全 文 ：第 28卷第5期
2010年 9月 干 旱 地 区 农 业 研 究Agricultural Research in the Arid Areas Vol.28No.5Sept.2010
　
收稿日期:2010-01-10
基金项目:陕西省教育厅科学技术研究项目(08JK280)
作者简介:冀玉良(1965—),男 ,陕西洛南人 ,副教授 ,硕士研究生 ,主要从事微生物生理生化和分子生物学方面的研究。E-mail:jyl65@
126.com。
通讯作者:韦革宏 ,博士 ,教授 ,博导 ,主要从事微生物多样性研究。E-mail:weigehong@yahoo.com.cn。
商洛多花胡枝子根瘤菌生理生化
特性和数值分类研究
冀玉良1 , 2 ,詹俊鹏2 ,韦革宏2
(1.商洛学院生物医药工程系 , 陕西商洛 726000;
2.西北农林科技大学生命科学学院 , 陕西省农业分子生物学重点实验室 , 陕西杨凌 712100)
　　摘　要:选用分离自陕西商洛多花胡枝子的 59 株根瘤菌和 15 株参比菌 , 进行了 125项表型性状测定和聚类
分析 。结果表明:未知菌能够利用的碳氮源比较广泛 , 生长的温度和 pH 范围较宽 ,对抗菌素 、染料和重金属分别具
有抗性的菌株以及产氧化酶菌株的数量比例较高 ,部分菌株具有耐高浓度盐或碱的性能 ,其中大约 67%的菌株能
耐受 3.0%的 NaCl , 25%的菌株可在初始 pH12 的 YMA培养基上生长。从数值分类树状图谱发现 , 在 80.5%的相似
性水平上 ,除 CCNWSX0922外 , 供试菌株聚成 8个表观群 ,群Ⅰ包含 6 株未知菌和 3株已知中慢生根瘤菌属参比菌 ,
群Ⅱ包含 19株未知菌和 6 株中华根瘤菌属参比菌 , 群Ⅲ包含 1 株未知菌和 3 株根瘤菌属参比菌 , 群Ⅳ和群Ⅴ皆含
根瘤菌属参比菌株。群Ⅵ 、群 Ⅶ 和群Ⅷ三个类群未能与参比菌株聚在一起 ,为新类群 , 其分类地位需进一步研究确
定。
关键词:多花胡枝子;根瘤菌;表型多样性
中图分类号:S144.3　　文献标识码:A　　文章编号:1000-7601(2010)05-0097-07
　　多花胡枝子(Lespedeza floribunda)系豆科胡枝
子属灌木植物[ 1] 。其根系发达 ,具有顽强的适应性
和抗逆性 ,尤其能够在干旱 、贫瘠的山地上生长 ,不
仅可以用作绿肥和饲料以及药用 ,而且是水土保持
和土壤改良的先锋树种[ 2 ,3] 。多花胡枝子这些优良
特性和共生根瘤菌密切相关 ,可是目前关于其根瘤
菌的研究甚少 ,关于商洛境内广泛分布的多花胡枝
子的根瘤菌更无研究报道 。本研究选用了分离自商
洛地区的多花胡枝子根瘤菌 59株 ,连同已知的根瘤
菌一起进行了 125项生理生化性状测定和数值聚类
分析 ,旨在揭示多花胡枝子根瘤菌的表型多样性和
分类地位 ,为筛选具有优良性能的菌株 ,为根瘤菌资
源开发利用提供依据 。
1　材料与方法
1.1　供试菌株
选择商洛境内 5个点采回新鲜的多花胡枝子根
瘤 ,将根瘤经无菌水洗涤后 ,依次用 95%酒精浸泡
30 s ,1 g/L升汞消毒 5 min ,无菌水冲洗 6次 ,最后用
镊子压瘤 、在 YMA 培养基上按“之”字形划线涂平
板 ,28℃培养后挑取单菌落划线分离 、纯化 ,革兰氏
染色镜检 ,得到斜面菌株并于 4℃下保藏备用 ,采用
水培法回接 ,具体方法参见文献[ 4] 。本试验共选用
74株供试根瘤菌 ,其中 59株为分离的未知根瘤菌 ,
另外 15 株已知参比菌株分别属于 Rhizobium 、
Sinorhizobium 、Mesorhizobium 和 Agrobacterium 。未知
菌株地理来源 、海拔和生境见表 1。
1.2　性状测定
测定前 ,先将供试菌株在 YMA 斜面上活化 ,接
入 YMB(即不加琼脂的 YMA)液体培养基 28℃摇床
培养3 d。然后 8 000 rpm 离心 5min收集菌体 ,所收
菌体以 0.8%生理盐水离心洗涤后稀释成菌悬液 ,
用多点接种器将菌悬液接种到已制好的各类培养基
平板上 ,28℃培养 ,3 d后观察并记录结果的阴阳性。
本研究测定了 125 项生理生化性状 ,每个性状设 3
次重复 ,各性状测定的培养基配制 、对照设计 、观察
和试验方法见文献[ 5] 。
1.3　聚类方法
将测定的性状结果转换成计算机可以识别的数
值 ,阳性结果计为“1” ,阴性结果计为“0” ,采用平均
连锁法(UPGMA),使用中国科学院微生物研究所的
MINTS软件包进行聚类分析 ,聚类结果以树状图谱
的方式表示[ 6] 。
表 1　未知供试菌株一览表
Table 1　List of tested unknown strains
采样地点
Location of sampling
海拔(m)
Elevation
生境
Environment of growth
菌株 Strain
商州杨斜
Yangxie , Shangzhou 997
河岸土质山坡
(Riparian
soil slopes)
CCNWSX0878　CCNWSX0879　 CCNWSX0884　CCNWSX0887
CCNWSX0880　CCNWSX0888　 CCNWSX0893　CCNWSX0871
CCNWSX0873　CCNWSX0874　 CCNWSX0870　CCNWSX0886
CCNWSX0872　CCNWSX0876　 CCNWSX0882　CCNWSX0885
CCNWSX0890　CCNWSX0889　 CCNWSX0883　CCNWSX0891
商州板桥
Banqiao , Shangzhou 851
林木灌丛山坡
(Hil l with forest
and shrub)
CCNWSX0909　CCNWSX0905　 CCNWSX0908　CCNWSX0914
CCNWSX0919　CCNWSX0906　 CCNWSX0903　CCNWSX0922
CCNWSX0913　CCNWSX0915　 CCNWSX0911　CCNWSX0910
CCNWSX0916　CCNWSX0912　 CCNWSX0920　CCNWSX0933
商州牧护关
Muhuguan , Shangzhou 1218
石质山坡
(Stony hi ll)
CCNWSX0925　CCNWSX0931　 CCNWSX0928　CCNWSX0929
CCNWSX0926　CCNWSX0924　 CCNWSX0927　CCNWSX0944
CCNWSX0935　CCNWSX0937　 CCNWSX0948　CCNWSX0930
CCNWSX0941　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
商州黑山
Heishang , Shangzhou 1166
沙质山坡
(Sandy hill)
CCNWSX0948　CCNWSX0939　 CCNWSX0945　CCNWSX0956
CCNWSX0958　CCNWSX0946　 CCNWSX0953　CCNWSX0960
商州二龙山
Erlongshan , Shangzhou 1069
石质山坡
(Stony hi ll) CCNWSX0898　CCNWSX0899　　　　　　　 　 　　　　　
2　结果与分析
2.1　生理生化测定结果与分析
2.1.1　唯一碳源利用　共测定了 20种碳源的利用
情况 ,以 D-甘露糖 , L-阿拉伯糖 ,肌醇 ,D(+)-
半乳糖 , 棉子糖 ,D-果糖 ,麦芽糖 ,L-山梨糖 ,乳糖
作为唯一碳源时 ,所有供试菌株都能生长;D(+)-
木糖作为唯一碳源时 ,除来源于黑山的 0945(编号
全称为 CCNWSX0945 , 略去代号前的 CCNWSX ,下
同)和 0960及来源牧护关的 0935和 0937不能生长
外 ,其余均可生长;以 D-核糖作为唯一碳源时仅来
源于杨斜的 0879和 0884 ,来源黑山的 0948和 0946
不能生长;以(+)-蜜二糖作为唯一碳源时仅来源
牧护关的 0939 ,0924 ,来源于杨斜的 0891不能生长;
在鼠李糖作为唯一碳源的培养基中仅 0924(来源牧
护关),0953(来源于黑山)不能生长;在丙酮酸钠作
为唯一碳源的培养基中仅来源牧护关的 0935 ,0937 ,
来源于黑山的 0960不能生长;在 D-山梨醇作为唯
一碳源的培养基中仅来源于杨斜的 0878 ,0879 ,板桥
的0905 , 0908 , 牧护关的 0925 ,黑山的 0948 不能生
长;在葡萄糖作为唯一碳源的培养基中仅 0935(来
源牧护关),0960(来源黑山)不能生长。以上测试结
果中大多数根瘤菌能利用全部碳源(占 73%),仅个
别菌不能利用部分碳源 ,大多数菌分解利用碳源的
范围比较宽 ,说明其生存能力比较强 ,这可能与该地
区土地十分贫瘠有关 ,长期共生选择的结果 ,根瘤菌
只有具备较为宽泛的碳源利用能力才能生存下来。
2.1.2　唯一氮源利用　氮源利用测定了 17种 ,所
有供试菌株都能在以 L-胱氨酸 ,L-甲硫氨酸 ,L-
丙氨酸 ,次黄嘌呤 ,L -酪氨酸 , L-天冬氨酸 ,天冬
酰胺 ,L-谷氨酸 , L-天门冬酰胺 , L-苏氨酸 , L-
白氨酸 ,L-苯丙氨酸为唯一氮源的培养基中生长;
在 L-半胱氨酸为唯一氮源的培养基中 ,不能生长
的菌株有来源于黑山的 0948 , 牧护关的 0930 和
0941;在以 L-色氨酸为唯一氮源的培养基中 ,不能
生长的菌株有来源于牧护关的 0935 , 0937和黑山的
0960;在以 DL-组氨酸为唯一氮源的培养基中 ,不
能生长的菌株有来源于杨斜的 00879 ,0884 ,板桥的
0914 ,0903 ,0910 ,牧护关的 0937和黑山的 0960;在腺
嘌呤为唯一氮源的培养基中 ,不能生长的菌株有来
源于牧护关的 0931 ,杨斜的 0910;L-精氨酸为唯一
氮源的培养基中 ,仅来源于杨斜的 0871 不能生长。
以上结果表明 17种氮源中有 12种所有未知菌都能
利用(占 71%),说明根瘤菌对氮源的利用能力也比
较强 ,比较宽泛 ,这可能也是该地区土地贫瘠特别是
与氮素营养缺乏有关 ,长期共生选择的结果 ,根瘤菌
只有具备较为宽泛的氮源利用能力才能存活下来 ,
在某个氮源缺乏的情况下它就可以以另一种作为替
代。
2.1.3　耐盐性试验　共设计了 5个盐浓度梯度 ,测
98　　　　　　　　　　　　　　　　　　　干旱地区农业研究　　 　　　　　　　　　　　　　第 28卷
定表明培养基 NaCl浓度为 1%、2%、3%、4%时 ,能
够生长的菌株大约分别为 98%、80%、67%和 25%,
在5% NaCl 浓度的培养基中 ,来自板桥的根瘤菌
0906可以生长 。可见测试菌中耐盐菌比例较高 ,
0906是一株比较耐高盐浓度的菌株。根据 Mcham-
mad 等人的研究 ,根瘤菌的耐盐性与抗旱能力呈正
相关[ 7] 。由耐盐可以初步推出 ,未知供试菌株普遍
比较耐旱 。未知菌这些特性与寄主生长于干旱的山
坡相一致 ,根瘤菌寄生于这样的植物体内 ,长期选择
进化也具有了较强的抗旱耐盐能力 。
2.1.4　抗生素试验　测定抗生素 5种 ,每种设 4个
浓度 , 共 20个处理。培养基中磷霉素钠浓度为 4
μg/mL ,40μg/mL ,80μg/mL ,240μg/mL时 ,所有供试
菌株都能够生长;其它抗生素随着在培养基中浓度
的提高 ,能够生长的菌株越来越少。含青霉素钠为
4 μg/mL , 40 μg/mL ,80 μg/mL ,240μg/mL 时 ,分别有
93%、87%、70%、40%的供试菌株可以耐受;含链霉
素为 4 μg/mL , 40 μg/mL , 80 μg/mL 的培养基中 ,分
别有 67%、33%、17%的菌株能耐受 ,链霉素浓度为
240 μg/mL时只有来源于黑山的 0960可以耐受 。氨
卞西林钠浓度为 4 μg/mL、40 μg/mL 、80 μg/mL 和
240 μg/mL 时 ,分别有 98%、75%、55%和 13%的供
试菌株可以耐受;红霉素浓度分别为 2 μg/mL 、20
μg/mL 和 40 μg/mL 时 ,分别有 81%、50%和 17%的
供试菌株可以耐受;红霉素浓度为 120 μg/mL 时 ,来
源于牧护关的菌株 0929和黑山的菌株 0948可以耐
受 ,这是两株对抗生素有较强抗性的根瘤菌 。由上
述结果初步得出结论 ,未知供试菌株对抗菌素有较
强的抗性 ,从中可以筛选出抗菌能力强的菌株 。
2.1.5　重金属的耐受性测试　测定了 5种重金属 ,
每个设了 2个浓度。所有供试菌株对 5种重金属的
耐受极限(mmol/L)为:Zn 1.6 ,Hg 0.10 , Cu 0.4 , Cd
0.2及 Pb 3.0 ,大于该值 ,供试菌均不生长 。在含 Pb
分别为 1.0 mmol/L ,1.5 mmol/L ,2.0 mmol/L的培养
基中 ,所有供试菌株均能生长;在含 Zn分别为0.4
mmol/L 和 0.8 mmol/L 的培养基中 , 分别有 50%,
61%的供试菌株生长 ,在含 Zn浓度为 1.2 mmol/L)
时 ,CCNWSX0887还能生长 ,这是一株耐 Zn 菌 。分
析发现在达到耐受极限前 ,耐 Pb 和 Zn菌株数量比
例高于耐其它重金属比例 ,测试根瘤菌对 Zn 和 Pb
的抗性较强 ,这可能是由于山区境内铅锌矿藏校多 ,
根瘤菌长期进化适应环境的结果。
2.1.6　染料和化学药物的抗性测定　测定了 10种
染料每种设了 2种浓度 ,全部菌株均能耐受 0.1%
的曙红 Y ,苯酚红和溴百里香酚兰;均能耐受 0.2%
的溴甲酚紫 ,番红花 T ,石蕊 ,甲基橙和苏丹黑 B;对
0.1%的结晶紫 ,0.2%的孔雀石绿 ,全部菌株都不能
耐受;对 0.2%的曙红 Y ,苯酚红 ,溴百里香酚兰和
0.1%的孔雀石绿 ,分别有 95%, 97%, 98%和 25%
的菌株能够耐受。在化学药物耐受性试验中 ,供试
菌对 0.2%的去氧胆酸钠和 NaNO2 均具抗性。可见
这一地区多花胡枝子根瘤菌对染料普遍具有较强的
抗性 ,在清除环境污染物方面有巨大的应用潜力 。
2.1.7　其它测定　初始 pH 生长范围测试表明 ,供
试菌株在初始 pH为 5时都能生长 ,在初始 pH为 9 ,
10 ,11 , 12时分别有 50%, 42%, 40%, 25%的供试菌
株生长良好。说明该地区的根瘤菌适应 pH 范围比
较宽 ,普遍较能耐酸 ,而且耐碱菌数量比例较高 。
在生长温度范围测定试验中 ,经 10℃和 40℃下
处理 10 min后置于 28℃下培养 ,供试菌株全部都能
生长 ,4℃和 60℃下的处理 ,分别有 37%和 15%的供
试菌株能够生长。说明这一地区的根瘤菌适应温度
的范围也比较宽 ,尤其是有耐高温的菌株。
另外 ,有 20%的菌株在 BTB试验中产酸产碱;
有 75%的菌株能够利用肉汁蛋白胨进行生长;苯丙
氨酸脱氢酶测定试验显示有 12%的菌株能分解苯
丙氨酸;有 60%的菌株能产生氧化酶;65%的菌株
能产生过氧化氢酶 。这些结果说明多花胡枝子根瘤
菌的呼吸代谢类型多样 ,生物氧化能力强。
2.2　聚类结果与分析
除去 125项生理生化指标中 68项全同性状 ,对
其余 57个相异性状采用平均连锁法进行聚类分析 ,
获得供试菌株的数值分类树状图(见图 1)。一般认
为 ,数值分类中80 %左右的相似性水平为种的区分
水平[ 8] ,在数值分类图中 ,全部供试菌株在 62%的
相似水平上聚在一起 。在大约 80.5%的相似水平
上 ,除来自板桥的 0922未能与其它菌相聚成群外 ,
其余供试菌株聚成 8个表观群 ,图中参比菌可以按
照种的不同彼此很好地分开 ,证明本实验在生理生
化性状和数值分类方面的测定结果可靠。
在聚类图中群 Ⅰ由 3株参比菌和 6株未知菌株
组成 , 参比菌株为 M.septentrionale SDW014 , M.
amorrphae ACC19665和 M.chaoconense LMG19008 ,未
知菌有来自杨斜的 0878 , 0879 , 0884 , 来自板桥的
0905 ,来自牧护关的 0925 ,来自黑山的 0948。
群Ⅱ共包括 25株菌 , 6株参比菌株分别是 S .
morelense LC04 , S .medica USDA1037 , S.meliloti US-
DA1002 , S.fredi USDA205 , S.arboris HAMBI1552 ,
S .xinjiangense CCBAU110 ,未知菌有 11 株来自杨
斜 ,分别是 0887 , 0870 , 0876 , 0890 , 0920 , 0872 , 0882 ,
99第 5期　　 　　　冀玉良等:商洛多花胡枝子根瘤菌生理生化特性和数值分类研究
0891 , 0889 , 0871 , 0883;有 5 株来自板桥 , 分别为
0909 ,0908 , 0916 ,0912和 0903;有 2株来自牧护关 ,
分别为 0927 ,0926;有 1株来自黑山 ,为 0946。
图 1　数值分类图
Fig.1　Dendrogram of numerical taxonomy of rhizobial strains
　　群Ⅱ进一步分成 4个亚群。亚群 1约在88.5%
的相似水平上相聚而成 ,包括来自杨斜的 0887 ,来
自板桥的 0909和 0908共 3株菌;亚群 2约在86.5%
的相似水平上相聚而成 , 包括来自杨斜的菌株
0870 ,0876 ,0890 ,0920 ,0872 ,0882 ,来自板桥的 0916 ,
0912 ,来自牧护关的 0926 ,来自黑山的 0946 和参比
100　　　　　　　　　　　　　　　　　　　干旱地区农业研究　　 　　　　　　　　　　　　　第 28卷
菌 S.morelense LC04共 11株菌;亚群 3约在 87.5%
的相似水平上相聚而成 , 包括来自杨斜的菌株
0891 ,来自牧护关的菌株 0927 和 5株中华根瘤菌参
比菌 S .medica USDA1037 , S.meliloti USDA1002 , S .
fredi USDA205 , S .arboris HAMBI1552 与 S .xinjian-
gense CCBAU110;亚群 4约在 89%的相似水平上相
聚而成 ,由来自商州杨斜的 0889 , 0871 ,0883和来自
板桥的0903组成 。
群Ⅲ包含根瘤菌 R.giardinii USDA2914 , R .
huantliense LMG18254 和土壤杆菌 Ag.tumefaciense
IAM13129这 3株参比菌和来自杨斜的未知菌 0885。
群Ⅳ由 9 株未知菌和参比菌豌豆根瘤菌 R .
leguminosarum UWEQ2370 聚在一起 ,未知菌有来自
杨斜的0873 ,0874 ,0886 ,来自商州牧护关的 0928 ,来
自商州板桥的 0915 、0911 、0913 、0910和来自黑山的
0958。
群Ⅴ由 14株未知菌与参比菌菜豆根瘤菌 R.
etli CFN42 和 木 兰 根 瘤 菌 R . indigoferae
CCBAU71042 聚在一起。未知菌中有来自杨斜的
0880 , 0888 , 0893 , 来自商州牧护关的 0931 , 0939 ,
0929 ,0944 ,来自商州板桥的 0919 ,0914 ,0906 ,来自黑
山的 0956 ,0945 ,来自二龙山的 0898和 0899。
群Ⅵ 包括 3株未知菌 ,由来自牧护关的 0933 ,
0924和来自黑山的 0953组成;群 Ⅶ 由来自牧护关的
3株未知菌 0948 ,0930和 0941 组成;群 Ⅷ由来自牧
护关的未知菌 0935 , 0937和来自黑山的 0960组成。
此 3群菌未能与各参比菌聚在一起 ,说明它们与各
参比菌相似度低 ,为新类群 ,这 3个新类群是否为新
的分类单元 ,有待进一步研究 。
2.3　各类群的鉴别特征
表 2　各类群之间的鉴别特征
Table 2　Characteristics of identification among clusters
项目
Item
群Ⅰ
ClusterⅠ
群Ⅱ
Cluster Ⅱ
群Ⅲ
Cluster Ⅲ
群Ⅳ
Cluster Ⅳ
群Ⅴ
Cluster Ⅴ
群Ⅵ
Cluster Ⅵ
群 Ⅶ
Cluster Ⅶ
群Ⅷ
Cluster Ⅷ
山梨糖 Sorbose 30% + + + + + + +
NaCl(4%) - 50% - - - - - -
青霉素 Penicillin
(80μg/mL) + 90% 25% 20% 60% + - -
链霉素 Streptomycin
(80μg/mL) - - - - 80% - - -
温度 Temperature(4℃) - 10% - - - + - +
红霉素 Erythromycin
(20μg/mL) 50% 60% - 10% 85% 30% 60% 30%
曙红 Y Eosin Y(0.2%) + + + + + - + +
　　注:+表示阳性反应;-表示阴性反应;%表示显现阳性反应的菌株占未知菌株的百分数。
Note:+ indicates positive action;-indicates negative action;and %means percentage of positive action strains.
　　从表 2各类群的鉴别特征统计结果可以看出:
类群 Ⅰ有 30%的菌株能利用山梨糖作为唯一碳源 ,
其它各类群全部菌株则都可以利用;类群 Ⅱ的菌株
有50%能在含 4%NaCl的 YMA 培养基上生长 ,而
其它各类群都不能生长;在含青霉素为 80 μg/mL的
培养基上类群 Ⅶ 和类群 Ⅷ不能生长 ,类群 Ⅰ和类群
Ⅳ全部菌能生长;在含链霉素为 80 μg/mL的培养基
上类群Ⅴ有 80%的菌株能生长 ,其它各类群菌均不
能生长;经 4℃的温度处理10 min后培养 ,类群 Ⅵ菌
株能生长 ,类群 Ⅱ有 10%的菌株能生长 ,其余各类
群菌株都不能生长;在红霉素浓度为 20 μg/mL 的
YMA培养基上类群 Ⅲ菌株不能生长 ,其它各类群菌
能生长的比例各不一样;在含 0.2%曙红 Y的 YMA
培养基上类群Ⅵ 菌株不能生长 ,其余各群菌都可以
生长 。以上这些鉴别特征是它们独立成群的主要依
据。
3　讨　论
通过数值聚类 ,59株多花胡枝子根瘤菌聚成的
类群和亚群较多 ,揭示了多花胡枝子根瘤菌有着丰
富的表型多样性。同时分析发现 , 不同采集点的地
理环境境虽然有明显差异 ,但未知菌并未按照地理
来源区分开来 ,同一类群的菌株可以来源于不同的
采集点 ,而同一个采集点分离到的菌株也可以聚在
不同类群中。可见多花胡枝子根瘤菌的类群和地理
环境之间没有确定的对应关系 。上述现象再次表
明 ,根瘤菌与豆科植物之间的共生结瘤关系比较复
杂 ,受多种因素影响。区域地理环境的差异会影响
到根瘤菌的种类及分布 ,但不是唯一原因。根瘤菌
与豆科植物的共生关系涉及细菌 、植物及环境三方
面的相互作用 。这一结果与陈文新等(2004)的观点
相吻合[ 9] ,和目前有关胡枝子根瘤菌研究的一些报
101第 5期　　 　　　冀玉良等:商洛多花胡枝子根瘤菌生理生化特性和数值分类研究
道结果一致[ 10 ,11] 。
近几年国内外的研究证明 ,根瘤菌在清除环境
污染物和土壤修复方面具有很大的应用潜力 。本研
究的生理生化性状测定显示 ,商洛多花胡枝子根瘤
菌的表型性状比较丰富 ,大多数都能利用全部碳氮
源 ,适应温度和 pH的范围较宽 ,这些都有利于它在
不同地域环境下推广应用 。未知菌中抗菌素 、耐盐 、
耐染料 、耐重金属 ,产氧化酶菌株的数量比例也较
高 ,有一些菌株在抗性耐性方面表现出了优良的性
能 ,如耐高盐 、耐高温和耐高碱特性等。所有这些都
体现出这一地区的根瘤菌具有较强的代谢能力 、适
应性能和抗逆性能 ,值得进一步研究 、筛选和推广应
用。
本研究对多花胡枝子根瘤菌生理生化特性的测
定 ,为筛选适合山区生态环境且能与植物高效匹配
的优良菌株提供了依据 。根据 Herrera 等的研究 ,根
瘤菌的抗逆性是豆科植物与根瘤菌能否形成有效共
生体的限制因素[ 12] ,也是根瘤菌生态适应范围和固
氮能力的一项重要指标 。一般来说 ,根瘤菌的抗逆
性越强它就比较容易与豆科植物形成共生体 。商洛
地区地处秦岭南麓 ,总体气候较好。但由于土地贫
瘠 ,耕地十分有限 ,20世纪 80年代对土地的掠夺式
经营和林木的大量砍伐 ,已造成生态环境明显退化 。
在山区多年退耕还林还草生态建设中一直存在效果
不佳的问题 ,究其原因主要是山地干旱和氮素含量
不足 。因此可以在造林中推广接种抗逆性强的根瘤
菌剂以促进植株在贫瘠山坡上生长 ,改善植被 ,促进
育林 。
同对商洛多花胡枝子根瘤菌所作的 16S rDNA
-RFLP分析[ 13]结果相比较 ,由 59株多花胡枝子根
瘤菌生理生化聚类得到的类群和亚群则更为细密复
杂。这可能是因为生理生化测定的性状很多都与细
菌的细胞质和质粒有关 ,多为数量性状 ,如对抗生素
和染料的抗性 、对盐浓度和酸碱的耐性以及生长温
度范围等性状 。通过生理生化测定能够将 16S rD-
NA基因以外的区别显现出来 。根据本实验中多花
胡枝子根瘤菌较为丰富的表型多样性和一些抗性耐
性菌株的出现 ,下一步应从遗传物质上进行研究 ,如
提取不同类群的质粒和特殊性能菌株的质粒进行酶
解分析 ,对固氮基因和结瘤基因进行研究等 ,进一步
揭示根瘤菌的类群关系 。
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102　　　　　　　　　　　　　　　　　　　干旱地区农业研究　　 　　　　　　　　　　　　　第 28卷
Study on physiological and biochemical characters and numerical taxonomy of
rhizobia isolated from Lespedeza floribunda in Shangluo Region of Shaanxi
JI Yu-liang1 ,2 , ZHAN Jun-peng2 , WEI Ge-hong2
(1.Department of Biological and Medical Engineering , Shangluo University , Shangluo , Shaanxi 726000 , China;
2.College of Life Sciences , Shaanxi Key Laboratory of Molecular Biology for Agriculture ,
Northwest A &F University , Yangling , Shaanxi 712100 , China)
　　Abstract:59 unknown rhizobia strains isolated from Lespedeza floribunda in Shangluo , Shaanxi Province and 15
reference strains were analyzed with 125 phenotypic features and numerically classified.The result showed that the un-
known strains could use the majority of all the carbn and nitrogen sources and adapt to a wide range of temperature and
pH.The proportion of unknown strains which could be resistant to antibiotic , dye and heavy metals and could produce
oxidase was relatively high.Some strains had endurance property to high concentrations of salt or alkali , in which about
67% strains could be resistant to 3.0%NaCl and 25% strains could grow in YMA medium with pH12.Numerical tax-
onomy showed that , in addition to strain CCNWSX0922 , other test strains were clustered into 8 clusters at 80.5% simi-
larity level.Clusters Ⅰ contained 6 unknown strains and 3 reference strains of Mesorhizobium.Cluster Ⅱ had 19 un-
known strains and 6 reference strains of Sinorhizobium.Cluster Ⅲ consisted of 1 unknown strain and 3 reference strains
of Rhizobium.Cluster Ⅳ and Ⅴall included reference strains of Rhizobium.Clusters Ⅵ , Ⅶ and Ⅷ may be new
groups , which were not clustered into the reference strains , and their taxonomic status must be confirmed by further mea-
surements.
Keywords:Lespedeza floribunda;rhizobia;phenotypic diversity
(上接第 96页)
Effects of nodule bacteria inoculation on growth of pea/maize system
ZHANG Hu-tian1 , GUO Li-zhuo1 , CHAI Qiang1 , HE Ya-hui1 , HOU Li-juan2
(1.College of Agronomy , Gansu Agricultural University , Lanzhou , Gansu 730070 , China;2.College of Plant Protection
and Shaanxi Key Laboratory of Molecular Biology for Agricultrue , Norhwest A&F University , Yangling , Shaanxi 712100 , China)
　　Abstract:A pot experiment was conducted to investigate the effects of nodule bacteria inoculation (Non-inocula-
tion , Inoculating XC3.1 , Inoculating ACCC16101)andN application levels(Non-N , 0.3 gN/kg soil)on pea and maize
growth and N content in different cropping patterns(pea and maize sole , pea/maize intercropping).The results showed
that inoculating selected strain XC3.1 increased effectively nodules number and weight by 79.5%～ 131.6% and
174.1%～ 205.4% respectively , and improved N nutrition status of intercropped maize and pea in two cropping pat-
terns.The improvement of N nutrition resulting from XC3.1 was better than that from strain ACCC16101.Inoculating
XC3.1 promoted pea biomass in mono- and intercropping system by 22.0%, so did intercropped maize under non-N ap-
plying condition by 123.1%.More effective pea nodules were formed in intercropping system than that in mono-cropping
system.Intercropped pea accumulated less dry matter than mono-cropped pea at the same N level , and the average rate
of decrease was 13.7%.Inoculating XC3.1 increased significantly not only the competition of maize to pea , but also the
resistance of pea to maize.
Keywords:inoculation;nodule bacteria;pea;maize;nodule;nitrogen
103第 5期　　 　　　冀玉良等:商洛多花胡枝子根瘤菌生理生化特性和数值分类研究