全 文 ：接种变栖克雷伯氏菌 DX120E对不同
甘蔗品种的促生效应*
魏春燕1,2 摇 邢永秀1,2 摇 林摇 丽3 摇 杨丽涛1,3,4 摇 李杨瑞1,2,3**摇 胡春锦4
( 1广西大学农学院 /亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 广西南宁 530004; 2广西作物遗传改良生物技术重点
开放实验室, 广西南宁 530007; 3中国农业科学院甘蔗研究中心 /广西农业科学院甘蔗研究所 /农业部广西甘蔗生物技术与遗
传改良重点实验室, 广西南宁 530007; 4广西农业科学院微生物研究所, 广西南宁 530007)
摘摇 要摇 为探究具有高固氮酶活性的变栖克雷伯氏菌 DX120E 回接甘蔗后的固氮能力和促
生效应,以甘蔗品种 B8 和 GT21 的无菌组培苗为材料,采用根部接种的方法,研究固氮菌
DX120E在甘蔗体内的定殖数量及其对甘蔗组培苗植株生长、氮代谢关键酶活性和硝态氮含
量及矿质元素吸收的影响.结果表明: 固氮菌 DX120E 能在甘蔗根和地上部分组织内生存和
定殖;接种固氮菌 DX120E可以有效促进甘蔗植株生长和对矿质营养的吸收;显著提高甘蔗
植株体内的硝酸还原酶(NR)活性,同时也能在一定程度上提高植株体内谷氨酰胺合成酶
(GS)活性,增加硝态氮含量.表明变栖克雷伯氏菌 DX120E对甘蔗具有明显的促生效应,在生
物固氮肥开发方面具有较大的应用前景.
关键词摇 甘蔗摇 组培苗摇 变栖克雷伯氏菌 DX120E摇 促生效应
文章编号摇 1001-9332(2014)07-2085-08摇 中图分类号摇 Q945. 13; S566. 1摇 文献标识码摇 A
Growth鄄promoting effect of inoculating Klebsiella variicola DX120E on different sugarcane cul鄄
tivars. WEI Chun鄄yan1,2, XING Yong鄄xiu1,2, LIN Li3, YANG Li鄄tao1,3,4, LI Yang鄄rui1,2,3, HU
Chun鄄jin4 (1 College of Agriculture, Guangxi University / State Key Laboratory of Conservation and
Utilization of Subtropical Agro鄄bioresources, Nanning 530004, China; 2Guangxi Crop Genetic Improve鄄
ment and Biotechnology Laboratory, Nanning 530007, China; 3Sugarcane Research Center, Chinese
Academy of Agricultural Sciences / Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sci鄄
ences / Ministry of Agriculture Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement
(Guangxi), Nanning 530007, China; 4Microbiology Research Institute, Guangxi Academy of Agricul鄄
tural Sciences, Nanning 530007, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(7): 2085-2092.
Abstract: In order to investigate the growth promoting effect of inoculating Klebsiella variicola
DX120E, a bacterial strain with high activity of associative nitrogen fixation, on sugarcane, the
strain was inoculated through roots into the pathogen free micropropagated seedlings of two sugar鄄
cane cultivars B8 and GT21. The bacterial numbers colonized in sugarcane plants, the activities of
the key enzymes for nitrogen metabolism, the nitrate concentration and nutrient uptake were ana鄄
lyzed. The results indicated that the DX120E strain could live, propagate and colonize in the roots
and aerial parts of sugarcane seedlings. The DX120E inoculation could effectively promote the plant
growth and nutrient uptake, significantly improve the nitrate reductase (NR) activities, and in鄄
crease the glutamine synthetase (GS) activities and nitrate concentration in certain degree in the
leaves, compared with the uninoculated seedlings. It was suggested that Klebsiella variicola
DX120E possesses a significant growth promoting effect on sugarcane plants which has a great appli鄄
cation potential in developing biological nitrogen fixation fertilizer for sugarcane.
Key words: sugarcane; micropropagated plant; Klebsiella variicola DX120E; growth promoting
effect.
*国家高技术研究发展计划项目(2013AA102604)、国家自然科学基金项目(31171504,31101122,31240056)、广西自然科学基金创新团队项目
(2011GXNSFF018002)、广西八桂学者与特聘专家专项经费、广西科学研究与技术开发计划项目(桂科产 1123008鄄1,桂科攻 1222009)和广西省
农业科学院团队项目(桂农科 2011YT01)资助.
**通讯作者. E鄄mail: liyr@ gxaas. net
2013鄄09鄄27 收稿,2014鄄04鄄29 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 7 月摇 第 25 卷摇 第 7 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, Jul. 2014, 25(7): 2085-2092
摇 摇 甘蔗是世界主要的糖料和能源作物,目前在世
界上有超过 120 个国家种植[1] . 我国的甘蔗种植面
积和产糖量位居世界第三,仅次于巴西和印度. 然
而,我国 60%以上的甘蔗种植地区每年的氮肥施用
量超过 280 kg N· hm-2[2],远超过巴西 60 ~ 70
kg N·hm-2的施用量,这是我国甘蔗生产成本较高
的一个重要原因[3] .巴西是全世界甘蔗种植氮肥施
用量最少的国家,其甘蔗长年在低氮条件下种植并
不影响它的产量,这主要得益于甘蔗的生物固氮作
用.研究表明,巴西的一些甘蔗品种能通过生物固氮
作用提供甘蔗生长周期总需氮量的 30% ~ 70% ,即
每年每公顷甘蔗能通过生物固氮固定高达 150 kg
氮素[4-5] .广西是我国的甘蔗种植大省,生产的蔗糖
占全国 60%以上. 我国甘蔗生产中大量的氮肥投
入,不仅成本高且浪费肥料,更重要的是会造成环境
特别是地下水的污染,严重影响生态环境. 因此,如
何利用甘蔗的生物固氮作用来提高甘蔗产量,同时
降低我国甘蔗种植的氮肥投入显得尤为重要.
在 20 世纪 60 年代初,D觟bereiner和他的同事发
现了一株能在甘蔗组织内部定殖的固氮菌,并引出
了内生固氮菌的概念[6] . 目前,研究人员已经从不
同的甘蔗组织中分离鉴定到许多不同属的固氮菌
类群,其中包括葡萄糖醋酸杆菌(Gluconacetobacter
diazotrophicus)、固氮螺菌 ( Azospirillum )、 肠杆菌
(Enterobacteriaceae)、成团泛菌(Pantoea)、伯克氏菌
(Burkholderia)、克雷伯氏菌(Klebsiella)、假单胞菌
(Pseudomonas)等[7-11] .这些固氮菌除了具有固氮能
力之外,还能够通过分泌植物激素、促进植物吸收矿
质营养及提高宿主植物的抗病性等促进植物的生
长[12-14] .许多研究表明,甘蔗接种内生固氮菌后能
促进甘蔗根的伸长,提高甘蔗生物固氮效率和生物
量[15-17] .甘蔗与固氮菌的联合作用代表了一种新的
有益微生物与植物互作系统,没有分化出类似于根
瘤的有型结构.基于甘蔗宿主的内生固氮菌的识别、
定殖和固氮效率的遗传机制仍停留在最初的研究阶
段.如何找出适应固氮菌接种的甘蔗品种,建立高效
的固氮菌与甘蔗联合固氮作用体系是目前甘蔗固氮
研究迫切需要解决的问题.
变栖克雷伯氏菌 (Klebsiella variicola) DX120E
是本实验室从广西大新县种植的甘蔗品种新台糖
22 号(ROC22)根内分离到的一株具有高固氮活性、
具有分泌生长素和铁载体以及溶解无机磷特性的固
氮菌[18] .本研究在前期工作基础上,开展接种固氮
菌对两个不同甘蔗品种组培苗的促生作用试验,进
一步证明固氮菌 DX120E 的固氮能力和促生特性,
以期为甘蔗利用生物固氮作用来降低大量氮肥投入
和减少环境污染,实现甘蔗生态系统的可持续发展
提供科学依据和技术支持.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
1郾 1郾 1 供试菌株摇 本试验所使用的是携带有绿色荧
光蛋白基因和四环素抗性基因的变栖克雷伯氏菌
DX120E 标记菌株 ( Klebsiella variicola,菌株编号
DX120E鄄gfp),菌株自身抗庆大霉素[19] .四环素使用
浓度为 15 滋g·mL-1,庆大霉素使用浓度为 15
滋g·mL-1 . DX120E菌株由本实验室分离并保存.
1郾 1郾 2 植物材料摇 试验使用的甘蔗品种为广西本地
品种桂糖 21 号(GT21)和巴西引进品种 B8,由广西
大学农学院甘蔗研究所提供. 组培苗的培养参照王
伦旺等[20]的方法.
1郾 2摇 试验设计
1郾 2郾 1 菌悬液的制备和接种处理摇 将带有绿色荧光
蛋白基因的菌株 DX120E鄄gfp 从-80 益的超低温冰
箱中取出后,在 LB固体培养基(10 g·L-1蛋白胨、5
g·L-1酵母提取物和 5 g·L-1 NaCl,高压灭菌前将
pH值调到 7. 0)平板上划线培养,第 2 天再从平板
上挑取在荧光显微镜下能发绿色荧光的单菌落,用
LB液体培养基在 37 益、200 r·min-1过夜培养至培
养基浑浊后,取 10 滋L 菌悬液到 50 mL 加有抗生素
的 LB液体培养基中,37 益、200 r·min-1过夜培养
至在 600 nm 下的吸光度为 1. 0 左右,离心(4000伊
g,10 min,4 益),收集菌体,用无菌的 pH 值为 7. 4
的磷酸缓冲液(PBS)悬浮至浓度为 108 CFU·mL-1,
备用.
在超净工作台中把已用液体培养基生根壮苗的
2 个甘蔗品种组培苗分成单株,选取长势基本一致
的单株组培苗,转到装有 30 mL、经过 121 益高温灭
菌的 1 / 10 MS 液体培养液(不含维生素)的培养瓶
中,每瓶 4 株苗,每处理 30 瓶.每个品种分对照和接
种处理 2 组,共 4 组. 2 个处理组每瓶组培苗液体培
养基中接种 100 滋L制备好的菌悬液,对照组则每瓶
接等量的无菌磷酸缓冲液(PBS).
1郾 2郾 2 盆栽试验 摇 试验于 2012 年 8—12 月在广西
大学甘蔗研究所玻璃温室内进行,室内温度 18 ~ 32
益 .组培苗移栽前的土壤 pH 6. 15,有机质 19郾 47
g·kg-1,全氮 0. 84 g·kg-1,全磷 2. 98 g·kg-1,全钾
7. 11 g· kg-1,碱解氮 136 mg· kg-1,速效磷 83
6802 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
mg·kg-1,速效钾 77. 1 mg·kg-1 .
无菌条件下接种和对照组培苗在光照培养箱中
培养 2 d(培养条件为:白天 28 益培养 16 h,晚上 25
益培养 8 h,光照强度为 2000 lx)后进行炼苗移栽,
瓶苗先在室内开盖炼苗 2 d,再移到灭菌的基质
(沙 颐 珍珠岩=1 颐 1)中适应生长 5 d,最后挑选长势
均匀一致的小苗移栽到装有 3 kg 自然土的花盆中.
每个品种设对照组和处理组,共 4 个处理,每处理
10 盆,每盆 3 株苗,每处理共 30 株苗. 常规浇水管
理,整个试验过程不再施任何肥料.本试验的接种时
间均统一按照组培苗移栽前接种的时间开始计算.
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 标记菌株在甘蔗体内定殖量的测定摇 分别于
接菌后 2、7 和 30 d 取样分离标记菌株.每次取样均
用蒸馏水冲洗根部,把苗分为根和地上部分,用无菌
滤纸轻轻吸干水分后分别称取质量(每 2 株苗为 1
个重复,重复 3 次).在无菌工作台中将根和地上部
分先在 75%酒精中震荡 1 min,再用 1%的次氯酸钠
表面消毒 2 min,最后用无菌水漂洗 4 次,每次 1
min.无菌滤纸吸干水分后,放到经过高温灭菌的研
钵中研磨成匀浆,加 9 mL灭菌的 PBS(pH 7. 4)混匀
并转移到无菌的试管中,用无菌水进行 10 倍系列稀
释(盛有样品的悬液为原液).分离用的培养基为含
15 滋g·mL-1庆大霉素和 15 滋g·mL-1四环素的固体
LB培养基.分别取每种稀释浓度的悬液 100 滋L 加
到有抗生素的 LB 平板中,均匀涂布后用封口膜封
好,放到 37 益的培养箱中倒置培养 24 h 后计数.每
浓度均设 3 个重复,选取菌落数在 30 ~ 300 个范围
内的平板,统计每皿菌落数,计算平均每克根和根以
上部分(鲜质量)内标记菌株的数量,同时把最后一
次漂洗的无菌水涂到同样的抗性平板上检查是否有
菌落出现.每次计数前把平板直接放到倒置荧光显
微镜下检查,确定分离的菌落是否有荧光丢失现象.
1郾 3郾 2 株高和叶绿素含量的测定 摇 分别于接菌后
60、90 和 120 d测定株高和叶绿素含量,株高测定为
根基部到+1 叶(即最高可见肥厚带叶)叶环的位
置,叶绿素含量用便携式叶绿素测定仪 SPAD502 测
定+1 叶.每 3 株苗为 1 个重复,每处理重复 3 次.
1郾 3郾 3 叶片氮代谢相关酶活性和硝态氮含量的测定
摇 分别于接菌后 60、90 和 120 d 取+1 叶测定各项
生理指标,每 3 株苗为 1 个重复,每处理重复 3 次.
硝酸还原酶(NR)活性根据李合生[21]的方法测定,以
25 益下每小时还原 NO3 -生成 NO2 -的量表示 1 个酶
活性单位. 谷氨酰胺合成酶(GS)活性根据王月福
等[22]的方法(分光光度法)测定,以 37 益下每小时催
化产生的谷氨酰基羟肟酸的量表示 1 个酶活性单位;
硝态氮(NO3 -)含量采用水杨酸鄄硫酸法[23]测定.
1郾 3郾 4 生物量和矿质元素含量的测定 摇 接菌后 140
d收获所有植株,分单株将植株的根、茎、叶分开,用
去离子水冲洗干净,擦干水分,105 益杀青 30 min,
65 益烘干至恒量,称量. 称量后的干样品区分单株
根、茎、叶,用高通量组织研磨仪充分粉碎,测定 N、
P、K含量. N、P、K 含量测定参考鲍士旦[24]的方法,
样品经过 H2SO4 鄄H2O2消煮后,N含量用奈氏比色法
测定,P含量用钒钼黄比色法测定,K 含量用火焰光
度法测定.
1郾 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel 2010 软件进行数据处理及
作图,采用 SPSS 15. 0 软件进行统计分析,所有数据
用平均值依标准差表示.采用 Duncan 新复极差法对
各处理进行多重比较(琢=0. 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 固氮菌 DX120E在甘蔗植株体内的定殖数量
从表 1 可以看出,固氮菌接种甘蔗组培苗后,固
氮菌的定殖量在两个品种的根和根以上部分均呈逐
渐下降的趋势,对照未接种的植株则始终未检测到.
接种后 2 d,固氮菌在 B8 和 GT21 品种根和地上部
分组织的定殖量均达到最大,根内的定殖量分别为
7郾 17伊106和 1. 33伊106 CFU·g-1 FM,根以上部分的
定殖量则分别为 1. 49 伊105和 8. 38 伊105 CFU·g-1
FM.根内的固氮菌定殖量要远高于根以上部分,提
高了 1 个数量级.接菌 30 d后品种 B8的体内固氮菌
的定殖数总体上高于 GT21,说明随着接种时间的增
加,固氮菌 DX120E在 B8体内有更强的生存能力.
2郾 2摇 接种固氮菌对不同甘蔗品种的株高和叶绿素
含量的影响
从图 1 可以看出,接种固氮菌 DX120E 提高了
两个甘蔗品种的叶绿素含量,但除了品种 B8 在接
菌 90 d后的叶绿素含量显著高于对照外,其余差异
均未达到显著水平. 接种处理能显著促进甘蔗植株
的生长,品种 GT21 的株高在接菌后 90 和 120 d 分
别比对照显著增加了 14. 1%和 20. 6% ,B8 的株高
在接菌后 60、90 和 120 d则分别比对照显著增加了
9. 4% 、17. 1%和 28. 8% .
2郾 3摇 接种固氮菌 DX120E 对不同甘蔗品种氮代谢
的影响
从图2可以看出,接菌处理能显著提高两个甘
78027 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 魏春燕等: 接种变栖克雷伯氏菌 DX120E对不同甘蔗品种的促生效应摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 固氮菌 DX120E在甘蔗品种 B8 和 GT21 植株体内的定殖数量
Table 1摇 Counts of nitrogen fixing bacteria of Klebsiella variicola DX120E from fresh plant tissue of sugarcane cultivars B8
and GT21
甘蔗品种
Sugarcane
cultivar
处理
Treatment
部位
Part
细菌数量
Bacteria number (伊105 CFU·g-1 FM)
2 d 7 d 30 d
B8 对照 Control 根 Root 0 0 0
根以上部分 Aerial part 0 0 0
接种 Inoculation 根 Root 71. 76依7. 10 67. 51依16. 57 20. 96依13. 21
根以上部分 Aerial part 1. 49依1. 12 1. 42依0. 34 0. 12依0. 05
GT21 对照 Control 根 Root 0 0 0
根以上部分 Aerial part 0 0 0
接种 Inoculation 根 Root 13. 27依3. 59 6. 67依1. 18 3. 51依0. 87
根以上部分 Aerial Part 8. 38依2. 08 1. 63依0. 26 0. 02依0. 01
图 1摇 固氮菌 DX120E对两个甘蔗品种组培苗叶片叶绿素含
量和株高的影响
Fig. 1摇 Effects of nitrogen fixing bacteria of Klebsiella variicola
DX120E on chlorophyll content in leaves and plant height of two
sugarcane cultivars.
玉: GT21 对照 GT21 control; 域: GT21 接种 GT21 inoculation; 芋:
B8 对照 B8 control; 郁: B8 接种 B8 inoculation. 不同甘蔗品种相同
日期中不同小写字母表示处理间差异显著(P<0. 05) Different small
letters in the same sampling date for the different sugarcane cultivars
meant significant difference between treatments at 0. 05 level. 下同 The
same below.
蔗品种组培苗叶片的 NR 活性,其中,GT21 在接
菌后 60、90 和 120 d,叶片的 NR 活性分别提
高 11郾 3% 、16. 0% 和 13. 4% , B8 则分别提高了
14郾 7% 、48. 2%和 67. 9% .两个甘蔗品种叶片中 GS
活性的变化趋势一致,均只在接菌后 60 d,接菌处理
的叶片 GS活性显著高于对照,而到接菌后 90和 120
d接菌处理仍比对照有所提高,但差异未达到显著水
平.接菌处理在一定程度上有利于甘蔗组培苗积累硝
态氮,品种 B8在接菌后 90和 120 d 的叶片硝态氮积
累量比对照分别提高了 84. 3%和 36. 3%,而 GT21 则
在接菌后 90 d比对照提高了 55. 2% .
2郾 4摇 接种固氮菌 DX120E 对不同甘蔗品种生物量
的影响
从表2可以看出,接菌处理显著促进了两个甘
图 2摇 固氮菌 DX120E对两个甘蔗品种组培苗叶片硝酸还原
酶、谷氨酰胺合成酶活性和硝态氮含量的影响
Fig. 2摇 Effects of nitrogen fixing bacteria of Klebsiella variicola
DX120E on nitrate reductase, glutamine synthetase activities
and NO3 - 鄄N content in leaves of two sugarcane cultivars.
8802 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
表 2摇 固氮菌 DX120E对两个甘蔗品种植株生物量的影响
Table 2 摇 Effects of nitrogen fixing bacteria of Klebsiella variicola DX120E on the biomass of two sugarcane cultivars
(g·plant-1)
甘蔗品种
Sugarcane cultivar
处理
Treatment
根
Root
茎
Stem
叶
Leaf
合计
Total
B8 对照 Control 2. 17依0. 32b 2. 10依0. 20c 4. 07依0. 55c 8. 33依0. 95c
接种 Inoculation 3. 30依0. 35a 5. 90依0. 50a 6. 03依0. 57b 15. 03依1. 35a
GT21 对照 Control 2. 30依0. 26b 2. 20依0. 36c 5. 57依0. 46b 10. 07依0. 40b
接种 Inoculation 3. 27依0. 38a 3. 93依0. 45b 8. 07依0. 45a 15. 27依0. 42a
同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0. 05)Different small letters in the same column meant significant difference among treatments at 0. 05
level.
表 3摇 固氮菌 DX120E对两个甘蔗品种植株矿质元素含量的影响
Table 3摇 Effects of nitrogen fixing bacteria of Klebsiella variicola DX120E on mineral element contents of two sugarcane culti鄄
vars (mg·g-1 DM)
元素
Element
甘蔗品种
Sugarcane cultivar
处理
Treatment
根
Root
茎
Stem
叶
Leaf
合计
Total
N B8 对照 Control 10. 96依0. 54a 11. 80依1. 98b 14. 32依0. 94ab 37. 09依1. 61a
接种 Inoculation 11. 29依1. 61a 12. 24依1. 04b 14. 74依1. 27a 38. 27依3. 85a
GT21 对照 Control 9. 99依0. 85a 9. 17依0. 81c 12. 20依1. 36b 31. 37依2. 30b
接种 Inoculation 10. 28依0. 83a 15. 83依1. 37a 12. 94依1. 19ab 39. 06依3. 12a
P B8 对照 Control 5. 39依0. 39ab 10. 65依1. 10ab 14. 86依0. 41a 30. 90依1. 01a
接种 Inoculation 6. 41依0. 91a 11. 10依1. 94a 14. 92依1. 02a 32. 42依2. 22a
GT21 对照 Control 5. 12依0. 23b 8. 70依0. 57b 12. 58依0. 48b 26. 40依0. 47b
接种 Inoculation 5. 56依0. 22ab 11. 66依0. 64a 13. 21依0. 51b 30. 42依1. 18a
K B8 对照 Control 7. 71依0. 72a 12. 83依1. 48ab 15. 43依1. 55a 35. 98依2. 49ab
接种 Inoculation 7. 84依0. 60a 14. 35依0. 65a 16. 76依1. 61a 38. 95依1. 24a
GT21 对照 Control 7. 08依0. 38a 10. 73依1. 46b 14. 99依1. 60a 32. 80依3. 32b
接种 Inoculation 7. 70依0. 50a 13. 22依1. 16a 16. 12依1. 38a 37. 04依0. 65ab
同列相同元素不同小写字母表示处理间差异显著(P<0. 05)Different small letters in the same column meant significant difference among treatments
in the same element at 0. 05 level. 下同 The same below.
表 4摇 固氮菌 DX120E对两个甘蔗品种植株矿质元素积累量的影响
Table 4摇 Effects of nitrogen fixing bacteria of Klebsiella variicola DX120E on mineral element accumulation of two sugarcane
cultivars (mg·plant-1)
元素
Element
甘蔗品种
Sugarcane cultivar
处理
Treatment
根
Root
茎
Stem
叶
Leaf
合计
Total
N B8 对照 Control 23. 71依0. 32b 24. 84依4. 99b 58. 57依11. 86c 107. 11依14. 84b
接种 Inoculation 37. 00依3. 73a 72. 44依6. 14a 88. 80依9. 57ab 198. 24依19. 36a
GT21 对照 Control 23. 04依3. 75b 20. 27依4. 52b 68. 33依13. 54bc 111. 64依14. 35b
接种 Inoculation 33. 45依2. 80a 62. 33依12. 75a 104. 73依14. 86a 200. 50依17. 55a
P B8 对照 Control 11. 68依1. 95b 22. 50依4. 36c 60. 55依9. 67b 94. 73依13. 71b
接种 Inoculation 20. 98依1. 77a 66. 05依9. 67a 89. 82依13. 71a 176. 85依27. 52a
GT21 对照 Control 11. 79依1. 56b 19. 24依3. 99c 69. 95依5. 27b 100. 99依4. 14b
接种 Inoculation 18. 21依2. 81a 45. 88依8. 17b 106. 39依2. 68a 170. 48依8. 20a
K B8 对照 Control 16. 65依2. 48b 27. 08依5. 04c 63. 31依15. 18c 107. 05依20. 83b
接种 Inoculation 25. 80依2. 44a 84. 88依11. 01a 101. 08依12. 97b 211. 75依19. 44a
GT21 对照 Control 16. 36依2. 69b 23. 82依6. 56c 83. 20依7. 94bc 123. 37依14. 45b
接种 Inoculation 25. 29依4. 65a 51. 58依6. 19b 129. 66依4. 91a 206. 53依11. 35a
蔗品种组培苗的生长,其中,品种 B8 植株的根、茎、
叶和植株总干质量分别比对照增加了 52. 1% 、
181郾 0% 、48. 2%和 80. 4% ,而 GT21 植株的根、茎、
叶和植株总干质量则分别比对照增加了 42. 2% 、
78郾 6% 、44郾 9%和 51. 6% . 但就两个甘蔗品种的对
照而言,GT21 的根、茎、叶和植株总干质量均高于
B8,但 B8 接种处理茎干质量则显著高于 GT21,可
见其对 B8 茎的生长促进作用特别明显.
98027 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 魏春燕等: 接种变栖克雷伯氏菌 DX120E对不同甘蔗品种的促生效应摇 摇 摇 摇 摇 摇
2郾 5摇 接种固氮菌对不同甘蔗品种植株矿质元素含
量和积累量的影响
接种固氮菌能够在一定程度促进两个甘蔗品种
对矿质元素的吸收.植物根、茎、叶中的 N、P、K含量
在两个品种中表现有所区别(表 3).品种 B8 接菌处
理植株各个器官中的 N、P、K 含量并未显著高于对
照,而 GT21 接菌处理植株只有茎的 N 和 P 含量分
别比对照显著增加 72. 6%和 34郾 0% .接菌处理显著
增加了两个甘蔗品种植株的 N、P、K 积累量(表 4).
其中,品种 B8 接菌处理植株的 N、P、K 积累量在根
中分别比对照增加了 56. 1% 、79. 6%和 55. 0% ,茎
中分别增加了 191. 6% 、193郾 6%和 213. 4% ,叶中分
别增加了 51. 6% 、48. 3%和 59. 7% ,整个植株的总
N、P、 K 积累量分别增加了 85. 1% 、 86. 7% 和
97郾 8% ;而 GT21 接菌处理植株的 N、P、K 积累量在
根中则分别增加了 45. 2% 、54. 5%和 54. 6% ,茎中
分别增加了 69. 1% 、138. 5%和 116郾 5% ,叶中分别
增加了 53. 3% 、52. 1%和 55. 8% ,整个植株的总 N、
P、K积累量分别增加了 79. 6% 、68郾 8%和 67. 4% .
3摇 讨摇 摇 论
固氮菌能否入侵到植物体内并在植物体内成功
定殖是植物和固氮菌发挥有益联合作用的先决条
件.本研究表明,固氮菌 DX120E能够侵入到甘蔗组
培苗的根内并向地上部分迁移和繁殖,且 DX120E
在根内的定殖数量总体上比地上部分高,固氮菌
DX120E在不同甘蔗品种体内的定殖量有区别,这
与 Njoloma等[25]的研究结果一致.
硝态氮是植物生长发育过程中的主要氮源,植
物根吸收硝态氮有 70%以上向地上部分转移积累,
植物地上部分硝态氮含量可以反映植物吸收土壤氮
的能力.硝酸还原酶(NR)是植物体内初级氮同化过
程的限速酶,其活性的高低将显著影响植物的生长
发育,植物体内的 NH4 +需要在谷氨酰胺合成酶
(GS)的作用下才能转变为植物可直接吸收和利用
的有机态氮[26] . 本研究表明,接菌处理能够在一定
程度上促进甘蔗植株对硝态氮的积累,且能在一定
程度上提高甘蔗 NR 和 GS 的活性. 这与欧阳雪庆
等[27]用固氮菌接种甘蔗、Canellas 等[28]用固氮菌接
种玉米的研究结果相似.
已有研究表明,接种固氮菌能够有效促进植物
的生长,增加植物的株高和根长,并提高其地上部及
地下部的干物质量以及植株的矿质元素含量[29-31] .
Suman等[13]研究表明,接种固氮菌能促进甘蔗的生
长和氮的吸收.罗霆等[17]用15N 同位素稀释法证明
接种固氮菌能显著提高甘蔗的固氮量和固氮百分
率.本研究表明,接种固氮菌 DX120E能够提高两个
甘蔗品种植株的株高、干物质及 N、P、K 含量. 甘蔗
固氮能力大小主要受甘蔗基因型和环境因子的影
响[12],B8 是从巴西引进并在广西经过多年系统培
育而成的具有高生物固氮能力的品种,并且在广西
的栽培环境下 B8 能发挥其自身的生物固氮作用,
节省 50%以上的氮肥[32] . 本研究中,接菌处理对品
种 B8 茎的促生效果比 GT21 品种更明显,可见甘蔗
基因型会影响甘蔗与固氮菌的联合作用,如何筛选
出高效的甘蔗联合固氮体系(包括固氮菌种类和甘
蔗基因型的筛选)成为目前甘蔗固氮研究的重点
难点.
固氮菌除了有固氮功能之外,也被认为是一种
植物促生菌,它们能够通过非生物固氮机制来促进
植物的生长,例如产生植物激素和促进植物吸收矿
质营养[13-14,33] .甘蔗与内生固氮菌的有益联合作用
除了受甘蔗基因型和环境因子的影响外,也与固氮
菌的种类和基因型有关.近年来,不少研究人员致力
于研究不同国家地区的甘蔗内生固氮菌的多样
性[7,10,18],结果表明,世界上不同的甘蔗种植地区的
甘蔗固氮菌类群有很大的差异.研究表明,不同类型
的固氮菌混合接种甘蔗也能明显促进甘蔗的生
长[15] .生物固氮的定量分析表明,最优的固氮菌或
固氮菌组合以及固氮甘蔗品种的探索,对在甘蔗生
产中最大限度地发挥生物固氮效益具有重要意义.
本研究比较了两个具有不同固氮能力的甘蔗品种接
种变栖克雷伯氏菌 DX120E后对甘蔗吸收营养等生
理的影响,结果表明固氮菌 DX120E 接种均能提高
其吸收营养的能力并显著促进甘蔗生长,说明
DX120E菌株具有开发成为农业微生物资源的潜
力.不过,本研究只是对 DX120E进行了初步的促生
效应研究,关于此菌对大田甘蔗生长的实际促生效
应及其生态安全性仍需要进一步研究.
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作者简介摇 魏春燕,女,1987年生,博士研究生. 主要从事甘蔗
栽培及相关生理基础研究. E鄄mail: weichunyan025@126. com
责任编辑摇 张凤丽
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