全 文 ：pH对土壤中土著快、慢生大豆根瘤菌结瘤的影响 3
杨江科　周　琴　周俊初 3 3 　(华中农业大学农业部农业微生物重点实验室 ,武汉 430070)
Effect of pH on nodulation of soybean rhizobia from Weifang and Huayuankou soils. YAN G Jiangke , ZHOU Qin
and ZHOU J unchu ( The Key L aboratory of A gricultural Microbiology , Huaz hong A gricultural U niversity , W uhan
430070) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2001 ,12 (4) :639～640.
The effect of p H on the nodulation of S inorhizobium f redii and B radyrhizobium japonicum was examined by analy2
zing the indigent soybean rhizobia ,predominant indigent rhizobia ,and specific rhizobia ,respectively. The results showed
that very acid and very alkaline environment could retard the nodulation and inhibit the growth of the rhizobia.
S inorhizohium f redii could endure environment more strongly than B radyrhizobium japonicum ,and had a high com2
petitive nodulation capacity. B radyhizobium japonicum could endure acid environment more strongly than S inorhizo2
bium f redii . In very acid and very alkaline environment ,the nodulation capacity of S . f redii and B . japonicum was
mainly determined by their physiological characteristics.
Key words 　S inorhizobium f redii , B radyrhizobium japonicum , p H , Nodulation.
文章编号 　1001 - 9332 (2001) 04 - 0639 - 02 　中图分类号 　S15413 　文献标识码 　A
　　3 欧盟 INCO2DC ERBIC 项目 (970191)和教育部博士学科点基金项
目 (980401)资助.
　　3 3 通讯联系人.
　　2000 - 01 - 26 收稿 , 2000 - 04 - 29 接受.
1 　引 　　言
土壤 p H 对根瘤菌结瘤的影响一直是微生物学和微生物生
态学研究的内容之一 [4 ] . 在对大豆根瘤菌的研究中 ,早期的研
究主要集中于生长慢、产碱的大豆慢生根瘤菌 ( B radyrhizobium
japonicum) [1 ,2 ] . 1982 年 , Keyser 等[3 ]报道了一类生长快、产酸
的大豆根瘤菌 ,并命名为费氏中华根瘤菌 ( S inorhzobium f redi2
i) . 由于它们在生理特性方面存在着明显的差异 ,其结瘤能力以
及环境的生物、物理和化学等因素对结瘤的影响一直受到广泛
的重视. 本文研究了偏酸、偏碱的 p H 对费氏中华根瘤菌和大豆
慢生根瘤菌生长状况、结瘤等因素的影响 ,以期阐明其特定的
生理特征以及所受影响间的相互关系.
2 　材料与方法
211 　供试土样
于 1997 年分别从河南郑州花园口和山东维坊多年种植大
豆但未接种过根瘤菌剂的田块中采取五点取样的方法采集到
土样各 500g , 并对土样的理化性状进行了测定. 其 p H 值分别
为 7. 53 和 7. 51.
212 　供试大豆品种与盆栽试验
供试大豆品种黑龙 33 于 1997 年由黑龙江农业科学院土
壤肥料研究所窦新田研究员提供 ; Williams 由西班牙塞维那大
学 Dr. Jose 提供 ,品种各约 200g. 盆栽试验在温室条件下采用本
室改进的双层钵进行. 称取风干土样 10g 于 90ml 无菌水中充
分振荡制成 10°的土壤悬浮液 ,每株大豆接入 10°的悬浮液
1ml. 试验共设 p H 6. 5、7. 5 和 8. 5 3 个处理 , 通过调节 Fahraeus
无 N 植物营养液的 p H 值来调节根瘤菌生长环境的 p H 值 ,每
个处理 5 个重复.
213 　根瘤菌在不同 p H 条件下生长速度的测定
将供试费氏中华根瘤菌 WHR3、WWR1、HHR7、HWR1 和
大豆慢生根瘤菌 WHB2、WWB5、HHB1 和 HWB3 接入 YMA 液
体于 28 ℃下培养至对数生长期 ,分别吸取 50μl 转接入含有不
同 p H 值的 YMA 液体培养基的 PA 瓶中培养. 费氏中华根瘤菌
分别在接种后 6、12 和 24h ;大豆慢生根瘤菌分别在接种后 12、
24 和 36h 利用 Beckman DU270 分光光度计测定吸光度值.
214 　三亲本杂交和发光根瘤的检测
三亲本杂交的方法参见周俊初 [5 ] . 以含 l uxAB 基因 E. coli
(p HN158)为供体菌 , E. coli (pR K2013)为辅助菌通过三亲本杂
交的方法将 l uxAB 导入费氏中华根瘤菌 ,在选择性培养基 SM
+ Tc 上以癸醛为底物激发 l uxAB 基因产物发出荧光 ,挑取发
荧光的单菌落进一步纯化得到转移接合子 WZRL 和 HWRL .
摘取大豆植株上的根瘤洗净 ,将根瘤切开成两半 ,倒扣于
培养皿的底部. 向培养皿中滴加 10μl 20 %癸醛溶液 ,在暗室中
观察荧光并用 X光片记录实验结果.
3 　结果与讨论
311 　p H 值对土著大豆根瘤菌群体结瘤的影响
由表 1 可见 ,pH对土著大豆根瘤菌群体占瘤率具有明显的
影响 ,随着 pH的逐渐升高 ,费氏中华根瘤菌占瘤率增大 ,大豆慢
生根瘤菌占瘤率逐渐降低 ;当以黑龙 33 为宿主植物以来自花园
口土样的混合土著根瘤菌群体为接种剂时 ,pH6. 5 和7. 5 ,7. 5 和
8. 5 之间的差异并不显著 ,说明 pH 对大豆根瘤菌结瘤的影响与
大豆根瘤菌的来源和大豆品种具有一定的关系. 在不同的宿主
植物上 ,不同来源的根瘤菌对 pH值的敏感程度不同.
312 　p H 对占优势土著大豆根瘤菌生长的影响
　　由图1可见 ,供试菌株在p H7. 5附近生长最好 ,与其分离
应 用 生 态 学 报 　2001 年 8 月 　第 12 卷 　第 4 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug. 2001 ,12 (4)∶639～640
表 1 　pH对土著大豆根瘤菌群体结瘤的影响 3
Table 1 Effects of pH on the nodulation of indigent soybean rhizobia
p H 费氏中华根瘤菌的占瘤率 Occupancy rate of S . f redii ( %)
Williams
潍坊
Weifang
花园口
Huayuankou
黑龙 33 Helong 33
潍坊
Weifang
花园口
Huayuankou
6. 5 23. 4a 61. 7a 23. 1a 69. 2a
7. 5 28. 8b 70. 5b 27. 3b 71. 6ab
8. 5 36. 4c 82. 7c 37. 5c 73. 1b3 按 Duncan’s 新复极差法进行方差分析 ,不同字母表示差异达到显著
水平. Values within a column not followed by the same letter differed sig2
nificantly at the 0. 05 probability level ,as test by the Ducant new multiple
range test . 下同 The same below.
地土壤的 p H 值相等 ,是供试菌株的最适 p H 值. 费氏中华根瘤
菌在 p H > 7. 5 的条件下长势相对较好 ,而大豆慢生根瘤菌在
p H < 7. 5 状况下长势较好 ,说明费氏中华根瘤菌对偏碱的环境
具有较强的耐受性而大豆慢生根瘤菌对偏酸的环境具有较强
的耐受性.
313 　p H 对费氏中华根瘤和大豆慢生根瘤菌竞争结瘤的影响
通过三亲本杂交方法 ,得到 l uxAB 报告基因的费氏中华
根瘤菌 WZRL 和 HWRL ,并在温室盆栽条件下进行了接合子
稳定性检测 ,结果表明 ,在黑龙 33 上 ,WZRL 和 HWRL 的质粒
保持率为 98. 2 %和 94. 5 % ;在 Williams 上 ,WZRL 和 HWRL 的
图 1 　费氏中华根瘤菌和大豆慢生根瘤菌在不同p H 条件下的吸光度
Fig. 1 Absorbance of S . f redii and B . japonicum on different p H condi2
tion.
1) WHR3 ,2) WWR1 ,3) HHR7 ,4) HWR1 ,5) WHR2 ,6) WWB5 ,7) HHB1 ,
8) HWB3.
质粒保持率分别为 96. 4 %和 92. 7 %. 以 WZRL 和 HWRL 与大
豆慢生根瘤菌 WWB 和 WHB1 随机组合成三对费氏中华根瘤
菌/ 大豆慢生根瘤菌组合 ,并进行不同 p H 条件下的竞争结瘤试
验 ,结果见表 2.
　　由表2可见 ,随着p H值的逐渐增大 ,发光根瘤率逐渐增
表 2 　pH对供试菌株在黑龙 33 和 Williams 上竞争结瘤的影响
Table 2 Effects of pH on competitive nodulation of strains tested on Helong 33 and Williams
品　种
Species
p H 菌株组合 Pairs of strains
WZRL + WWB
发光根瘤率
% of fluorescent nodules
WZRL/
WWB
WZRL + HWB1
发光根瘤率
% of fluorescent nodules
WZRL/
WWB
HWRL + HWB1
发光根瘤率
% of fluorescent nodules
WZRL/
WWB
黑龙 33 6. 5 38. 4 0. 64a 42. 1 0. 75a 38. 5 0. 68a
Heilong 33 7. 5 58. 2 1. 45b 47. 5 0. 94ab 43. 6 0. 86b
8. 5 67. 3 2. 17c 56. 3 1. 34b 55. 7 1. 43c
Williams 6. 5 32. 7 0. 51a 44. 3 0. 85a 40. 7 0. 78a
7. 5 45. 5 0. 89b 49. 1 1. 04ab 47. 3 1. 04b
8. 5 66. 5 2. 23c 58. 7 1. 56b 56. 8 1. 58c
大 ,费氏中华根瘤菌的占瘤率逐渐提高 ,大豆慢生根瘤菌的占
瘤率逐渐降低 ,在偏酸的环境中大豆慢生根瘤菌竞争能力较
强 ,而在偏碱的环境中费氏中华根瘤菌的竞争能力较强 ; WZRL
+ HWB1 组合只在 p H615 和 8. 5 之间存在着显著差异而其它
组合各处理间差异显著.
4 　结 　　论
研究表明 ,随着 p H 的逐渐升高 ,费氏中华根瘤菌的占瘤率
增大、大豆慢生根瘤菌的占瘤率减少 ;偏酸和偏碱的环境条件
对根瘤菌的生长和结瘤均有明显的抑制作用 ,但费氏中华根瘤
菌对偏碱的条件具有较强的耐受性 ,而大豆慢生根瘤菌对偏酸
的条件具有较强的耐受性 ;在偏碱的条件下费氏中华根瘤菌的
竞争能力较强 ,而在偏酸的条件下大豆慢生根瘤菌的竞争结瘤
能力较强. 由于费氏中华根瘤菌具有分泌 H + 、大豆慢生根瘤菌
具有分泌 OH - 的生理特性 ,p H 对大豆根瘤菌结瘤的影响主要
由两类根瘤菌产酸或产碱的生理特性所决定 ;同时 ,在一定程
度上受到菌株来源、各菌株之间以及菌株与宿主植物之间相互
作用的影响.
参考文献
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Facul A gric ,41 (1) :67～75
5 　Zhou J2C (周俊初) , Shen H (沈 　辉) , Zhang Z2M (张忠明) et al .
1990. Construction and application of high efficiency nodulation and ni2
trogen fixation soybean rhizobia. J W uhan U niv (武汉大学学报) ,
(Special Issue) :11～17 (in Chinese)
作者简介 　杨江科 ,男 ,1973 年生 ,在读博士生 ,主要从事微生
物分子生态学和生物固氮的分子遗传学方面的研究 ,发表论文
多篇. E2mail :yjk @webmail. hzau. edu. cn
046 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　12 卷