全 文 ：⒇　　文章编号: 1008 3464 ( 2005) 03 0215 05
马占相思根瘤菌结瘤固氮特性的分析
蒋艳明1 , 凌云2 , 秦建丽1 , 侯远瑞3 , 韦莉莉1 , 栾桂龙1 , 樊妙姬2
( 1　广西大学 动物科学技术学院 , 广西 南宁 530005; 2　广西大学 生命科学与技术学院 , 广西 南宁 530005;
3　广西林业科学研究院 , 广西 南宁 530001)
摘要: 相思属 (Acacia ) 树种是速生的热带、 亚热带豆科植物。 对现在大面积种植的相思树品种—— 马
占相思的根瘤菌进行分离和筛选 , 获得菌株若干株 , 对它们的结瘤固氮特性和对马占相思、 大叶相思及厚荚
相思生长的影响等进行了初步研究。结果表明 , 无氮条件下接种马占相思根瘤菌 , 能显著促进这 3个树种的
株重、 株高和生物量的增长 ; 苗圃接种马占相思根瘤菌 , 马占相思苗高增加 27. 6% , 地径增加 14. 8% , 植株
鲜重增加 32. 6% , 结瘤数增加 83. 8%。
关键词: 相思根瘤菌 ; 结瘤 ; 固氮
中图分类号: Q939. 114　　　文献标识码: A
Analysis for characteristics of nodulation and nitrogen fixation of
Rhizobia Acacia mangium Willd
JIAN G Yan ming
1
, LIN G Yun
2
, QIN Jian li , HO U Yuan rui
3
W EI Li li
1
, LU AN Gui long
1
, FAN Miao ji
2
( 1　 Colleg e of Animal Science and Technolog y , Guangxi Univ ersity, Nanning 530005, China;
2　 Colleg e of Life Science and Bio techno lo g y, Guangxi Univ e risity, Nanning 530005, China;
3　 Guangx i Research Institute o f Fo rest ry Science, Nanning 530001, China )
Abstract: Acacia spp. is one o f the fast-g rowing leguminous t ree in humid and subh umid tropics.
Some strains of Rhizobia-Acacia mangium Willd w ere isolated and selected f rom larg e-size planting
t rees-Acacia spp. Thei r characteristics o f nodulation and ni t rogen fixa tion inoculated three tree species
o f Acacia spp. wi thout ni t rogenous ferti li zer w ere observ ed. The resul ts show ed that f resh w eigh t,
height , and biomass o f these t rees signi ficant ly increased. Inocula ting wi th Rhizobia A. mangium
Willd in nursery, the plant height , roo t diameter, fresh w eight and number of nodules w ere 27. 6% ,
14. 8% , 32. 6% and 83. 8% high ter than tha t o f no inculation.
Key words: Acacia rhizobia; g row th fo rmulation o f nodules; nit rog en fixa tion
相 思属 ( Acacia )树 种是 能 与根 瘤 菌共 生 固氮 的 豆科 树 种 , 其 固 氮 能力 为 每 年
10～ 32 kg ( N) /hm2 [1 ]。近年来我国南方地区引进和种植的相思属树种主要有马占相思 ( A. mangium
Willd)、 大叶相思 ( A. auriculaeformis A. Cunn. ex Benth)、 厚荚相思 ( A. crassicarpa A. Cunn ex
Benth)、 黑木相思 ( A . melanoxyion R. Br. ) 和灰木相思 ( A . implexa Benth) 等 , 大面积种植的主
要是前 3种。 这些相思树种生长迅速、 耐贫瘠和具有一定的耐寒能力 , 故在我国热带和亚热带地区越
来越受到重视 [2 ]。但由于我国南方种植相思树的地区土壤贫瘠 , 这些树种在自然状态下表现出结瘤迟、
第 24卷　第 3期
Vol. 24, No . 3
广 西 农 业 生 物 科 学
Journal o f Guangx i Ag ric. and Bio l. Science
2005年 9月　
Sept. , 2005　
⒇ 收稿日期: 2004 10 25　　　　修回日期: 2005 06 27
作者简介: 蒋艳明 ( 1970 ) , 女 , 广西全州人 , 广西大学实验师 ; E-mail: y an ming jiang@ sohu. com
结瘤少或不结瘤。 为了促进其在贫瘠的土壤条件下快速地生长和提高固氮能力等 , 就需要筛选高效结
瘤固氮的根瘤菌菌株 , 进行人工接种。现已有分离和接种黑木相思、 灰木相思根瘤菌的报道 [ 3]。本文研
究了马占相思根瘤菌 , 并分离和筛选出寄主范围广、 高效结瘤固氮的相思根瘤菌菌株 , 为今后大面积
人工接种根瘤菌提供科学依据。
1　材料和方法
1. 1　马占相思根瘤菌的分离筛选
2003年从广西钦州市三十六曲林场的未人工接种的、 2年生马占相思人造林林地中采集根瘤 , 取
较大的根瘤用水冲洗干净 , 95%的乙醇冲洗 1次 , 0. 1% HgCl2浸泡 5 min, 无菌水冲洗数次 , 然后用
无菌的镊子将根瘤挤破 , 用接种针沾根瘤液在含有刚果红的 YMA培养基平板上划线 , 28°C培养箱中
培养 2～ 4 d,至菌落出现。分离纯化后 ,共获得 7株菌株 ,分别是: M Z9904, M Z9908, M Z9911, M Z9913,
M Z9917, M Z9918, M Z9919。 将这些菌株进行甘油保存 , 用于回接实验等。
1. 2　不同相思树种幼苗接种试验
所用树种包括马占相思、 大叶相思、 厚荚相思和马占相思与大叶相思杂交子一代种子均由广西林
业科学研究院提供。种子的催芽参见文献 [3]。种子发芽后播种到灭过菌的沙子 (沙子中不含氮和其
他营养物质 )中 , 待幼苗长至 3 cm左右 , 取出用根瘤菌菌液浸幼苗的根后移栽在有灭过菌的沙子的培
养杯中。温度为 18～ 28°C, 淋无菌水 , 间或淋无氮植物培养液。
1. 3　苗圃接种试验
在将 1个月龄的小苗 , 用 MZ9908菌株的发酵菌液浸根 30 min处理 , 再种植在营养杯中 (苗圃土
壤为配制营养土 ) , 为接种根瘤菌处理 ,另设不接种根瘤菌处理。其他管理措施如淋水、杀虫等均相同。
1. 4　根瘤菌结瘤固氮特性测定及数据处理
接种后的 4个月 (第一批次 3～ 6月 )、 6个月 (第二批次 6～ 11月 ) 分别取样 , 测定单株结瘤数、
瘤重、 固氮酶活性、 生物量、 固氮量和固氮效率等 , 测定方法参见文献 [4 ]。固氮量和固氮效率的计
算参见文献 [3]。
2　结果与分析
2. 1　不同相思树种幼苗接种相思根瘤菌的结瘤特性
接种马占相思根瘤菌 4个月后 ,不同品种相思树株高、株重、结瘤等结果见表 1。由表 1可以看出 ,
表 1　马占相思根瘤菌回接 4个月的试验结果
Table 1　 Test result of inoculated byRhizobiao-Acacia mang ium Willd for 4 months
菌株名称
Name o f
Str ains
大叶相思
Acacia auriculaeformis
A. Cunn. ex Benth
株高
Tall
/cm
株重
Weigh t
/g
结瘤数
No. of
nodules
马占相思
Acacia mangium
Willd
株高
Tall
/cm
株重
Weight
/g
结瘤数
No. o f
nodules
厚荚相思
Acacia crassicarpa
A. Cunn ex Benth
株高
Tall
/cm
株重
Weight
/g
结瘤数
No. o f
nodules
杂交种相思* *
Crossing Acacia
株高
Ta ll
/cm
株重
Weight
/g
结瘤数
No. o f
nodules
M Z9904 8. 60 0. 87 22. 00 5. 04 0. 14 3. 36 4. 28 0. 34 4. 10 6. 12 0. 39 16. 80
M Z9908 8. 40 0. 86 9. 50 4. 42 0. 15 2. 97 4. 22 0. 33 6. 00 7. 23 0. 49 8. 80
M Z9911 8. 20 0. 93 12. 50 6. 12 0. 14 2. 90 4. 20 0. 30 2. 20 6. 02 0. 35 15. 80
M Z9913 7. 40 0. 83 11. 60 6. 50 0. 18 2. 44 3. 88 0. 29 0. 33 7. 52 0. 60 15. 80
M Z9917 8. 30 0. 85 12. 20 4. 92 0. 14 2. 10 4. 52 0. 32 1. 20 6. 90 0. 51 13. 20
M Z9918 8. 30 0. 91 16. 30 5. 84 0. 13 1. 84 4. 50 0. 32 2. 00 6. 30 0. 44 14. 80
M Z9919 7. 40 0. 75 28. 70 5. 18 0. 13 1. 12 4. 60 0. 35 0. 33 7. 63 0. 54 13. 80
平均 Average 8. 09 0. 86 16. 11 5. 51 0. 14 2. 39 4. 31 0. 37 2. 31 6. 70 0. 47 14. 14
对照 Contrast* 7. 80 0. 64 0. 00 4. 80 0. 10 0. 00 4. 46 0. 30 0. 00 7. 05 0. 37 0. 00
　　注: 表中数据均为 4株的平均值 , * 对照为未接种根瘤菌 ; * * 杂交种为大叶相思与马占相思杂交子一代树种。
No te: Dates in the Tables ar e ave rage of four plants. * Contr ast is no t ino culated with Rhizobia; * * Cro ssing
Acacia is fir st cr ossing species of Acacia mangium Willd and Acacia auriculaef ormis.
216 广 西 农 业 生 物 科 学 第 24卷　
从马占相思分离的不同根瘤菌菌株结瘤率没有太大差异。它们对实验所用的 4种相思树种均可结瘤。但
不同的相思树种的结瘤效率不同 , 大叶相思和杂交相思上的结瘤数较多 , 平均每株结瘤 16. 11个和
14. 14个。而马占相思和厚荚相思的结瘤能力较差 , 平均每株结瘤 2. 39个和 2. 31个。从接种 7株不同
马占相思根瘤菌的菌株对相思树株高的影响看 , 接种马占相思根瘤菌对株高的影响不大 , 但对株重有
一定的影响 , 接种处理的株重一般比对照的重 , 而结瘤多的株重增加的幅度大 , 如大叶相思平均每株
结瘤 16. 11个 , 株重平均比对照增加 0. 22 g /株 ; 杂交相思上的结瘤数平均 14. 14个 , 株重平均比对照
增加 0. 10 g /株。实验结果表明马占相思根瘤菌菌株具有高结瘤率和广寄主范围的特性 ,可作为生产用
的相思树种的常规的、 广谱的接种菌剂的。
2. 2　马占相思根瘤菌的生物固氮特性分析
马占相思根瘤菌菌株接种到马占相思、 大叶相思和厚荚相思后 6个月 , 对固氮酶活性、 固氮量及
对相思树苗生长的影响的分析结果见表 2。结果表明 ,接种马占相思根瘤菌均能促进这 3个品种植株的
株高、 单株鲜重和单株茎叶干重的增长。 同时固氮酶活性高的处理与固氮酶活性低的处理相比 , 在株
高、 单株鲜重和单株茎叶干重方面增长的幅度较大。说明根瘤菌菌株的固氮酶活性高低对寄主植物的
生长有影响 , 在田间接种时应选择高效固氮的菌株。
表 2　马占相思、 大叶相思和厚芙相思的结瘤固氮特性分析
Table 2　 Analysis for characteristics of nodulat ion and nitrogen f ixation of Acacia mangium Willd,
Acacia auriculae formis A. Cunn. ex Benth , Acacia crassicarpa A. Cunn ex Benth
相思树种
Species
of Acacia
spp.
菌株名称
Name of
St rains
株高
Tall
per
/cm
单株鲜重
Weigh t of
plan t
/g
单株结瘤数
No. of
nodules
per plant
单株瘤鲜重
Weight of
nod ules
per plant
固氮酶活性
Nit rogen f ixation
enzyme act ivity
/nmolC2H4· g- 1根瘤· min- 1
单株茎叶干重
Dry w eight of
s tem and leaves
per plant /g
单株茎叶含氮量
Nit rogen content of
stem and leaves
per plan t /mg
马占相思 M Z9904 8. 20 0. 50 7. 0 0. 0046 278. 30 0. 0918 1. 41
Acacia M Z9908 9. 20 0. 49 4. 3 0. 0059 327. 90 0. 0883 1. 33
mangium M Z9911 8. 90 0. 37 5. 6 0. 0030 30. 40 0. 0944 1. 41
W ill M Z9913 8. 50 0. 37 12. 0 0. 0324 177. 13 0. 1271 2. 15
M Z9917 8. 00 0. 41 0. 2 0. 0000 0. 00 0. 0700 1. 16
M Z9918 8. 40 0. 30 3. 5 0. 0015 30. 20 0. 0780 1. 15
M Z9919 8. 40 0. 56 7. 5 0. 0144 233. 40 0. 0823 1. 40
对照 Con tras t* 7. 70 0. 24 0. 0 0. 0000 0. 00 0. 0640 0. 89
大叶相思 M Z9904 7. 80 0. 46 22. 4 0. 0170 16. 30 0. 1188 2. 28
Acacia M Z9908 9. 50 0. 43 11. 4 0. 0028 48. 60 0. 1573 2. 23
auriculae- M Z9911 9. 10 0. 43 18. 9 0. 0036 32. 10 0. 1333 1. 75
f orm is M Z9913 8. 30 0. 43 24. 8 0. 0043 48. 20 0. 1268 2. 16
A. Cunn. M Z9917 8. 50 0. 40 10. 8 0. 0050 56. 50 0. 1350 2. 04
ex Ben th M Z9918 9. 00 0. 38 15. 5 0. 0136 45. 50 0. 1373 1. 96
M Z9919 8. 20 0. 37 11. 5 0. 0078 282. 20 0. 1550 2. 08
对照 Con tras t* 6. 50 0. 23 0. 0 0. 0000 0. 00 0. 0840 1. 30
厚荚相思 M Z9904 6. 06 0. 88 6. 5 0. 0132 82. 90 0. 1875 2. 36
Acacia M Z9908 5. 66 0. 88 6. 3 0. 0078 104. 20 0. 1986 2. 48
crassicarp a M Z9911 5. 85 0. 75 8. 8 0. 0160 48. 90 0. 1527 2. 02
A. Cunn. M Z9913 5. 91 1. 08 9. 0 0. 0275 181. 30 0. 2000 2. 42
ex Ben th M Z9917 6. 04 1. 02 7. 2 0. 0140 33. 60 0. 1688 2. 21
M Z9918 6. 18 1. 04 5. 8 0. 0178 102. 60 0. 1955 2. 89
M Z9919 5. 46 0. 92 6. 1 0. 0160 37. 10 0. 1850 2. 22
对照 Con tras t* 5. 78 0. 51 0. 0 0. 0000 0. 00 0. 1500 2. 06
　　注: 表中的数据均为 4株的平均值 ; * 对照为未接种根瘤菌。
Note: Dates in th e tab le are averag e of four plan ts. * Cont ras t is no t inoculation wi th Rhizobia .
相同的菌株接种以上 3个不同品种的植株 , 表现出的固氮酶活性不同。 马占相思每克瘤的固氮酶
活性比较高 , 平均为 153. 90 nmolC2 H4 /g根瘤· min。大叶相思和厚荚相思的每克瘤的固氮酶活性较
低 , 平均分别为 75. 63和 84. 37 nmo lC2H4 /g根瘤· min。从结瘤数方面看 , 结果与 2. 1的结论相同 , 即
217第 3期 蒋艳明等: 马占相思根瘤菌结瘤固氮特性的分析
马占相思和厚荚相思的单株结瘤数少 , 平均分别为 6个和 7个 , 大叶相思的单株结瘤数较多 , 平均为
26个。而厚荚相思结的瘤个体较大 , 平均每个瘤重 0. 0019 g; 马占相思的次之 , 为 0. 0015 g; 大叶相
思结的瘤个体最小 , 平均每个瘤重仅为 0. 0005 g。由此可见结瘤固氮的特性与菌株有关 , 也与植物有
关。不同的树种在接种马占相思根瘤菌后 , 株重、 株高和生物量方面与对照比较的情况如表 3。从表 3
可以看出 , 接种马占相思根瘤菌后 , 除了对厚荚相思树种的株高的影响没有显著差异以外 , 马占相思
根瘤菌能促进这 3个树种的株重、 株高和生物量的增长 , 与对照相比均为显著或极显著差异。 其中以
对马占相思的生物量的促进作用最大。
表 3　接种马占相思根瘤菌对株重、 株高和生物量的影响评价
Table 3　 Assessment of fresh weight, height, and biomass of the trees inoculated with Rhizobia-Acacia mangium
菌株名称
Name of
s t rains
马占相思
Acacia mangium Willd
株高
Tal l
/%
株重
Weigh t
/%
生物量
Biomass
/%
大叶相思
Acacia auriculaeformis A. Cunn. ex Ben th
株高
Tall
/%
株重
Weigh t
/%
生物量
Biomass
/%
厚荚相思
A cacia crassicarpa A. Cunn. ex Ben th
株高
Tall
/%
株重
Weigh t
/%
生物量
Biomass
/%
MZ9904 19 108 283 20 190 75 5 72 15
MZ9908 6 104 359 46 132 72 - 2 72 20
MZ9911 16 54 386 28 161 35 1 47 2
MZ9913 4 54 641 40 132 66 2 112 17
MZ9917 9 71 300 31 123 57 4 100 7
MZ9918 9 25 297 9 139 51 7 104 45
MZ9919 9 133 359 26 129 61 - 5 80 8
水平 Level 显著 显著 极显著 显著 极显著 显著 不显著 极显著 显著
方差 Variance = 0. 05 < 0. 05 < 0. 01 < 0. 05 < 0. 01 < 0. 05 > 0. 05 < 0. 01 = 0. 05
2. 3　苗圃接种马占相思根瘤菌 MZ9908菌株
在相思小苗移栽时 ,设以马占相思根瘤菌 MZ9908菌株的菌液浸根 30 min的处理和未用菌液浸根
2个处理 , 4个月后每个处理检查 10株相思苗 ,结果见表 4。试验结果表明: 接种根瘤菌的树苗在苗高、
地径、鲜重和结瘤都比未接种的有所增加 ,其中在接种时 ,马占相思苗高增加 27. 6% ,地径增加 14. 8% ,
植株鲜重增加 32. 6% , 结瘤数增加 83. 8%。杂交相思接种时也有类似的增加。说明接种根瘤菌能够促
进相思树苗的生长发育。已将这些树苗移植林地 , 将继续观察和研究对生长发育和用材指标等方面的
影响等。
表 4　苗圃相思树苗接种马占相思根瘤菌试验结果
Table 4　 Experimental result of Acacia spp plant in nursery inoculated with Rhizobia-A.mangium Willd
树种
Species
处理
T rea tment
苗高
Ta ll
/cm
地径
Ground
diameter /cm
鲜重
Weight
/g
结瘤数
No . o f
nodules
马占相思 Acacia mangium Willd 未接种 No inoculation 28. 6 0. 27 　 8. 6 　 7. 4接种 Inocula tion 36. 5 0. 31 11. 4 13. 6
杂交相思 Cro ssing Acacia 未接种 No inoculation 25. 7 0. 27 9. 0 13. 6接种 Inocula tion 27. 2 0. 29 11. 4 16. 6
3　讨论
( 1)从不同相思树种分离的根瘤菌表现的专一性和与不同品种的共生效应存在差异 , 这与大豆根
瘤菌与大豆品种间的共生效应存在差异的结论 [4, 5 ]相同。相思树种很多 , 约有 200多种 , 因此在应用根
瘤菌进行人工接种前 ,必须了解相思根瘤菌菌株与相思品种间的共生效应。从分离菌株的回接实验看 ,
马占相思分离的根瘤菌菌株与参试的 4个相思品种均可结瘤 , 在有的品种上如大叶相思和杂交相思上
具有较高的结瘤率 , 显示出这些菌株具有寄主范围广的特性。而马占相思和厚荚相思的结瘤数少 , 说
明根瘤菌与豆科植物的结瘤固氮是菌与植物相互作用的过程。从相思树种的结瘤能力看 , 马占相思树
218 广 西 农 业 生 物 科 学 第 24卷　
种却表现出严格的寄主专一性。 但是马占相思根瘤的每克固氮酶活性比其他参试树种的高 , 并能极显
著地促进植株的生物量的增长。 从根瘤菌接种试验的结果看 , 植物品种不同是会影响根瘤菌菌株的结
瘤固氮特性的。
( 2)豆科农作物接种根瘤菌可以提高产量 ,特别是大豆、花生等作物的接种根瘤菌技术已成为农业
的常规技术。丁明懋等 [ 6]研究了大叶相思和马占相思的固氮量 ,康丽华等 [3 ]研究发现黑木相思、灰木相
思和银荆、 黑荆接种根瘤菌后能大幅度提高苗木的高度、 固氮量和生物量。 本实验证明了接种根瘤菌
的马占相思、 大叶相思和厚荚相思的苗高、 生物量和固氮量均有显著的增加。对相思的苗木进行接种
根瘤菌 , 植株的苗高、 地径、 结瘤数和苗木长势均优于未接种苗木。通过分离和研究根瘤菌菌株的寄
主专一性、 结瘤固氮效率及对苗木生长的影响等 , 可为人工接种根瘤菌剂生产制备 , 大面积推广应用
于造林生产 , 以及深入地进行分子生物学研究等奠定了基础。
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(责任编辑　梁健 )
(上接第 199页 )
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(责任编辑　梁健 )
219第 3期 蒋艳明等: 马占相思根瘤菌结瘤固氮特性的分析