全 文 ：对水稻有促生作用的紫云英根瘤菌筛选初报
张晓霞 ,　王　平 ,　冯新梅 ,　胡正嘉
(华中农业大学生命科学技术学院农业部农业微生物重点实验室 , 武汉　 430070)
摘　要: 通过无菌砂土管培养试验 ,从 230株紫云英根瘤菌中筛选出 9个对水稻 “汕优 63”有一
定促生作用的菌株。 采用上述菌株及本室先期分离的高效固氮紫云英根瘤菌 JS5A16在无菌土
杯栽条件下接种水稻 ,发现 JS3A18- 3、 JX1A10- 1、 ZJ11A6- 2、 HN6A4- 1、 HN10A8- 1、 S14
的促生作用均很显著。 但在有菌土盆栽试验条件下 ,只有 HN10A8- 1、 JX1A10- 1两个菌株对
“汕优 63”的分蘖及植株鲜重、根鲜重等方面表现出明显的促进作用。
关键词: 紫云英根瘤菌 ; 水稻 ; 促生作用
中图分类号: S154. 38+ 1; S511; S551+ 9　文献标识码: B　文章编号: 1002-0616( 2001)06-0030-05
收稿日期: 2000-11-20
资助项目: 国家自然科学基金项目 ( 39970027)
作者简介: 张晓霞 ( 1974-) ,女 ,内蒙古赤峰市人 ,硕士 ,在中国
农业科学院菌种保藏中心工作。
本文是在王平导师的悉心指导下完成的 ,王远山 ,张丽蓉等同
学也给予了热情的帮助 ,特此致谢。
　　已有的研究表明 ,在自然条件下 ,根瘤菌能
够在水稻及其它一些非豆科植物根部定殖并有
效地促进其生长 ,有些根瘤菌还能进入植物根
内 [1, 4, 5, 7, 8, 9 ]。在埃及尼罗河流域 ,接种三叶草根
瘤菌能促进水稻生长、增加产量、提高氮肥利用
率 [9 ]。 王平等发现紫云英根瘤菌 JS5A16可以
在非豆科植物如油菜、小麦、水稻、棉花根圈定
殖 ,并显著促进油菜、小麦根系的生长 ,可明显
促进这四种植株的高度和干重的增加 [1 ]。 慢生
根瘤菌、埃氏慢生根瘤菌、三叶草根瘤菌、苜蓿
根瘤菌对水稻等均具有植物促生作用 [9 ]。 根瘤
菌作为一种丰富的菌种资源 ,寻找对非豆科植
物尤其是禾本科植物有益的菌株并加以应用 ,
可以在一定程度上缓解环境污染、粮食及能源
短缺等迫在眉睫的问题。
我国长江中下游地区 ,紫云英长期与水稻
轮作。 紫云英根瘤菌与发达的水稻根系的长期
接触过程中 ,是否会与其形成一种特定的关系 ,
进而促进水稻生长呢?根据生态学理论 ,我们认
为这是有可能的。为此 ,我们对这一假设开展了
系统研究 ,从大量已获得的紫云英根瘤菌资源
中筛选出了对水稻有促生作用的菌株。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
紫云英根瘤菌:分离从湖南、湖北等七省采
集的 230个紫云英根瘤菌菌株。菌株 JS5A16L
由 lux AB基因标记 Spr 50μg /m L, Eryr 50μg /
mL;以上菌种由华中农大生命科学院农业部农
业微生物重点实验提供。
供试水稻品种:汕优 63。
培养基 [3 ]: SM 培养基、 PDA培养基、
Jensen半固体培养基。
供试土壤:取自华中农业大学试验农场的
玉米地。风干后粉碎 ,过 2. 5mm筛。河沙冲洗
干净后 ,晒干 ,过 2. 5mm筛。土与砂 1: 1混合作
为栽培基质 ,供试土壤的基本农化性状为:
速效 P: 30mg /kg;速效 K: 14 mg /kg速
效 N: 79 mg /kg; 全 N: 0. 112% ;有机质: 1.
52% ; pH值: 5. 93;土:水比 1: 1。
1. 2　实验方法
1. 2. 1　无菌砂土管法
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无菌砂土管的准备: 将河砂分装于试管
( 18mm× 210mm)中 ,经 121℃湿热灭菌两次 ,
每次 1h。
接种物的准备: 将紫云英根瘤菌转接至
SM斜面 , 28℃培养 5d后 ,加 2. 5mL无菌水 ,
刮下菌苔 ,打散 ,制备菌悬液。
水稻种子的准备: 挑出饱满的水稻种子
1000粒左右 ,蒸馏水洗净 ,用 75%酒精浸泡
5min,再用 0. 1%酸性升汞浸泡 5min进行种子
表面灭菌 ,然后用无菌水冲洗数次 , 28℃浸泡
催芽。
播种及接种: 每支砂土管播入 2粒种子 ,接
种已制备好的菌液 0. 5mL,做好标记。 每个菌
株接种处理设 3个重复。
栽培管理: 置于 28℃光照室内培养 ,并保
持砂土管内水分充足。
取样检测:待水稻生长一个月后 ,分别测定
植株的茎长、根长、茎鲜重、根鲜重 ,初筛出有促
生作用的菌株。
根据以上初筛的结果 ,将所获对水稻有促
生作用的菌株进行活化并制备菌液 ,按每个菌
株接种处理设置 5个重复进行复筛试验。
1. 2. 2　无菌杯栽试验
接种物的准备: 取经活化的紫云英根瘤菌
菌苔一环接种到 100m L YM A液体培养基中 ,
28℃ 150r /min摇床培养 48h,备用。
水稻种子的准备: 选饱满的水稻种子 ,去
壳 ,蒸馏水洗净 ,用 75%的酒精浸泡 5min,再用
0. 1%酸性升汞浸泡 5min,然后用无菌水冲洗
干净 , 28℃、 150r /min摇床浸泡 4～ 5h,最后点
种到 PDA平板上 , 28℃ ,暗室催芽 [4 ]。
接种: 将催好芽的水稻种子分别挑至已各
自活化好的菌悬液中 (将不接种对照的水稻种
子挑入 YMA液体培养基中 ) ,浸泡约 2h后 ,取
出浸在 JS5A16L菌液中的种子约 20颗 ,利用
梯度稀释平板法测每颗种子上的根瘤菌数。检
测紫云英根瘤菌 JS5A16L时 ,在每个长有菌落
的平板盖上内加 2μL癸醛 ( 20% , V /V ) ,在暗
室观察并计数发光菌落数。 最后换算出样品的
种群密度 ( log cfu /g·根鲜重 ) [2 ]。
无菌土杯栽试验:用 3%～ 5%次氯酸钠溶
液浸泡塑料杯 (高×上底×下底= 7. 2 cm× 7.
5cm× 5cm) 30min,进行表面灭菌 ,随后用无菌
水冲洗干净 ,将经灭菌的供试土壤混匀 ,装杯 ,
每杯播入 5颗水稻种子。每个处理设 5个重复 ,
自然光下培养。苗出齐后 ,每杯定苗 3株。一个
月后取样 ,分别测量植株的茎长、根长、茎鲜重、
根鲜重、茎干重、根干重。
1. 2. 3　有菌土塑料瓶栽试验
除栽培容器改为可口可乐塑料瓶 (高×内
径= 20cm× 7. 5cm ) ,土壤及种子均不灭菌 ,种
子不剥皮 ,直接播种外 ,其它方法与无菌杯栽试
验同。
2　结果与讨论
2. 1　试验结果
2. 1. 1　无菌砂土管条件下接种根瘤菌对水稻
的促生作用
通过无菌砂土管栽培水稻并接种不同紫云
英根瘤菌 ,经初筛和复筛 ,获得对水稻幼苗有促
生作用的紫云英根瘤菌菌株 ,复筛结果如表 1。
表 1　无菌砂土管条件下紫云英根瘤菌
对水稻生长的影响
处　理 株　高
( cm)
根　长
( cm)
地上鲜重
( g)
地下鲜重
( g)
CK 20. 30C 10. 46A 0. 238C 0. 242B
JS3A18-3 23. 38A 10. 62A 0. 324A 0. 328B
S14 23. 60A 10. 00A 0. 306A 0. 300B
JX1A10-1 23. 14A 10. 76A 0. 290AB 0. 316B
ZJ11A6-2 23. 98A 10. 90A 0. 332A 0. 326B
S4 22. 74A 10. 26A 0. 314A 0. 350B
HN6A4-1 22. 14AB 10. 66A 0. 332A 0. 366B
JS7A5-1 22. 90A 10. 78A 0. 338A 0. 360B
HN16A12-1 22. 54A 10. 34A 0. 346A 0. 414A
S23 22. 45A 10. 30A 0. 356A 0. 364B
HN10A8-1 21. 40C 10. 60A 0. 352A 0. 326B
注: ( 1)以上各值均为 10株水稻的测量平均值 ; ( 2 )表中同栏
内数字后不同大写字母表示差异极显著 (α= 0. 01)。
由表 1可以看出 , JS3A18-3、 JX1A10-1、
—31—
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ZJ11A6-2、 S4、 JS7A5-1、 HN16A12-1、 S23、 S14
八个紫云英根瘤菌菌株对水稻株高有极显著的
促进作用 ,但相互间差异不显著 ,而 HN6A4-1、
HN 10A8-1两菌株则对水稻株高的促进作用不
明显。这 10个菌株对水稻根长的促生作用均不
明显 ,但对水稻的地上鲜重均具有极显著的促
生作用。 不过 ,除 HN6A12-1对水稻的地下部
鲜重的促生作用明显外 ,其它菌株的促生效果
均不显著。
2. 1. 2　无菌土杯栽条件下紫云英根瘤菌对水
稻生长的影响
在砂土管实验的基础上 ,进一步采用无菌
土杯栽的方法检测不同菌株对水稻生长的影
响。在水稻生长 30d后取样 ,检测结果见表 2。
表 2　无菌土杯栽条件下紫云英根瘤菌对水稻生长的影响
处理 株高
( cm)
根长
( cm)
地上鲜重
( g )
地上干重
( mg)
地下鲜重
( g)
地下干重
( mg )
CK 8. 62B 3. 60Cd 0. 50 40 0. 50 70
S14 14. 65A 9. 24 Aa 1. 69 230 1. 86 90
ZJ11A6-2 15. 46A 6. 31ABCbc 1. 55 180 1. 57 100
HN6A4-1 14. 76A 8. 22Aab 1. 75 230 1. 97 15
S23 8. 91B 3. 53Cd 0. 56 40 0. 42 50
S4 8. 13 B 4. 53BCdc 0. 42 30 0. 58 60
JS3A18-3 16. 29A 9. 07Aab 2. 10 290 2. 06 190
JS7A5-1 7. 53B 3. 57Cab 0. 48 30 0. 51 50
HN10A8-1 16. 45A 8. 63Aab 1. 74 250 1. 43 180
HN16A12-1 9. 46B 4. 49BCdc 0. 62 60 1. 90 80
JS5A16 16. 73A 9. 03Aab 2. 04 290 2. 61 180
JX1A10-1 14. 29A 7. 99Aab 1. 55 210 1. 23 140
注: ( 1)表中各值均为 10株水稻的测量平均值。 ( 2)表中同栏内数字后不同小写字母表示差异显著 (α= 0. 05) ,不同大写字母表
示差异极显著 (α= 0. 01)。
　　由表 2可以看出 ,在无菌土杯栽条件下 ,接
种 JS3A18-3、 JX1A10-1、 HN6A4-1、 HN 10A8-
1、 JS5A16、 S14的水稻 ,其株高及根长都极显
著地高于对照 ;接种 ZJ11A6-2能极显著地增
加水稻的株高但对水稻根长的作用只达到显著
水平 ;接种 HN16A12-1、 S4、 S23、 JS7A5-1对水
稻株高和根长的促进作用均不明显。 由表 2还
可 看 出 , JS3A18-3、 JX1A10-1、 HN6A4-1 、
HN 10A8-1、 JS5A16、 S14对水稻的地上鲜重、
地下鲜重、地下干重的促进作用也都十分明显。
比较表 1和表 2可知 , S4、 S23、 JS7A5-1在
无菌砂土管条件下对水稻幼苗的生长有明显的
促进作用 ,但在无菌土杯栽条件下 ,其促生作用
并不明显 ,原因尚待进一步研究。
2. 1. 3　有菌土瓶栽条件下接种根瘤菌对水稻
生长的影响
为了进一步研究根瘤菌对水稻的促生作
用 ,采用未灭菌土壤栽培系统种植水稻 ,接种紫
云英根瘤菌 ,水稻生长两个月后 ,取样观察 ,得
到的实验结果如表 3。
由表 3可以看出 ,在不灭菌土壤栽培条件
下 ,大多数菌株对水稻的促生作用不显著 ,甚至
有的还有一定的抑制作用。从植株的高度来看 ,
JX1A10-1、 HN6A4-1、 JS7A5-1、 S14 及
HN10A8-1有一定的促生作用但没有达到显著
水平 ;仅 HN 10A8-1对水稻的地上鲜重有显著
的 促 生 效 果 , JX 1A10-1、 JS7A5-1、 S14 及
ZJ11A6-2对水稻的地上鲜重虽有一定的促生
作用 ,但仍未达到显著水平。在所有的供试菌株
中 ,仅 JX1A10-1对水稻根重的增加作用显著。
就水稻的分蘖数而言 , S14, JS5A16菌株可使
水稻提前分蘖或增加分蘖数。
综合各项指标 ,只有 JX1A10-1、 HN 10A8-
1对不灭菌条件下栽培的水稻表现出较为明显
—32—
土壤肥料　 2001( 6)
的促生作用。
表 3　有菌土瓶栽条件下紫云英根瘤菌对水稻生长的影响
处理 株高
( cm)
地上鲜重
( g)
地下鲜重
( g)
地上干重
(m g)
地下干重
( mg )
分蘖数
30d 40d 60d
CK 62. 7ab 4. 89bc 15. 3b 1. 050 1. 03 0 0 4
S14 65. 59a 5. 52b 10. 48bc 1. 163 1. 07 1 3 9
ZJ11A6-2 58. 76b 4. 52c 14. 41b 0. 995 0. 96 0 0 6
HN6A4-1 66. 92a 5. 07bc 12. 91b 1. 278 0. 91 1 3 4
S23 64. 04ab 4. 65c 12. 08bc 1. 074 0. 83 0 1 3
S4 63. 41ab 4. 62c 13. 64b 1. 013 0. 93 0 0 3
JS3A18-3 50. 27c 3. 98c 10. 33bc 0. 816 0. 76 2 3 4
JS7A5-1 66. 24a 5. 41b 12. 84bc 0. 975 0. 85 0 3 3
NN10A8-1 66. 4a 9. 75a 8. 88c 0. 853 1. 12 0 1 6
HN16A12-1 59c 4. 50c 12. 3bc 1. 072 0. 65 0 1 5
JS5A16 60. 91c 4. 97bc 12. 99b 1. 120 4. 62 3 5 8
JX1A10-1 67. 51a 6. 01b 21. 28a 1. 330 1. 14 1 2 6
注: ( 1)表中各值均为 10株水稻的测量平均值。 ( 2)表中同栏内数字后不同小写字母表示差异显著 (α= 0. 05)。
3　讨论
本实验经无菌砂土管、无菌杯栽、有菌瓶栽
等不同条件下的试验证实了紫云英根瘤菌的一
些菌株对水稻的生长确有一定的促生作用。从
实验中还可看出 ,就多数菌株而言 ,不同条件下
同一菌株对水稻生长的影响也不尽相同。
国内外大量研究结果表明 , PGPR的作用
机理主要是通过改善植物根圈的营养环境、产
生多种生理活性物质刺激植物生长或对根部有
害微生物的生物防治 ,但受土壤水分、 pH值、
土壤微生物种类等因素影响。无菌砂土管、无菌
土杯栽和有菌土瓶栽三种不同栽培系统各具不
同的条件 ,无菌砂土管系统排除了其它微生物
的干扰 ,无菌土杯栽系统受其它微生物的影响
较小 ,而有菌土栽培系统外部条件比较复杂 ,这
些不同的外部条件在不同程度上影响了根瘤菌
对水稻生长的作用 ,从而使同一种菌株在不同
栽培系统中对水稻生长的影响也不同。
菌株 JX1A10-1、 HN10A8-1在不同条件下
均表现出很明显的促生作用 ,可以用于今后的
进一步研究及应用。但盆栽条件与大田生长条
件相差很大 ,在复杂的田间环境下以上菌株能
否稳定发挥其促生作用 ,还有待田间实验验证。
需要指出的是 ,将根瘤菌用于非豆科作物多借
助于其促进作用 ,不代表非豆科结瘤固氮的作
用。本实验限于条件 ,未测定在严格厌氧条件下
促生物质的种类、数量 ,有待在今后进行。
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—33—
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80年代以后 ,绿肥种植面积连年减少 ( <
10% ) ,有机肥源严重不足 ; 90%的果园实行果
粮间作或清耕 ,树体消耗养分难以补充。进入
90年代 ,由于年降雨偏小 ( < 500mm) ,灌溉条
件较差 ,土壤湿度偏低 ,有机物质积累少 ,但矿
化强烈 ,分解较完全 ,加剧了土壤肥力退化。
3　改良措施
3. 1　客淤压砂 ,增加壤土层厚度
多年实践证明 ,以泡沙土为主的果园土壤
实行客淤压沙对改善土壤理化性状、增强土壤
肥力具有显著效果。可在酥梨树盘覆 10～ 15cm
厚淤土 ,也可把淤土 ( 600m3 /hm3 )掺有机肥施
入树盘。
3. 2　广开肥源 ,增加有机肥投入
果园投肥在充分利用土杂肥、人畜粪肥、作
物秸秆与落叶等有机肥的基础上 ,应大力发展
果园绿肥 ,实行果草牧相结合。适于果园种植的
绿肥有苜蓿、苕子、三叶草、串叶草及油菜等。
3. 3　平衡施肥调节氮磷钾比例
( 1)砀山酥梨成年正常结果树 ,形成 100kg
产量果实需施纯氮 1kg、五氧化二磷 0. 65～
0. 7kg、氧化钾 0. 7～ 0. 9kg。低产梨园的氮、磷、
钾肥年投入总量 (纯养分 )应不少于 250kg、 160
～ 175kg、 175～ 225kg /hm2。 ( 2)酥梨施肥的主
要形式有基肥与追肥。基肥以有机肥为主 ,要改
冬、春施为秋施 ( 10月中旬～ 11月上旬 )。 追肥
以无机肥为主 ,分花前、花后和膨大期三个时
期。氮肥花前、花后、膨大肥应各占 30%、 50%
和 20% ;磷肥花后、膨大肥各占 60%和 40% ;
钾肥应以膨大肥为主 ( 70% ) ,花后肥占 30% 。
( 3)秋施基肥要及时灌水 ,以利于有机物质的分
解和转化。 旱季追肥要先灌水后施肥。
(上接第 33页 ) sion of ni t rogen f ixation to rice necessi ty
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114.
Slection of Rhizobium of Milk Vetch for Promoting Growth of Rice
ZHANG Xiao-xia, WANG Ping , FEN G Xin-mei, HU Zheng-jia
(Department of Microbial science and technology, Hua zhong Agr icul tural Un iversity, W uhan 430070)
Abstract: Nine strains of rice g row th-promo ting Rhizobia Astragalus were screened from 230
st rains of Rhizobia Ast ragalus iso lated f rom seven different prov inces of China wi th sterile sand
tuber sy stem. The results demonstrated that Rhizobium Astraga lus could promo te rice g row th
a t first time.
Key words: Rhizobia Ast raga lus; Rice; Grow th-promo ting ef fect
—45—
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