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沙蓬(Agriophyllum squarrosum)植株内固氮菌分布特征



全 文 :沙蓬(Agriophyllum squarrosum)
植株内固氮菌分布特征
  收稿日期:2015-09-09;改回日期:2015-11-09
  资助项目:国家自然科学基金项目(31300389,41561072);贵州省科学技术基金项目(黔科合J字[2014]2136)
  作者简介:李剑峰(1979—),男,甘肃天水人,副教授,博士,主要从事漠境植物抗逆生理及植物促生菌剂研究。E-mail:alexclover@fox-
mail.com
  通信作者:张淑卿(E-mail:smartclover@foxmail.com)
李剑峰1,2,张淑卿1,2,苗阳阳2,黄廷州1,张习会1
(1.贵州师范学院 喀斯特生境土壤与环境生物修复研究所,贵州 贵阳550018;2.甘肃农业大学 草业生态系统教育部重点
实验室,甘肃 兰州730070)
摘要:沙蓬(Agriophyllum squarrosum)是适生于流动沙丘的先锋固沙植物,其植株氮积累量高。为探明固氮菌在
沙蓬内的分布规律,对沙蓬植株各部位在不同生长时期内生固氮菌的数量分布进行了研究。结果表明:沙蓬植株
内生固氮菌的数量分布在时间和空间上都具有很大的异质性。时间分布上,根内固氮菌的数量在生殖生长期明显
高于其他时期;叶内固氮菌数量在营养生长期明显高于其他时期。在空间分布上,不同部位组织的内生固氮菌主
要分布于宿主植株光合产物的源-库两端,除营养生长期固氮菌主要分布于叶内3.8×105 cfu·g-1(FW)外,均表
现为根内固氮菌数量高于其他部位,并主要分布于须根;在植株地上部分,以营养生长期为典型代表,内生固氮菌
更集中分布于其形态学的上端,如顶部的叶片和茎。
关键词:沙蓬(Agriophyllum squarrosum);内生固氮菌;时空分布;立枯体
文章编号:1000-694X(2016)04-1056-07   DOI:10.7522/j.issn.1000-694X.2015.00169
中图分类号:Q948.12;Q939.11+3 文献标志码:A
0 引言
植物内生固氮菌是指那些定殖在植物内部、与
植物宿主联合固氮的固氮菌[1]。Dobeeriner[2]在研
究热带牧草和固氮螺菌形成的固氮系统时,认为固
氮螺菌大多聚集于植物根表,部分侵入根的皮层或
中柱内,形成“原始”的共生,是介于根据自生固氮和
结瘤固氮的过渡类型,称这种固氮类型的微生物为
联合共生固氮菌。后又相继从甘蔗(Saccharum of-
ficinarum)根、茎内分离到一些具有独特生理、生态
特性的固氮菌,这类固氮菌能提供给宿主相当比例
的氮素养分,它们在土壤中不能独自生存或生存能
力很差,却能大数量存在植物组织内,且不会引起宿
主的不良反应,这类固氮菌被称为内生固氮菌[3]。
近年来又发现一些内生固氮菌也能在离开宿主后
生存[4]。
目前,围绕植物内生固氮菌方面的研究取得了
重要进展。季华等[5]从荒漠灌木多枝柽柳(Tamar-
ix ramosissima)和黑果枸杞(Lycium ruthenicum)
中分离出大量内生固氮菌,进一步研究表明此类菌
株表现出较强的抗逆性能。谭志远等[6]、赵现伟
等[7]分别从先锋植物香根草(Vetiver zizanioides)
和野生稻(Oryza rufipogon)中分离出对环境适应
能力和固氮能力都很强的内生固氮菌。韩梅等[8]从
玉米东单90和郑单958健康植株中分离纯化出2
株固氮菌,接种于水培玉米幼苗后,发现对植株有明
显促生作用。目前固氮菌菌剂也逐渐成为微生物肥
料发展的主要方向之一,施振云等[9]以联合固氮菌
剂对水稻秧苗拌种,发现秧苗生长性状和产量均有
显著提高。吴文钧[10]将固氮菌用于复合菌剂的制
备,方舟华等[11]用含固氮菌的复合菌剂处理稻田土
壤,发现固氮菌在稻田土壤氮、磷、钾转换及培肥过
程中均起到重要作用。虽然已有大量关于对植株内
生固氮菌的分离和鉴定方面的研究报道,但对单一
植物内生固氮菌体内分布方面的研究却较少,尤其
对于沙生植物植株体内生固氮菌分布方面的研究更
为鲜见。目前有关沙蓬(Agriophyllum squarro-
sum)的研究,主要集中在沙蓬植株在植被演替、环
第36卷 第4期
2016年7月               
中 国 沙 漠
JOURNAL OF DESERT RESEARCH
             
Vol.36 No.4
Jul.2016
境适应和流沙固定等方面,而对其内生固氮菌方面
的研究尚未见报道。陈文新等[12]指出在荒漠贫瘠
地区应当充分利用微生物与植物间的共生固氮作
用,以改善当地土壤肥力环境,王荣丽等[13]用PG-
PB菌剂对红树植物幼苗野外接菌,发现植株生理指
标得到显著提升。基于这一现状,本研究拟通过对
不同时期沙蓬植株内生固氮菌的数量和分布特性进
行研究,旨在明晰沙蓬植株内生固氮菌的分布和定
殖规律,为菌-植株-沙土体系的氮积累特性和沙蓬
在沙漠极端环境中的适应机制研究提供参考,并为
适用于沙漠生境的固氮促生菌剂提供菌种材料。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 试验地概况及样品采集
试验地位于巴丹吉林沙漠东南缘、甘肃省民勤
县北16km的西沙窝地区(38°46′N,103°09′E),为
深入沙漠2km的流动沙丘区。属于典型的大陆性
干燥气候,土壤养分贫瘠。降水少而蒸发强烈、光照
充足、温差大。年平均气温7.6℃,多年平均极端最
高气温39.4℃,极端最低气温-28.8℃,多年平均
降水量113.8mm,年均蒸发量2 604.3mm,干燥度
5.15,年 均 日 照 时 数2 799.4h,≥10℃ 积 温
3 036.4℃,无霜期175d,主导风向为西北风(NW)
和西西北风(WNW),年平均风速2.45m·s-1,多
年平均瞬时最大风速23m·s-1,年平均8级以上
大风日数37.7d,沙尘暴日数26.8d,年均扬沙日数
32.9d,浮尘日数29.7d。多年来,由于人为的过度
开采,地下水位已降至20m以下,荒漠植被衰败、
退化现象严重,生态环境非常脆弱。
于巴丹吉林沙漠东南缘西沙窝地区选定生长有
沙蓬单一群落的沙丘坡地中段,分别于8月下旬至
9月上旬(营养生长期)、9月下旬至10月中旬(生殖
生长期)采集移动沙丘上生长的野生沙蓬植株完整
植株,10月末采集完整沙蓬植株立枯体、立枯体根
际沙土和非根际沙土(未生长任何植物,距离沙蓬植
株茎基部>100cm,且无残留植物组织的2cm深处
沙土)。样品采集时,在样地内于不同生长阶段随机
选取4个生存有沙蓬单一群落植株的新月形移动沙
丘样地,以设置标杆和GPS仪定位方法,标记并划
定各100m2的采样区。每个采样区各取完整植株5
株,根际沙土10g。每次样品采集后以标杆标记采
集植株位置,下一阶段采集时在样地区域内选择距
上一次采样植株位置最近的另一植株体及其根际沙
土。新鲜样品连带根际沙土采集后置于采样箱内,
尽量维持原有的湿度和温度条件,于48h内带回实
验室进行分析。
1.1.2 培养基
Winogradskyi无氮培养基参照 Hashidoko[14]
的方法配制。母液制备:KH2PO450g,Na2MO4·
2H2O 1g,MgSO4·7H2O 25g,MnSO4·4H2O 1
g,NaCl 25g,FeSO4·7H2O 1g,调整pH=7.0±
0.2配制成母液常温保存。取5mL母液加10g·
L-1甘露醇溶液和0.1g·L-1 CaCO3,用2mol·
L-1 H2SO4调 pH=7.0 后过滤(0.45μm;Mil-
pore),将溶液加热溶解后添加固体1L加琼脂15
g,121℃,灭菌30min后制成9cm琼脂平板。
1.2 试验方法
1.2.1 植物材料的表面灭菌和分离
随机选取4株植物,参照Tan等[15]的方法进行
表面灭菌。即以3%(H2O2)浸泡4min以去除植物
材料表面的杂质和凋落物,无菌水冲洗3~5次后,
以碘伏溶液表面灭菌1min,无菌水浸洗5~10次。
在无菌操作台内将表面消毒完全的植株各部位
用无菌手术刀分离成根、茎、叶、种子等4部分,再细
分为主根、须根、顶茎、上茎、中茎、下茎、顶叶、上叶、
中叶、下叶、果实和种子,并取立枯体根际沙土备用。
取分离组织各0.5g用无菌剪刀剪碎后加无菌水5
mL和少量石英砂进行研磨,将研磨充分的研磨液
盛入5mL离心管中。以4 000r·min-1离心5
min,取研磨上清液0.2mL,用无菌水稀释成10倍
系列稀释液。参照 Hashidoko[14]的方法取原液和
各稀释液0.2mL涂布于 Winogradsky's无氮固体
培养基;另取各沙土样品1g,加无菌水50mL,90r
·min-1振荡5min后取0.2mL均匀涂抹于 Wino-
gradsky's无氮固体培养基。以上试验每处理4次
重复,各处理培养基编号后并置于培养箱内28℃下
无光照培养1~10d,每天记录出现的菌落数,待单
菌落数量稳定后记录培养基中菌落数,选择代表性
的菌株编号保存于无氮培养基穿刺管。
1.2.2 各部位组织内生固氮菌的分离和数量测定
植株各部位组织固氮菌数量参照李华[16]的方
7501 第4期 李剑峰等:沙蓬(Agriophyllum squarrosum)植株内固氮菌分布特征    
法以平板稀释法记录并统计,根据其样品材料研磨
液体积、稀释倍数、涂抹和取样量换算样品含菌数。
最大可能菌数=A×C×EA×D
(cfu·g-1) (1)
式中:A为样品质量(g);B 为研磨液体积(mL);C
为稀释倍数;D 为涂抹液体积(mL);E为培养基菌
落数。
在本试验中,培养1d时无氮培养基上即可形
成肉眼可见菌落,3d时菌落数基本稳定。单菌落
多为乳白色,表面湿润光滑。挑选长势优良的代表
性单菌落划线分离纯化。
1.2.3 菌种的分类鉴定
挑选菌落表面光滑、形态圆润、长势优良的菌
株,平板划线接种于无氮固体培养基,28℃下恒温
培养。待菌落形态稳定时取培养物穿刺接种于盛有
无氮固体培养基的无菌离心管,28℃下恒温培养至
离心管中有穿刺线呈现乳白色细线,并在培养基表
面上有菌体培养物即可保存菌株。保存菌种经革兰
氏染色后,使用 VITEK药敏生化鉴定系统根据染
色结果选择鉴定卡,对菌种进行生理生化和药敏分
析,根据分析结果确定菌种的分类名称。
1.3 数据统计与分析
用EXCEL2003软件整理并计算植株各部位的
含菌量。采用SPSS 16.0软件进行数据分析和处
理。数据为平均值±标准误(每处理4重复),制作
出相关柱状图进行对比分析,同列柱状图上方不同
小写字母表示处理之间差异显著性(Duncan法,P
<0.05)。
2 结果与分析
2.1 不同生长时期固氮菌在植株各部位的分布
2.1.1 营养生长期沙蓬植株内固氮菌数量分布
  营养生长期,沙蓬植株内生固氮菌各部位均有
分布,但不同部位含菌量差异较大(图1)。主要分
布在叶片和根组织内。其中叶片鲜组织平均内生固
氮菌数量达3.8×105 cfu·g-1。根部略低,内生固
氮菌数为叶片内的80.2%。茎部固氮菌数量最低,
仅为叶片的8.9%,差异显著(P<0.05)。内生固氮
菌在植株不同部位数量分布的差异,说明在植株营
养生长期,内生固氮菌量主要富集于植株的叶片和
图1 沙蓬植株营养生长期各部位内生固氮菌数量分布
Fig.1 The distribution of endophytic N-fixing microbes
number at the stage of vegetative
growth of A.squarrosum
根部组织内,而在茎部内生固氮菌量相对较少。
2.1.2 生殖生长期沙蓬植株内固氮菌数量分布
沙蓬生殖生长期植株各部位的内生固氮菌数量
有较大差异(图2)。植株各部位内生固氮菌数量根
>叶>种子>茎。根组织固氮菌数量高达6.8×
105 cfu·g-1,叶中次之,固氮菌数量为2.9×105 cfu
·g-1。种子和茎的内生固氮菌数量仅分别为根部
的8.92%、0.18%,仅为叶片的20.7%、0.40%,差
异显著(P<0.05)。这说明生殖生长期内生固氮菌
数量在沙蓬叶片中和根系内占优势。
图2 沙蓬植株生殖生长期各部位内生固氮菌数量分布
Fig.2 The distribution of endophytic N-fixing microbes at
the stage of reproductive growth of A.squarrosum
2.1.3 立枯体期沙蓬植株内生固氮菌数量分布
图3为沙蓬立枯体形态时,植株残体及其根际、
非根际沙土的内生固氮菌数量。可见根部内固氮菌
数量高达8.6×104 cfu·g-1,叶片内达7.7×104
cfu·g-1,茎部内固氮菌数量仅为4.8×104 cfu·
g-1,而根际沙土中的固氮菌仅为4.3×103 cfu·
8501                 中 国 沙 漠              第36卷 
g-1,仅为等质量根组织固氮菌数量的5%。根际沙
土中固氮菌数量较少,而距离植株1m以上的非根
际沙土中则未检出固氮菌。这可能是由于随着沙蓬
植株残体组织的分解,固氮微生物能利用植株残体
中的有机养分生存[17],从而利于根际沙土中的固氮
菌生存繁殖所致。
图3 沙蓬植株立枯体各部位内生固氮菌数量分布
Fig.3 The distribution of endophytic N-fixing microbes
number of standing dead litter of A.squarrosum
2.2 营养生长期内生固氮菌在植株同一器官不同
部位的数量分布
2.2.1 沙蓬叶片在不同着生部位内生固氮菌数量
分布
  顶叶、中叶、上叶和下叶中固氮菌数量差异明显
(图4)。顶叶固氮菌数量高达8.2×105 cfu·g-1,
下叶固氮菌数为5.3×104 cfu·g-1,仅为顶叶的
6.5%,差异显著(P<0.05)。可见,同样是叶片组
织,顶叶与下叶固氮菌数量差距近几十倍。中部叶
片固氮菌数量为5.0×105 cfu·g-1,为顶叶的
61%。上叶内生固氮菌数量为1.4×105 cfu·g-1,
为顶叶的17%,差异显著(P<0.05)。单位质量
图4 沙蓬植株叶片的不同部位内生固氮菌数量分布
Fig.4 The distribution of endophytic N-fixing microbes
number in different parts of the leaves
of A.squarrosum
叶片组织中,顶叶和中叶内生固氮菌数量较高,这可
能与顶叶的着生部位有关。
2.2.2 沙蓬茎部组织内生固氮菌的数量分布
茎不同部位内生固氮菌数量并不一致(图5),
茎顶部>茎下部>茎上部>茎中部。茎顶部、茎上
部与茎下部的固氮菌数量差异较小,茎上部及茎下
部组织中内生固氮菌数量为茎顶部数量64.8%和
88.5%。而茎 中 部 固 氮 菌 数 量 仅 为 茎 顶 部 的
7.7%,差异显著(P<0.05)。可见内生固氮菌集中
于茎的顶部、上部和下部,即宿主植株形态学的
两端。
图5 沙蓬植株茎的不同部位内生固氮菌数量分布
Fig.5 The distribution of endophytic N-fixing microbes
number in different parts of the stem of A.squarrosum
2.2.3 沙蓬根部内生固氮菌的数量分布
沙蓬根系不同部位组织内生固氮菌的数量分布
为须根>主根(图6)。单位质量须根鲜组织固氮菌
数量达主根的2.3倍,差异显著(P<0.05)。这可
能是由于须根分布较广且组织生长快,较主根吸收
养分更为迅速,利于菌体增殖的缘故。
图6 沙蓬植株根部不同部位内生固氮菌数量分布
Fig.6 The distribution of endophytic N-fixing microbes
number in different parts of the root of A.squarrosum
2.3 沙蓬植株内生固氮菌菌种鉴定
从沙蓬植株各部位筛选出的优良菌株,以茎部
9501 第4期 李剑峰等:沙蓬(Agriophyllum squarrosum)植株内固氮菌分布特征    
所含固氮菌为典型代表,在无氮培养基上快速形成
单一菌落,菌落表面光滑透明,经VITAKE药敏生
化鉴定系统鉴定为鞘氨醇单胞菌属的少动鞘氨醇单
胞菌(Sphingomonas paucimobilis),能够利用麦芽
糖、甘露醇,蔗糖和葡萄糖等多种碳源,表明其可以
利用宿主体内的主要光合产物,其鉴定结果如(表
1)所示,可见该菌株不产硫化氢,不能利用柠檬酸盐
和甘露糖。
表1 沙蓬植株体筛选出的优良典型代表菌种鉴定结果
Table 1 The identification results of excelent typical species selected by agriophylum cplant body
鉴定信息
鉴定卡类型:GN(革兰氏阴性菌卡) 鉴定卡编号:241309010 鉴定卡有效期:2015年5月31日
完成时间:2015年2月3日10:27am 分析流程:完成 分析用时:6h
分类鉴定结论分类符合度:89%分类名 少动鞘氨醇单胞菌Sphingomonas paucimobilis
生物编号:4203724550300000 鉴定可信度:高
典型生化性状:Sphingomonas paucimobilis dMAN(20),PLE(24),Pyra(24)
生化指标鉴定及结果
2 APPA - 3 ADO - 4 PyfA + 5 IARL - 7 dCEL + 9 BGAL -
10 H2S - 11 BNAG - 12 AGLTp - 13 dGLU + 14 GGT + 15 OFF -
17 BGLU + 18 dMAL + 19 dMAN + 20 dMNE - 21 BXYL + 22 BAlap -
23 ProA - 26 LIP - 27 PLE + 29 TyrA + 31 URE - 32 dSOR +
33 SAC + 34 dTAG - 35 dTRE + 36 CIT - 37 MNT - 39  5KG -
40 ILATk + 41 AGLU + 42 SUCT - 43 NAGA - 44 AGAL - 45 PHOS -
46 GlyA - 47 ODC - 48 LDC - 53 IHISa - 56 CMT - 57 BGUR -
58  0129R - 59 GGAA - 61 lMLTa - 62 ELLM - 64 lLATa -
  注:VITEK 2菌种鉴定生化反应测定指标为:2.APPA:丙氨酸-苯丙氨酸-脯氨酸芳胺酶。3.ADO:侧金盏花醇。4.PyrA:吡咯烷基芳胺
酶。5.lARL:L-阿拉伯醇。7.dCEL:D-纤维二糖。9.BGAL:β-半乳糖苷酶。10.H2S:产H2S测试。11.BNAG:β-N-乙酰葡萄糖苷酶。12.
AGLTp:谷氨酰芳胺酶。13.dGLU:D-葡萄糖。14.GGT:γ-谷氨酰转移酶。15.OFF:葡萄糖发酵。33.SAC:蔗糖。34.dTAG:D-塔格糖。
35.dTRE:D-海藻糖。36.CIT:柠檬酸盐(钠)。37.MNT:丙二酸盐。39.5KG:5-酮-葡萄糖苷。40.lLATk:乳酸盐产碱。41.AGLU:α-葡
萄糖。42.SUCT:琥珀酸盐产碱。43.NAGA:N-乙酰-β-半乳糖氨酶。44.AGAL:α-半乳糖苷酶。45.PHOS:磷酸酶。17.BGLU:β-葡萄糖
苷酶。18.dMAL:D-麦芽糖。19.dMAN:D-甘露醇。20.dMNE:D-甘露糖。21.BXYL:β-木糖苷酶。22.BAlap:β-丙氨酸芳胺酶。23.Pro-
A:L-脯氨酸芳胺酶。26.LIP:脂酶。27.PLE:古老糖。29.TyrA:酪氨酸芳胺酶。31.URE:尿素酶。32.dSOR:D-山梨醇。46.GlyA:氨
基乙酸芳胺酶。47.ODC:鸟氨酸脱羧酶。48.LDC:赖氨酸脱羧酶。52.0DEC:脱羧酶阴性控制。53.lHISa:组氨酸同化反应。56.CMT.
COURMARATE反应。57:BGUR.β-葡萄糖苷酸酶。58:O129R.O/129耐受。59.GGAA:谷氨酸-甘氨酸-精氨酸芳胺酶。61.lMLTa:L-
苹果酸盐同化。62.ELLM:ELLMAN反应。64.lLATa:L-乳酸盐同化。
  综上所述,内生固氮菌在沙蓬中的分布数量在
不同生长时期差异较大。即不同生长时期植株各部
位均有固氮菌分布,在沙蓬的营养生长期、生殖生长
期及立枯体时期,均表现为单位质量根和叶组织中
内生固氮菌数量较高,表明内生固氮菌对沙蓬植株
的根和叶片有一定偏好。同一生长时期,内生固氮
菌在植株同一部位的不同着生位置数量分布并不一
致。在不同部位沙蓬叶片内的固氮菌菌体密度:顶
叶>中叶>上叶>下叶,主要分布于顶叶;沙蓬茎中
内生固氮菌数量分布:茎顶部>茎下部>茎上部>
茎中部;沙蓬根部内生固氮菌数量分布:须根>主
根,主根组织内生固氮菌分布密度不足须根的
50%。
3 讨论
本研究中,在沙蓬植株内生固氮菌的数量和分
布存在时间上相关性和空间分布上的异质性。从生
长时期来看,从宿主植株的营养生长期到生殖生长
期,再到立枯体时期,单位质量叶组织内生固氮菌数
量逐渐减少,营养生长期高达3.8×105 cfu·g-1,
立枯体时期达到最小值7.7×104 cfu·g-1。从沙
蓬营养生长期到生殖生长期减少23.1%,到立枯体
时期进一步减少79.7%;与叶片不同,单位质量茎
部组织内生固氮菌在宿主生殖生长期降到最低值
1.2×103 cfu·g-1,较营养生长期减少96.5%,而
到立枯体时期,茎残体内的固氮菌数量又增长了
42.3%。
与茎相反,根内固氮菌的数量呈先升高再降低
的趋势。宿主生殖生长期达内生固氮菌数量达到最
大值 6.8×105 cfu·g-1,较营养生长期增长
121.9%。而到立枯体时仅为8.6×104 cfu·g-1,
较生殖生长期减少72.0%。
0601                 中 国 沙 漠              第36卷 
以上结果意味着沙蓬内生固氮菌在宿主不同生
长时期,在不同部位组织内具有分布,且各时期均主
要分布于根系和叶片。其中茎内菌数量相对稳定。
不同生长时期,内生固氮菌在植株体内不同部位的
数量变化并不一致。如营养生长期到生殖生长期,
叶片内固氮菌数量降低,而根系内增加,这也指出菌
-植共生固氮的重点可能已由叶片转移至根系。
在空间上,沙蓬植株各生长时期内固氮菌多集
中分布于根和叶,在茎中较少。除营养生长期茎组
织菌数量高出根24.5%外,其余时期根组织的含菌
量高于叶和茎。营养生长期,须根含菌量显著高于
主根1.3倍;在叶部内生固氮菌数量分布也不均衡,
顶叶显著高于下叶14.6倍,顶茎、上茎、中茎、下茎
组织内生固氮菌数量分布不一,单位质量茎顶部组
织内生固氮菌数量是其中部组织的13.0倍,差异显
著(P<0.05)。不同生长时期沙蓬植株体内生固氮
菌数量表现为以根和叶部组织最高,茎内固氮菌数
量最少。这可能是植株各部位养分富集程度不同所
导致。在营养富集的叶及根组织内,菌数远高于作
为运输部位的茎。这与李剑峰等[18]在苜蓿内生根
瘤菌宿主体内分布的规律相似,即根瘤菌的分布多
集中根部。叶、茎内生固氮菌分布更集中于其形态
学的上端,如顶部的叶片和茎,而在根部则主要分布
于须根。可见,沙蓬内生固氮菌集中分布于宿主植
株养分吸收、运输的起点和终点,这一现象预示着沙
蓬内生固氮菌的生存和繁殖可能对沙蓬植株的光合
产物生产、运输和贮藏转化有调节和缓冲作用,可见
沙蓬-内生固氮菌间的共生关系为对方提供了生理
上的保护、缓冲和调节。徐正金等[19]也指出,特殊
生境下的内生固氮菌,对改善宿主植物的营养,提高
宿主抗逆性有重要的作用。
4 结论
沙生内生固氮菌的分布在时间和空间上均存在
异质性。
时间分布上,不同生长时期或形态下组织固氮
菌数量在叶部为营养生长期>生殖生长期>立枯
体,茎部为立枯体时期>营养生长期>生殖生长期,
根部未生殖生长期>营养生长期>立枯体时期。
空间分布上,除营养生长期固氮菌数量叶>根
>茎外,均为根>叶>茎;即使在同一生长期的不同
部位同功能器官组织的固氮菌数量也有差异,顶叶
>中叶>上叶>下叶,顶茎>下茎>上茎>中茎,须
根>主根。
本研究中沙蓬茎部及根部分离出的代表性内生
固氮菌株经鉴定为鞘氨醇单胞菌属的少动鞘氨醇单
胞菌,该种菌株目前多用于一种新型全透明凝胶
剂———结冷胶的发酵生产[20-21]。但作为固氮菌在
植株体内检出却是首次,大量产结冷胶主要成分的
菌株分布于沙生植株根内,这可能与沙蓬植株抗逆
性相关,具体机理尚不明确。
参考文献:
[1] Baldani J I,Olivares F L,Hemerly,et al.Nitrogen-fixing endo-
phytes:recent advances in the association with graminaceous
plants grown in the tropics[M]//Elemerich C,KordorosiA,
Newton W E.Biological Nitrogen Fixation for the 21st Centu-
ry.Netherlands:Kluwer Academic publishers,1997,203-
206.
[2] Dobereiner J.Nitrogen fixing bacteria of the genus Beijerinck
Derxin the rhizosphere of sugar cane[J].Plant and Soil,
1961,15:211-216.
[3] Csvalcante V A,Dobereiner J.A new acid-tolerant nitrogen-
fixing bacteria associated with sugar Cane[J].Plant and Soil,
1988,108:23-31.
[4] 王秀呈,曹艳花,唐雪,等.水稻内生固氮菌 Herbaspirillum
seropedicae DX35的筛选及其促生特性[J].微生物学报,
2014,54(3):292-298.
[5] 季华,潘存德,周俊,等.荒漠灌木内生固氮菌对环境因子的适
应性研究[J].中国沙漠,2011,31(4):942-947.
[6] 谭志远,彭桂香,徐培智,等.普通野生稻(Oryza rufipogon)
内生固氮菌多样性及高固氮酶活性[J].科学通报,2009,54
(13):1885-1893.
[7] 赵现伟,Javed C H,何玉梅,等.先锋牧草———香根草联合固
氮菌多样性[J].微生物学报,2009,49(11):1430-1437.
[8] 韩梅,罗培宇,肖亦农,等.玉米内生固氮菌的分离鉴定及其促
生长作用研究[J].沈阳农业大学学报,2010,41(1):94-97.
[9] 施振云,倪礼斌.联合固氮菌剂拌种对水稻秧苗性状和产量的
影响[J].中国土壤与肥料,1997(6):43-44.
[10] 吴文钧.优良复合生物菌肥———固氮菌剂[J].新农业,2005,
(9):30-31.
[11] 方华舟,左雪枝.稻田固氮解磷解钾菌筛选及其复合菌剂对土
壤培肥作用[J].中国土壤与肥料,2014(2):82-87.
[12] 陈文新,陈文峰.发挥生物固氮作用 减少化学氮肥用量[J].
中国农业科技导报,2004,5(6):3-6.
[13] 王荣丽,廖宝文,何雪香,等.PGPB菌剂对5种红树小苗的野
外接菌效应[J].东北林业大学学报,2015,43(1):103-106.
[14] Hashidoko Y.Autoxidation study of carotane sesquiterpenes
possessing a non-conjugated 1,4-diene system[J].Journal of
the Chemical Society,Perkin Transactions 1,1993,1(4):2351
-2356.
[15] Tan Z,Peng G,Xu P,et al.Diversity and high nitrogenase ac-
tivity of endophytic diazotrophs isolated from Oryzarufi-
pogon Griff.[J].Chinese Science Buletin,2009,54(16):2839
1601 第4期 李剑峰等:沙蓬(Agriophyllum squarrosum)植株内固氮菌分布特征    
-2848.
[16] 李华.平板菌落计数的改进方法[J].生物学通报,2006,41
(1):51-51.
[17] 赵艳,张晓波.影响植物根际微生物区系之因素研究进展[J].
中国农学通报,2007,23(8):425-430.
[18] 李剑峰,张淑卿,师尚礼,等.苜蓿内生根瘤菌分布部位与数量
变化动态[J].中国生态农业学报,2009,17(6):1200-1205.
[19] 徐正金,罗明,王卫霞,等.3种典型荒漠灌木内生固氮菌及固
氮酶基因nifH多样性分析[J].中国沙漠,2014,34(2):472-
480.
[20] 李海军,颜震,朱希强,等.结冷胶发酵生产工艺的优化[J].食
品与药品,2007,9:7-12.
[21] 胡桂萍,刘波,朱育菁,等.微生物食用胶———结冷胶的研究新
进展[J].福建农业学报,2011,26(6):1123-1128.
Distribution of Endogenous N-fixing Microbes
in Agriophyllum squarrosumPlants
Li Jianfeng1
,2,Zhang Shuqin1
,2,Miao Yangyang2,Huang Tingzhou1,Zhang Xihui 1
(1.Institute of Soil and Environment Bioremediation in Karst habitats,Guizhou Normal College,Guiyang550018,Chi-
na;2.Key Laboratory for Grassland Ecosystem of Ministry of Education,Gansu Agricultural University,Lanzhou
730070,China)
Abstract:Agriophylum squarrosumis a moving sand-fixing plant which is adapted to growing in mobile
dunes,and it has a high plant nitrogen accumulation.To investigate the distribution of nitrogen-fixing bacte-
ria in A.squarrosum whose different parts of different growth stages N-fixing microbes number of distribu-
tion.The results indicated that:A.squarrosumendogenous plant nitrogen-fixing bacteria have a great number
of distribution heterogeneity in time and space.In time distribution,the number of nitrogen-fixing bacteria
in the roots of reproductive growth was significantly higher than others;and the number of nitrogen-fixing
bacteria in the vegetative growth stage leaves was significantly higher than other periods.The spatial distribu-
tion of the number of different parts of the organization within N-fixing microbes main source in the plant
photosynthetic products-both ends of the distribution of the library.In addition to the vegetative growth
stage,nitrogen-fixing bacteria mainly distributed in leaves 3.8×105 cfu爛g-1(FW)al showed significantly
higher than other parts of the root,and mainly existed in the fibrous;In the part of upper ground,making
vegetative growth period as a typical representative,N-fixing microbes more concentrated on the upper end
of its morphology,such as the top of the blade and stems.
Key words:Agriophylum squarrosum;endophytic N-fixing microbes;temporal and spatial distribution;
standing dead litter
2601                 中 国 沙 漠              第36卷