全 文 ：鲁黄 1 号大豆与根瘤菌的共生匹配性*
冀照君1,2 摇 王非梦2 摇 王素阁3 摇 杨升辉3 摇 郭摇 瑞3 摇 唐汝友3 摇 陈文新2 摇 陈文峰2**
( 1内蒙古民族大学生命科学学院, 内蒙古通辽 028042; 2农业生物技术国家重点实验室暨中国农业大学生物学院和根瘤菌研
究中心, 北京 100193; 3山东圣丰种业科技有限公司, 山东嘉祥 272412)
摘摇 要摇 大豆可与中华根瘤菌属及慢生根瘤菌属的多种根瘤菌共生固氮.研究大豆品种与不
同种根瘤菌之间的共生匹配性,对获得高效根瘤菌用于接种,提高大豆的产量及品质有重要
的理论和实践意义.本研究使用黄淮海地区的优质高蛋白大豆品种鲁黄 1 号从当地土壤内捕
捉并分离纯化到 27 株根瘤菌.经持家基因 recA 的序列分析,发现其中 18 株属于中华根瘤菌
属,9 株属于慢生根瘤菌属.选用两个属的代表菌株各一株(Sinorhizobium fredii S6 和 Bradyrhi鄄
zobium sp. S10),分别在蛭石、土壤盆栽及大田试验条件下,研究这两株菌单独及混合接种对
鲁黄 1 号大豆的生长、结瘤、固氮活力、产量、种子蛋白含量及含油量的影响. 结果表明: 与
S10 菌株相比,S6 菌株对大豆的促生能力更强,对提高产量和品质的效果更好,从而确定 S6
为与鲁黄 1 号大豆相匹配的高效根瘤菌,可作为黄淮海地区推广种植鲁黄 1 号大豆时接种高
效根瘤菌的菌种资源.
关键词摇 鲁黄 1 号大豆摇 根瘤菌摇 结瘤摇 匹配
文章编号摇 1001-9332(2014)12-3573-07摇 中图分类号摇 Q939. 96摇 文献标识码摇 A
Symbiotic matching between soybean cultivar Luhuang No. 1 and different rhizobia. JI Zhao鄄
jun1,2, WANG Fei鄄meng2, WANG Su鄄ge3, YANG Sheng鄄hui3, GUO Rui3, TANG Ru鄄you3,
CHEN Wen鄄xin2, CHEN Wen鄄feng2 ( 1 College of Life Science, Inner Mongolia University for the
Nationalities, Tongliao 028042, Inner Mongolia, China; 2State Key Laboratory of Agrobiotechnolo鄄
gy, College of Biological Sciences and Rhizobia Research Center, China Agricultural University, Bei鄄
jing 100193, China; 3Shandong Shengfeng Seed Industry Scientific and Technological Co. , Ltd. ,
Jiaxiang 272412, Shandong, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(12): 3573-3579.
Abstract: Soybean plants could establish symbiosis and fix nitrogen with different rhizobial species
in the genera of Sinorhizobium and Bradyrhizobium. Studies on the symbiotic matching between soy鄄
bean cultivars and different rhizobial species are theoretically and practically important for selecting
effective strains used to inoculate the plants and improve the soybean production and quality. A total
of 27 strains were isolated and purified from a soil sample of Huanghuaihai area by using the soy鄄
bean cultivar Luhang No. 1, a protein鄄rich cultivar grown in that area, as the trapping plants. These
strains were identified as members of Sinorhizobium (18 strains) and Bradyrhizobium (9 strains)
based on the sequence analysis of housekeeping gene recA. Two representative strains (Sinorhizobi鄄
um fredii S6 and Bradyrhizobium sp. S10) were used to inoculate the seeds of Luhang No. 1 alone
or mixed, in pots filled with vermiculite or soil, and in the field trial to investigate their effects on
soybean growth, nodulation, nitrogen fixation activity, yield, contents of protein and oil in seeds.
The results demonstrated that strain S6 showed better effects on growth鄄promotion, yield of seeds
and seed quality than strain S10. Thus strain S6 was finally regarded as the effective rhizobium
matching to soybean Luhuang No. 1, which could be the candidate as a good inoculant for planting
the soybean Luhuang No. 1 at a large scale in the Huanghuaihai area.
Key words: soybean cultivar Luhuang No. 1; rhizobia; nodulation; matching.
*“十二五冶农村领域国家科技计划项目(2011BAD11B03鄄03)资助.
**通讯作者. E鄄mail: chenwf@ cau. edu. cn
2014鄄05鄄07 收稿,2014鄄09鄄30 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 12 月摇 第 25 卷摇 第 12 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Dec. 2014, 25(12): 3573-3579
摇 摇 豆科植物鄄根瘤菌共生固氮是自然界存在的最
重要的生物固氮体系[1-4],所固定的氮量约占生物
固氮总量的 65% ,在农业生产中应用十分广泛,经
济效益和社会效益也较为显著.研究表明,大豆对根
瘤菌菌株有一定的选择性,只能与中华根瘤菌属
(Sinorhizobium)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)形
成共生体系[5],且不同地区有不同的优势根瘤菌属
及种群[6-8] .如东北地区的大豆根瘤菌以慢生根瘤
菌属菌株为主,很少发现中华根瘤菌属菌株[9-10],在
黄淮海地区[5]和黄土高原地区[11],则两个属的大豆
根瘤菌都有发现.研究表明,不同属的菌株与大豆间
的结瘤能力专一性和固氮能力差异性均较大,根瘤
菌在土壤内的生态适应性也有一定的差异[11-12] .
黄淮海地区的大豆根瘤菌归属于中华根瘤菌属
和慢生根瘤菌属[5] .这两个属的根瘤菌与大豆的共
生效率如何? 与大豆品种的匹配性如何? 哪类根瘤
菌更适合在黄淮海地区接种大豆使用? 关于这些内
容的研究及应用实践目前还鲜有报道. 这与黄淮海
地区作为我国的第二大豆产区却没有很好地开展接
种根瘤菌的工作是不相适应的. 鲁黄 1 号是山东圣
丰种业选育出来的高蛋白大豆种植品种[13-14],粗蛋
白含量达 42. 8% ,适合在黄淮海地区种植,但目前
还没有研究其共生的根瘤菌属于哪个种类,以及与
之相匹配的高效结瘤固氮根瘤菌属于哪个类群. 筛
选与该品种相匹配的高效根瘤菌,充分发挥生物固
氮作用,是提高大豆产量和蛋白含量的重要措施.本
论文通过蛭石鄄土壤鄄田间 3 级匹配试验,研究两个
属的大豆根瘤菌与鲁黄 1 号的匹配性,从而获得共
生固氮效果较好的菌株. 该项工作将有助于获得与
鲁黄 1 号大豆相匹配的高效根瘤菌并应用到生产实
践当中,以发挥生物固氮的潜力,提高大豆产量及品
质,降低氮肥的投入,促进农业的可持续发展.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
供试大豆品种鲁黄 1 号由山东圣丰种业科技有
限公司提供.供试土壤采自山东省嘉祥县圣丰种业
科技有限公司试验田.
供试培养基:1)种子发芽培养基:0. 7%的水琼
脂,121 益灭菌 30 min后,制备固体平板. 2)YMA固
体培养基:甘露醇 10 g,酵母粉 3 g,KH2PO4 0. 25 g,
K2HPO4 0. 25 g,MgSO4·7H2O 0. 2 g,NaCl 0. 1 g,琼
脂 15 g,去离子水 1000 mL,pH 7. 0,121 益灭菌 30
min. 3) TY 液体培养基:胰蛋白胨 5 g,酵母粉 3 g,
CaCl2·2H2O 0. 7 g,去离子水 1000 mL,pH 6. 8 ~
7郾 2,121 益灭菌 30 min.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1土壤根瘤菌的捕捉摇 大豆种子经 95%乙醇浸
泡 30 s,次氯酸钠鄄水溶液(1 颐 10,体积比)消毒 6 min
后,无菌水洗涤 7次,于发芽培养基上发芽后,种植于
无菌蛭石中,将10 g土样浸于100 mL生理盐水中,充
分混匀,静置 2 min后,取土壤浸提液 2 mL接种到种
子周围.以未使用土壤浸提液的植株为空白对照.人
工温室条件下生长 30 d,每天光照 16 h,光照强度为
460 lx,温度 25 益;黑暗 8 h,温度 22 益.
1郾 2郾 2 根瘤菌的分离、纯化和保存 摇 将上述大豆所
结根瘤小心摘下,经表面消毒处理[95%乙醇浸泡
30 s,次氯酸钠水溶液(1 颐 5)处理 5 min,无菌水洗
涤 5 ~ 6 次]后,于 1. 5 mL灭菌的离心管内将根瘤捣
碎,用接种环取汁液划线至 YMA 固体培养基上,经
3 次纯化后得单菌落. 菌株可短期内保存于 4 益的
YMA斜面,或 - 80 益条件下长期保存于 20% 的
甘油.
1郾 2郾 3 结瘤基因 nodC 和持家基因 recA 序列的 PCR
扩增摇 扩增 nodC 所用引物为:正向引物(F540)为
5忆鄄TGATYGAYATGGARTAYTGGCT鄄3忆, 反 向 引 物
( R1160 ) 为 5忆鄄CGYGACARCCARTCGCTRTTG鄄3忆;
PCR扩增体系为:缓冲液(10伊) 5. 0 滋L,dNTPs (10
mmol·L-1)1. 0 滋L,正向引物(10 滋mol·L-1 )1. 0
滋L,反向引物(10 滋mol·L-1)1. 0 滋L,Tag 酶(5郾 0
U·滋L-1) 0. 5 滋L,模板 DNA(50 ng·滋L-1)2. 0 滋L,
补加超纯水(ddH2O)至 50 滋L;PCR 扩增程序为:95
益起始变性 5 min,94 益1 min,55 益1 min,72 益1
min,30 个循环,72 益延伸 5 min;PCR 结束后,取 1
滋L PCR产物和 1 滋L 溴酚蓝溶液混合,在含有 EB
的 0. 8%琼脂糖凝胶上点样,100 V电泳 30 min,UV
下观察.
将电泳检测后,根据具有 nodC 扩增条带的菌
株,初步确定其为根瘤菌的范畴,以排除非根瘤菌菌
株,共得到 27 株菌株. 将这些菌株进一步扩增其持
家基因 recA.扩增 recA 序列的正向引物(41F)为 5忆鄄
TTCGGCAAGGGMTCGRTSATG鄄3忆,反向引物(640R)
为 5忆鄄ACATSACRCCGATCTTCATGC鄄3忆;PCR 扩增体
系、反应程序及产物检测与扩增 nodC 的方法相同.
将扩增得到的 recA基因产物送华大基因测序,获得
序列后在 NCBI 网站上进行 BLAST 对比分析,获得
与最相关菌株的序列相似性,从而确定其供试菌株
的系统发育地位.
4753 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
1郾 2郾 4 大豆与不同种根瘤菌之间的匹配摇 在上述试
验的基础上,根据根瘤菌不同的 recA 基因型,选出
属于中华根瘤菌属和慢生根瘤菌属的代表菌株各 1
株(即 S6 和 S10),分别在无菌蛭石、蛭石与土混合
物中单独或混合接种至鲁黄 1 号大豆,并接入
OD600 nm值为 0. 2 的根瘤菌悬浮液 1 mL,以不接菌为
对照(CK),每处理 10 个重复,温室中生长 30 d. 统
计分析大豆植株所结根瘤数、根瘤鲜质量、株高、地
上部(子叶节点至顶端部分)干质量,固氮活力(以
叶绿素含量计,即根部向上第 3 片真叶以上 3 片叶
子叶绿素含量的平均值),采用 SPSS 软件分析不同
根瘤菌接种后大豆植株生长的差异.
分离并纯化与大豆植株所结根瘤中的根瘤菌,
每个处理分离纯化 10 株菌. 具体分离纯化方法同
1. 2. 1. DNA提取法采用 GUTC法[15] .
占瘤率分析采用 BOX鄄PCR 指纹图谱法[16] . 指
纹图谱完全一样者判定为同一株菌. BOX鄄PCR 引物
( BOXAIR) 为 5忆鄄CTACGGCAAGGCGACGCTGACG鄄
3忆,反应体系为:10伊PCR缓冲液 (无 Mg2+)2. 5 滋L,
DMSO (100%)2. 5 滋L,MgCl2(25 mmol·L-1)4郾 5 滋L,
BSA(10 mg·mL-1)0. 2 滋L,dNTPs(10 mmol·L-1 )
2郾 0 滋L,BOXAIR(10 滋mol·L-1 )1郾 05滋L,Taq 聚合
酶 ( 5郾 0 U · 滋L-1 ) 0郾 25 滋L, 模 板 DNA ( 50
ng·滋L-1)2. 0 滋L,补加 ddH2O至 25 滋L.扩增程序:
95 益起始变性 5 min,94 益1 min,52 益1 min,65 益8
min,30 个循环,68 益延伸 18 min;PCR结束后,取 5
滋L BOX鄄PCR产物和 3 滋L 6伊上样缓冲液混合,在含
有 EB的 2. 5%琼脂糖凝胶上点样,75 V 电泳 5. 5
h,UV下观察照像.
1郾 3摇 田间试验
为比较在田间条件下,与大豆结瘤的两个属的
代表菌株(S6 和 S10)与大豆共生的匹配性、田间适
应性、竞争结瘤能力,及对鲁黄 1 号大豆产量和品质
的影响,在山东嘉祥圣丰种业科技有限公司实验基
地开展了大田试验. 试验共 6 个处理[17]:M1 ~ M6 .
M1 ~ M3 为不施底肥也不追肥处理;M4 ~ M6 为施入
底肥处理,其中 M4 又于初花期追施一定尿素. M2
和 M5 为接种 S6 菌株处理;M3 和 M6 为接种 S10 菌
株处理;M1 和 M4 为不接种根瘤菌处理. 田间试验
设计及结果详见文献[17].
2摇 结果及分析
2郾 1摇 室内条件下大豆与根瘤菌的共生匹配
使用鲁黄 1 号大豆从山东圣丰种业科技有限公
司试验站的土壤内捕捉根瘤菌,植株结瘤后,从根瘤
内用 YMA平板,从中分离并纯化得到 29 株菌. 经
nodC扩增验证,证实其中的 27 株扩增到 nodC 基
因,据此将它们初步归属为能与大豆结瘤的根瘤菌;
另有 2 株菌没有扩增到 nodC 基因,因此不再研究.
在 YMA平板上,其中 18 株生长速度较快,3 d 时间
菌落直径在 2 mm以上;其余 9 株菌生长速度缓慢,
7 d后菌落直径只有 1 mm 左右. 将这 27 株菌回接
鲁黄 1 号大豆,结果发现,编号为 S6 和 S10 两株菌
所形成的根瘤数和对大豆的促生长作用好于其他
菌株.
2郾 2摇 接种根瘤菌对大豆生长的影响
无菌蛭石条件下种植鲁黄 1 号大豆并接种根瘤
菌,除株高外,接种的大豆地上部干质量和叶片中叶
绿素含量均好于不接种的,且与对照差异显著(图
1).表明 S6 和 S10 均能与鲁黄 1 号大豆有效共生.
无菌蛭石条件相当于低氮的贫瘠土壤.这种条件下,
接种根瘤菌对鲁黄 1 号大豆结瘤固氮和植物生长均
具有积极的促进作用. 虽然未接种根瘤菌的大豆植
株高度和接种根瘤菌的大豆植株没有明显差异,但
其叶片发黄,且茎杆直径较细,易倒伏.
土壤鄄无菌蛭石混合盆栽的各项指标显示,无论
是单接种或混合接种,叶片中的叶绿素含量均显著
提高.这表明土壤条件下接种根瘤菌可以为大豆植
株提供更加充足的氮源. S6 单接种后,大豆植株地
上部干质量与对照差异显著,说明 S6 单接种下共生
结瘤效果最佳.
S6 和 S10 混合接种鲁黄 1 号大豆时,无菌蛭石
条件及土壤鄄蛭石混合条件下,混接的各项指标总的
趋势是低于单接的,只有叶绿素一项指标两者基于
持平,说明混合接种下,其中一株菌对另外一株菌有
负效应.当土壤内有其他生物因素(如有土著根瘤
菌)存在时,这种效应更为明显. 因此,筛选竞争能
力强、适应土壤环境的大豆根瘤菌菌株十分重要.
2郾 3摇 大豆根部的结瘤情况
从图 2 可以看出,在无菌蛭石条件下,鲁黄 1 号
大豆根部的结瘤情况存在显著差异,而土壤鄄无菌蛭
石混合盆栽下则没有明显区别,这可能是由于土著
菌也与大豆共生结瘤所致. S6 单接种鲁黄 1 号时,
大豆植株结瘤数较少,但植株地上部干质质量较高,
且叶绿素含量也较高(图 1),表明 S6 菌株可与大豆
有效共生固氮,与 S6 单接菌相比,混接菌大豆植株
的结果没有明显差异. S10 单接菌后大豆结瘤数较
多,但植株地上部分干质量相对较低,叶绿素含量也
575312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冀照君等: 鲁黄 1 号大豆与根瘤菌的共生匹配性摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 接种根瘤菌对大豆生长的影响
Fig. 1 摇 Effects of rhizobial inoculation on the growth of soy鄄
bean.
玉: 无菌蛭石 Sterile vermiculite; 域: 土壤鄄无菌蛭石混合 Mixed soil
and sterile vermiculite. 不同字母表示接种不同菌株处理间差异显著
(P<0. 05) Different letters meant significant difference among treatments
with different rhizobial inoculation at 0. 05 level.下同 The same below.
较低.这进一步表明 S6 与鲁黄 1 号大豆共生结瘤更
为有效.
2郾 4摇 根瘤菌的占瘤率分析
收集上述种植大豆所结根瘤,分离根瘤菌,经
BOX鄄PCR指纹图谱分析,统计根瘤菌的占瘤率,结
果如表 1 所示.
由表 1 可知,除了单接种 S10 外,其他接种方式
中,S6 菌株占瘤率均在 60. 0%以上,这表明 S6 的竞
图 2摇 大豆根部的结瘤情况
Fig. 2摇 Nodulation of soybean roots.
争结瘤能力强.另外,虽然未接种 S6 的土壤鄄蛭石混
合体系中也发现有 S6 存在(占瘤率为 62郾 7% ),但
当接种 S6 时,占瘤率提高到 92. 3% ,这说明接种 S6
确实可以提高 S6 的占瘤率.混合接种时,S6 的占瘤
率为 72. 0% ,也高于不接种的对照(62郾 7% ). 相比
较而言,无论是单接种 S10,或与 S6 混合接种,S10
的占瘤率均低于 S6,说明 S10 的土壤适应性低于
S6.
综合上述各项指标可以认为,S6 菌株为适应当
地土壤环境、竞争结瘤能力强、对鲁黄 1 号大豆有明
显促生作用的高效根瘤菌.
2郾 5摇 田间试验结果分析
田间小区的试验结果显示[17],不施底肥也不追
肥的情况下,单独接种根瘤菌 S6 后,鲁黄 1 号大豆
产量为 2559. 62 kg·hm-2;而施底肥且追肥、但不接
种根瘤菌的大豆产量为 2584. 63 kg·hm-2;施用一
定量底肥后再接种 S6 菌株,大豆产量为 2876郾 44
kg·hm-2,比完全施肥处理增产 11. 2% ,比只接种
根瘤菌而不施肥处理增产 12. 4% ,比既不施肥也不
接根瘤菌的处理(产量为2134郾 40 kg·hm-2)增产
表 1摇 不同条件下 S6 和 S10 菌株占瘤率
Table 1摇 Nodule occupancy rate of strains S6 and S10 under different conditions (%)
菌株
Strain
无菌蛭石 Sterile vermiculite
S6 S10 S6+S10
土壤鄄无菌蛭石混合 Mixed soil and sterile vermiculite
CK S6 S10 S6+S10
S6 100 - 95. 0 62. 7 92. 3 37. 3 72. 0
S10 - 100 5. 0 28. 0 5. 3 55. 0 22. 0
其他菌 Others - - - 9. 3 2. 3 7. 7 6. 0
6753 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
34. 8% .各个处理中,施底肥并接种 S6 菌株但不追
肥(M5)处理的产量最高,说明当地土壤的肥力较
低,只接种根瘤菌,不足以满足大豆前期生长对氮肥
等的需要.因此,在农业生产中,只有通过科学施肥
及使用高效根瘤菌菌剂,才有利于大豆的高产.
对大豆的蛋白含量和含油量分析结果显示[17],
以施底肥并接种 S6 的处理为最高,蛋白含量达
45郾 5% ,含油量达 21. 4% ,与施底肥和不接种根瘤
菌处理(分别为 45. 1%和 21. 1% )相比,两项指标
均达到显著差异水平[17] .
接种 S10(即文献[17]中编号为 NOD 的菌株)
的大豆,如果前期也施底肥,那么与 S6 相比(即 M5
和 M6 处理),大豆产量、蛋白含量和含油量均差别
不大[17] .这说明 S6 和 S10 均适合于当地土壤,且与
鲁黄 1 号能很好地匹配.
田间试验中,对大豆的根瘤数目统计分析表明
(图 3),不施底肥也不追肥处理(M1 ~ M3)的根瘤数
目多于施底肥及追肥处理(M4 ~ M6 ),但差异不显
著,说明前期在土壤内施入一定量的底肥后,可保证
大豆在未形成具有固氮活力的根瘤之前从土壤中吸
取一些氮素.另外,接种 S6 和 S10 处理(M2 和 M5,
M3 和 M6),根瘤数均比不接种根瘤菌的对照(M1 和
M4)多,说明接种根瘤菌起到了促进大豆结瘤的
作用.
对于施底肥和追肥但不接种根瘤菌的 M4 处理
来说,其大豆产量、蛋白含量及含油量均低于施底肥
并接种根瘤菌的处理(M5 和 M6),说明接种根瘤菌
不但可提高大豆产量及品质,还可节省一定量的氮
肥.这对于节省开支、减少氮肥施用后对土壤带来的
负面影响有着重要意义.
2郾 6摇 大豆根瘤菌的分子鉴定
对 S6 和 S10 的 recA 基因序列分析表明,S6 与
已知的Sinorhizobium fredii USDA 205T的相似性为
图 3摇 田间试验中大豆结瘤数
Fig. 3摇 Numbers of nodules in field trial.
100% ,因此将其鉴定为费氏中华根瘤菌( Sinorhi鄄
zobium fredii). 而与 S10 的 recA 相似性最高的菌株
为辽宁慢生根瘤菌(Bradyrhizobium liaoningense),相
似性只有 94% ,达不到定基因种的 96%以上,因此,
S10 可能是不同于已知种的一个潜在新种群,其分
类地位需要进一步确定. S6 和 S10 的 recA 基因在
GenBank 中 的 收 录 号 分 别 为: KJ778648 和
KJ778649.
此前曾有报道,在黄淮海地区同时分离到中华
根瘤菌属和慢生根瘤菌属的大豆根瘤菌,且以中华
根瘤菌属的菌株为优势大豆根瘤菌[5] . 中华根瘤菌
属的菌株生长速度快于慢生根瘤菌,有利于在发酵
生产上缩短发酵时间、节省能源消耗,同时也利于降
低发酵时间过长带来的潜在污染风险.因此,快生的
S6 菌株的获得将为后期在黄淮海地区推广种植鲁
黄 1 号大豆时接种高效的根瘤菌提供了种质资源.
3摇 讨摇 摇 论
本试验以适宜于黄淮海地区种植的高油大豆品
种鲁黄 1 号为材料,在实验室条件及田间试验中,分
析了中华根瘤菌属及慢生根瘤菌属的大豆根瘤菌与
鲁黄 1 号大豆的匹配性.结果发现,这两个属的根瘤
菌都能与鲁黄 1 号有效共生,但中华根瘤菌属的 S6
菌株占瘤率高、土壤适应性强,对大豆产量的提高及
品质的提升均好于属于慢生根瘤菌属的菌株 S10.
由于中华根瘤菌属的菌株生长速度快于慢生根瘤菌
属的菌株,因此,适合于发酵工业生产,可节省能源、
降低发酵时间过长可能造成的杂菌污染问题. 通过
持家基因 recA 序列比较分析,S6 应为费氏中华根
瘤菌.
马中雨等[12]通过对根瘤菌与多个大豆品种共
生匹配性研究发现,大豆根瘤菌菌株间存在明显的
结瘤固氮差异,快生大豆根瘤菌表现出比慢生根瘤
菌更严格的大豆品种匹配性;不同大豆品种与大豆
根瘤菌的共生匹配性差异很大,根据大豆品种和大
豆根瘤菌菌株的匹配性关系,选择相应的菌株接种,
或选用匹配的种质材料育种,才能达到提高共生固
氮功效的目的. 汤晖等[18]也发现,大豆与根瘤菌共
生特异性表现为菌鄄植互作的基因型特征.特定的大
豆品种有着与其相匹配的高效根瘤菌菌株,并且与
不同大豆品种相匹配的高效根瘤菌在种属分类地位
上也不尽相同[19] .这说明了大豆与根瘤菌之间匹配
筛选的重要性[20] .
国内许多学者对不同品种的大豆进行了一些高
775312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冀照君等: 鲁黄 1 号大豆与根瘤菌的共生匹配性摇 摇 摇 摇 摇 摇
效根瘤菌的筛选工作,最终得到的高效根瘤菌主要
为中华根瘤菌属和慢生根瘤菌属[21] .这与本文的结
果相一致.肖文丽[22]从黄淮海地区采集大豆根瘤,
筛选与大豆品种中黄 13 匹配的菌株,发现 2 株快生
大豆根瘤菌和 3 株慢生大豆根瘤菌较为高效. 而江
木兰等[23]分析了我国众多地区大豆与根瘤菌的匹
配关系,发现与中华根瘤菌属相比, 慢生根瘤菌属
菌株是较好的共生者.这与本文结果相悖,这可能是
地域、土壤理化因子和大豆品种差异造成的[1,24-28] .
由于国外大豆品种单一,因此关于高效根瘤菌筛选
的工作鲜有报道.本研究还发现,在蛭石或土壤条件
下,费氏中华根瘤菌 S6 均占有绝对的优势. 田间试
验结果显示,接种 S6 菌株后,不仅大豆产量得到了
提高,而且蛋白质含量和含油量也达到了最大,并降
低了大豆种植的成本,减轻了施用化学氮肥带来的
环境污染.
总之,与鲁黄 1 号大豆相匹配的 S6 菌株的获
得,为山东及黄淮海地区推广种植高蛋白大豆品种
鲁黄 1 号提供了良好的菌种资源.有关 S6 菌株的土
壤适应性和竞争结瘤能力强于土著中华根瘤菌属其
他菌株及慢生根瘤菌属的菌株,其机理值得进一步
分析,以期为大豆接种根瘤菌的应用提供更好的实
践基础.
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作者简介摇 冀照君,男,1982 年生,博士研究生.主要从事微
生物分子生态学和生物固氮研究. E鄄mail: jzj808@ 163. com
责任编辑摇 肖摇 红
975312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冀照君等: 鲁黄 1 号大豆与根瘤菌的共生匹配性摇 摇 摇 摇 摇 摇