根瘤菌的遗传多样性　 　 　 　 　 　
瘠薄，岩石裸露率高［９］，影响了豆科植物根系的发
育，因此本应结瘤的植物也未采集到根瘤．另外，喀
斯特地貌多石少土，部分植物的根系位于岩缝中，增
加了结瘤调查的难度，导致调查过程中可能遗漏了
一些根瘤．因此，这些有争议的结瘤植物需要进一步
的证实．
３􀆰 ２　 慢生根瘤菌为该地区的优势共生固氮菌
慢生根瘤菌广泛分布于各种类型的土壤中，能
够与多种宿主植物形成共生关系［１７－１８］ ．本研究中，
从 ３６ 份样品 １４ 种宿主植物根瘤中分离到的序列，
与已知慢生根瘤菌属的菌株相似性极高，表明慢生
根瘤菌为该区域的优势共生固氮菌．聂刚等［１］对神
木地区根瘤菌遗传多样性进行了研究，从 ６ 种宿主
植物中分离到中慢生根瘤菌属、剑菌属和根瘤菌属
的菌株．黄莉莉等［１９］发现，华东地区木本豆科植物
根瘤菌 ４１．５％菌株属于中慢生根瘤菌属，其他菌株
属于根瘤菌属和慢生根瘤菌属．而本研究中分离到
的序列 ９０％以上为慢生根瘤菌属，且根瘤菌遗传多
样性很低．有研究表明，同一植株的根瘤中可能定殖
有 ２ ～ ３ 种根瘤菌［２０］ ．本研究将部分样品的 ＰＣＲ 产
物连接到 Ｔ 载体上，挑选多个克隆子去测序，结果
表明每个根瘤样品中仅有一种根瘤菌．另外，对该地
区土壤固氮菌的研究同样表明慢生根瘤菌属为绝对
优势固氮菌（数据未发表）．这些结果均说明该地区
的根瘤菌遗传多样性低，且以慢生根瘤菌为主．该地
区根瘤菌种类的高特异性，可能是根瘤菌与豆科植
物共生体长期共同进化的结果．
３􀆰 ３　 环境和宿主植物对根瘤菌的选择作用
在不同区域，存在同一宿主植物与不同根瘤菌
结瘤的现象［２１］ ．如大豆在中国东北地区主要与慢生
大豆根瘤菌结瘤，而在新疆则主要与辽宁慢生根瘤
菌及弗氏中华根瘤菌结瘤［２２－２３］ ．本研究中，野葛、西
南杭子梢均与慢生根瘤菌共生，而在重庆缙云山野
葛与根瘤菌属的菌株共生［２４］；在云南景东县西南杭
子梢与快生根瘤菌共生［２５］ ．这表明野生豆科植物的
根瘤菌也具有地理分布区域性．不同的地理区域，土
壤条件存在明显差异，如土壤的酸碱性会对竞争结
瘤产生重要影响［２６］，并将最终影响共生的根瘤菌种
类．另外，在进化的过程中，豆科植物会通过某种机
制优先选择能够与之建立有效根瘤并能高效固氮的
根瘤菌［２７］ ．桂西北喀斯特土壤具有高钙、偏碱等特
征．该区域根瘤菌特异性高是否与此有关有待更深
入的研究．今后需要采集更多的样品，同时结合土壤
条件来确认影响根瘤菌生物地理分布的因子．
参考文献
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ｉｓｏｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｃａｒａｇａｎａ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ ｉｎ Ｍａｏｗｕｓｕ ｓａｎｄ⁃
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（张　 兵）， ｅｔ ａｌ． Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅｌｙ ｓｅｎｓｅｄ ｅｘｔｒａｃ⁃
ｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｋａｒｓｔ ｒｏｃｋｙ ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ． Ａｄ⁃
ｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ （地球科学进展）， ２０１１， ２６
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ｎａｇｅｍｅｎｔ， ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｒｅａｋｉｎｇ ａｗａｙ ｆｒｏｍ ｐｏｏｒ⁃
ｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ ｆｒａｇｉｌｅ Ｋａｒｓｔ ａｒｅａ ｉｎ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ
Ｃｈｉｎａ． Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉ⁃ｔｅｃｈ Ｒ＆Ｄ （世界科技研究与发展），
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虎）， ｅｔ ａｌ． Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ， ｓｐａｔｉａｌ⁃ｔｅｍｐｏｒａｌ ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ
ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｏｆ ｋａｒｓｔ ｒｏｃｋｙ ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ
ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ． Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ （生态学报），
２０１４， ３４（１８）： ５３２８－５３４１ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１０］　 Ｈｕ Ｃ⁃Ｊ （胡婵娟）， Ｇｕｏ Ｌ （郭　 雷）． Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ．
Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （生态环境学报），
２０１２， ２１（９）： １６４０－１６４６ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１１］　 Ｘｉｏｎｇ Ｆ （熊　 峰）， Ｃｈｅｎ Ｙ⁃Ｘ （陈远学）， Ｚｈａｎｇ Ｘ⁃Ｌ
（张思兰）， ｅｔ ａｌ． Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｐｈｙｌｏｇｅｎｙ ｏｆ
ｓｏｙｂｅａｎ ｒｈｉｚｏｂｉａ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｈｉｌｌｙ ａｒｅａ ｏｆ ｃｅｎｔｒａｌ
Ｓｉｃｈｕａｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ａｃｔａ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ （微生物
学报）， ２０１４， ５４（６）： ６１６－６２３ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１２］　 Ｄｉｎｇ Ｍ⁃Ｍ （丁明懋）， Ｈｅ Ｄ⁃Ｑ （何道泉）， Ｙｉ Ｗ⁃Ｍ
（蚁伟民）， ｅｔ ａｌ． Ａ ｓｕｒｖｅｙ ｏｎ ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ⁃ｆｉｘｉｎｇ ｌｅ⁃
８６６３ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
ｇｕｍｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｄｉｎｇｈｕｓｈａｎ ｎａｔｕｒａｌ ｆｏｒｅｓｔｓ． Ｂｉｏｄｉ⁃
ｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ （生物多样性）， １９９９， １（１）： ２－８ （ ｉｎ
Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１３］　 Ｚｈａｏ Ｌ⁃Ｆ （赵龙飞）， Ｄｅｎｇ Ｚ⁃Ｓ （邓振山）， Ｙａｎｇ Ｗ⁃Ｑ
（杨文权）， ｅｔ ａｌ． Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓ ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ
ｒｈｉｚｏｂｉａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ ｓｏｍｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ．
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ ｔｈｅ Ａｒｉｄ Ａｒｅａｓ （干旱地区农业
研究）， ２００９， ２７（６）： ３３－３９ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１４］　 Ｌｉ Ｘ⁃Ｙ （李先源）， Ｚｈａｎｇ Ｌ （张　 磊）， Ｃａｏ Ｗ （曹　
伟）． Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ⁃ｆｉｘｉｎｇ
ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｌｅｇｕｍｅ ｉｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ （西南师范大学学
报）， ２００４， ２９（３）： ４４５－４５０ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１５］　 Ｌｉｕ Ｃ⁃Ｌ （柳春林）， Ｚｕｏ Ｗ⁃Ｙ （左伟英）， Ｚｈａｏ Ｚ⁃Ｙ
（赵增阳）， ｅｔ ａｌ． Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｕｃｃｅｓ⁃
ｓｉｏｎａｌ ｓｔａｇｅ ｆｏｒｅｓｔ ｓｏｉｌｓ ｉｎ Ｄｉｎｇｈｕｓｈａｎ． Ａｃｔａ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏ⁃
ｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ （微生物学报）， ２０１２， ５２（１２）： １４８９ －
１４９６ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１６］　 Ｌｉ Ｆ⁃Ｌ （李芳兰）， Ｚｈｕ Ｌ⁃Ｈ （朱林海）， Ｂａｏ Ｗ⁃Ｋ （包
维楷）． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｒｏｏｔ
ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｎｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓ ｓｈｒｕｂｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｒｙ
ｖａｌｌｅｙ ｏｆ Ｍｉｎｊｉａｎｇ Ｒｉｖｅｒ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｅｃｏｌｏｇｙ （应用生态学报）， ２００９， ２０（８）： １８２５－１８３１
（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１７］　 Ｗａｎｇ Ｈ， Ｍａｎ ＣＸ， Ｗａｎｇ ＥＴ， ｅｔ ａｌ． Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｒｈｉｚｏ⁃
ｂｉａ ａｎｄ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｌｅｇｕｍｅｓ ａｎｄ ｒｈｉｚｏ⁃
ｂｉａｌ ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ ｉｎ ａｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ⁃ｆｏｒｅｓｔｒｙ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．
Ｐｌａｎｔ ａｎｄ Ｓｏｉｌ， ２００９， ３１４： １６９－１８２
［１８］　 Ｚｈａｎｇ ＹＦ， Ｗａｎｇ ＥＴ， Ｔｉａｎ ＣＦ， ｅｔ ａｌ． Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ
ｅｌｋａｎｉｉ， Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｙｕａｎｍｉｎｇｅｎｓｅ ａｎｄ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏ⁃
ｂｉｕｍ ｊａｐｏｎｉｃｕｍ ａｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｈｉｚｏｂｉａ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ
Ｖｉｇｎａ ｕｎｇｕｉｃｕｌａｔａ ａｎｄ Ｖｉｇｎａ ｒａｄｉａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ
ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ． ＦＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ２００８， ２８５：
１４６－１５４
［１９］ 　 Ｈｕａｎｇ Ｌ⁃Ｌ （黄莉莉）， Ｚｈａｎｇ Ｙ （张　 宇）， Ｈａｎ Ｓ⁃Ｆ
（韩素芬）， ｅｔ ａｌ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ １６Ｓ ｒＤＮＡ ＰＣＲ⁃ＲＦＬＰ ｆｉｎ⁃
ｇｅｒｐｒｉｎｔ ｏｆ ５３ ｗｏｏｄｙ ｌｅｇｕｍｅ ｒｈｉｚｏｂｉａ ｓｔｒａｉｎｓ ｉｓｏｌａｔｅｄ
ｆｒｏｍ ｅａｓｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ． Ｃｈｉｎａ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ⁃
ｇｙ （林业科技开发）， ２００９， ２３（４）： ６９－７１ （ ｉｎ Ｃｈｉ⁃
ｎｅｓｅ）
［２０］　 Ｐａｒｋｅｒ ＭＡ． Ｃａｓｅ ｏｆ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ ２３Ｓ
ｒＲＮＡ ｇｅｎｅｓ ｆｒｏｍ ｄｉｖｅｒｇｅｎｔ Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｌｉｎｅａｇｅｓ ａｓ⁃
ｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｎｅｏｔｒｏｐｉｃａｌ ｌｅｇｕｍｅｓ． Ａｐｐｌｉｅｄ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎ⁃
ｍｅｎｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ， ２００１， ６７： ２０７６－２０８２
［２１］　 Ａｇｕｉｌａｒ ＯＭ， Ｒｉｖａ Ｏ， Ｐｅｌｔｚｅｒ Ｅ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ
ｅｔｌｉ ａｎｄ ｏｆ ｉｔｓ ｓｙｍｂｉｏｓｉｓ ｗｉｔｈ ｗｉｌｄ Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｖｕｌｇａｒｉｓ ｓｕｐ⁃
ｐｏｒｔｓ ｃｏｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｃｅｎｔｅｒｓ ｏｆ ｈｏｓｔ ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ． Ｐｒｏ⁃
ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉ⁃
ｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ， ２００４， １０１： １３５４８－１３５５３
［２２］　 Ｈａｎ ＬＬ， Ｗａｎｇ ＥＴ， Ｈａｎ ＴＸ， ｅｔ ａｌ． Ｕｎｉｑｕｅ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｂｉｏｇｅｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ ｓｏｙｂｅａｎ ｒｈｉｚｏｂｉａ ｉｎ ｔｈｅ ｓａ⁃
ｌｉｎｅ⁃ａｌｋａｌｉｎｅ ｓｏｉｌｓ ｏｆ Ｘｉｎｊｉａｎｇ， Ｃｈｉｎａ． Ｐｌａｎｔ ａｎｄ Ｓｏｉｌ，
２００９， ３２４： ２９１－３０５
［２３］　 Ｍａｎ ＣＸ， Ｗａｎｇ Ｈ， Ｃｈｅｎ ＷＦ， ｅｔ ａｌ． Ｄｉｖｅｒｓｅ ｒｈｉｚｏｂｉａ
ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｙｂｅａｎ ｇｒｏｗｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ ａｎｄ
ｔｒｏｐｉｃａｌ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ． Ｐｌａｎｔ ａｎｄ Ｓｏｉｌ， ２００８， ３１０：
７７－８７
［２４］　 Ｚｈａｎｇ Ｌ， Ｇｕ ＪＰ， Ｗｅｉ ＳＱ， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｃｉｄ ｔｏ⁃
ｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ ａ ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｓｔｒａｉｎ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｐｕｅｒａｒｉａ ｌｏｂａ⁃
ｔａ （Ｗｉｌｌｄ．） Ｏｈｗｉ． Ｃａｎａｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，
２０１１， ５７： ５１４－５２４
［２５］　 Ｊｉａ Ｆ⁃Ｑ （贾风勤）， Ｙａｎｇ Ｂ⁃Ｌ （杨比伦）， ＬＡ Ｐ （腊　
萍）． Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ⁃ｆｉｘｉｎｇ ｌｅｇｕ⁃
ｍｉｎｏｕｓ ｔｒｅｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ａｎｄ ｒｈｉｚｏｂｉａ ｉｎ Ｊｉｎｇｄｏｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ ｏｆ
Ｙｕｎｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ⁃
ｔｙ （西南林学院学报）， ２００９， ２９（４）： １３－１８ （ｉｎ Ｃｈｉ⁃
ｎｅｓｅ）
［２６］　 Ｙａｎｇ ＳＳ， Ｂｅｌｌｏｇıｎ ＲＡ， Ｂｕｅｎｄıａ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ
ａｎｄ ｓｏｙｂｅａｎ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｆ ｓｏｙ⁃
ｂｅａｎ ｒｈｉｚｏｂｉａ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
２００１， ９１： ２４３－２５５
［２７］　 Ｈｅａｔｈ ＫＤ， Ｔｉｆｆｉｎ Ｐ． Ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ａ ｌｅ⁃
ｇｕｍｅ⁃ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｍｕｔｕａｌｉｓｍ． Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ， ２００９， ６３： ６５２－
６６２
作者简介　 刘　 璐，女，１９８７ 年生，博士研究生．主要从事土
壤微生物研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｌｉｕｌｕ１９８７０８２６＠ ｓｉｎａ．ｃｏｍ
责任编辑　 肖　 红
９６６３１２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 刘　 璐等： 桂西北喀斯特常见豆科植物根瘤菌的遗传多样性