全 文 ：亚 热 带 植 物 通 讯 1 9 8 7 ( 2 ) : 5 一 10
S ub tr o p ie a l P l a n tR e s e a r e C ho m rn un ie a tio n s
南洋楹的结瘤固氮研究
黄维南 蔡克强 蔡龙祥 蓝 谷
(福建省亚热带植物研究所 )
南洋楹 ( I A厉幻a 厂。 Ic o a t汀。 ) 是豆科乔木 , 生长迅 速 , 10 年生树高可达 30 一 35 米 ,
在土壤肥力中等的砖红壤性红壤 、 砖红壤性沙质壤土上均生长 良好 , 是世界上著名的速
生丰产树种 〔 ’ 〕 , 在热带地区多用作咖啡园的加蔽树 、 庭园树或行道树 。 幼龄树材 质 轻
软 , 适于造纸 、 制人造丝 、 胶合板 。 老龄树心材深褐 色 , 比重大 , 韧性强 , 可作家具 、
建筑用材 。 树皮含 13 肠单宁 , 可提取烤胶 〔 “ 〕 。 南洋楹原产马来西亚和印度尼 西 亚 , 我
国广东 、 广西 、 福建均有栽培 。 南洋楹还是一种共生 固氮植物 , 我们对其结瘤固氮曾进
行初步测定 〔 ” 〕 , 但是有关南洋楹共生固氮的生态生理研究 , 国内尚未见有报 道 。 本 文
将报道我们对这方面研究的部分结果 。
试验材料和方法
将南洋楹种子放入 80 ℃温水中浸泡 , 并搅拌数分钟至冷却 , 以去掉种皮粘液 。 然后
于 26 ℃条件下催芽 24 小时 。 处理过的种子一部分于 1 9 8 6年 4月 23 日播种于苗圃 , 4 月 28
日出苗 。 定期观 测生 长和结瘤状况 , 并取样测定固氮酶活性 。 另一部分直接播种于盛有
一般壤土的盆中 , 苗木供试验观察和取样测定用 。
为了观测温度对南洋楹共生固氮活性的影响 , 将盆栽植株 (苗龄3 . 5个月 ) 放 置于
不同温度的人工气候箱 ( P G V 一 3 6型 C o n v i r o n ) 中 , 处理 3 或 2 4小时 。
根瘤菌系从南洋楹植株的新鲜根瘤中分离所得 , 分离 、培养及 回接方法均见前文 〔 ` 〕 。
固氮酶活性测定用 乙炔还原法 〔 5 〕 , 所用仪器为带有氢焰检测器的气相色 谱 仪 (上
分厂 i o Z G型 ) 。
结果与讨论
一 、 田间条件下南洋楹幼苗的生长与结瘤固氮
1 9 8 6年 4 月 23 日播种的南洋楹 , 4 月 28 日出苗 。 初期生 长缓慢 , n 天苗龄的小苗 ,
株高只有 3 . 6 厘米 , 而且尚未见根瘤出现 。 18 天苗龄的幼苗根部结瘤率为 1 7 . 6帕 。 至第
3 8天 , 幼苗株高为 7 . 13 厘米 , 根部结瘤率为 5 4 . 5肠 。 苗龄三个月时 , 株高为 49 . 16 厘米 ,
结瘤率为 8 3 . 3肠 (表 1 ) 。 从表 1 还可看出 , 苗龄在二个月以后植株迅速生长 , 但结瘤
率与单株结瘤数增加不多 。
表 1 南洋楹幼苗的生长与结瘤率 价
观察日期 株
(月 、 日) (厘米 ) 叶 数
结 瘤 数
(个 / 株 )
结 瘤 率
( 帕 )
5 2 2 9 7 2
。
0
5
。
9 3
.
6 6 2 0
5
。
1 6 3
。
5 3 3
.
5
5 2 3 4
。
5 2 5
。
0
0
。
5 4
0
。
6 2
1 7
。
6
18
。
8
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2 3 1 0
。
7 3 8
。
5 7 7
。
8
7
。
8
7
。
3 0
2 3
。
5 8
4 9
。
1 6
1 1
。
0
1 2
.
0
6 6
。
7
8 3
。
3
. 均为 15 一 20 株的平均 数
根瘤的固氮酶活性如表 2所示 。 7 月 7 日取样的根瘤固氮酶活性 较高 , 6 月 30 日取
样的次之 。 表 2 结果还表明 , 中等大小的成熟壮瘤固氮酶活性较高 , 这与我们在其他豆
科植物试验中得到的结果基本一致二 6〕 , 由于成熟壮瘤中充满了具有固氮功能的类菌体 ,
因而 固氮活性较 高 〔 7〕 。
表 2 南洋楹根瘤固氮晦活性 印 M C 。 H 4 · 克 一 ’ 鲜瘤时 一 ’ )
黯嚼 } 幼 刁
、 瘤 … 壮 瘤 … 大 ,
6一
1
8一 1
1 6一 {
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7
·
7 … ’ 。 · , 9 0 } ` 6 · 5 5 8 1 7 ’ 6 9 6
7
·
3。
{
7
·
5 2 5
{
9
· ` 6 6
} /
二 、 温度对南洋楹共生固氮的影响
将盆栽的南洋楹幼苗 (3 . 5个月苗龄 ) 置于不 同温度的人工气候箱中处理 3 或 24 小
时 , 结果如图 1 所示 。 0 ℃和 5 ℃处理 3小时的幼苗根瘤固氮酶活性 分 别 为 0 . 5 29 和
2
.
37 2 林M C : H ` · 克 一 ’鲜瘤时 一 ’ ,如果将上述温度处理时间延 长至 24 小时 ,则根瘤固氮酶活
性便丧失 。 10 ℃处理 24 小时的幼苗根瘤固氮酶活性也只有0 . 1 9即M C: H` ·克 一 ’ 鲜瘤时 一 ’ 。
幼苗置于 20 ℃ 24 小时后固氮酶活性上升至5 . 24 林M CZ H` ·克 ’ 鲜 瘤 时 一 ` 。 最 适 的 温 度
为 30 ℃ , 根瘤 固氮酶活性可达 10 . 5 3 卜M C Z H ` · 克 一 ’ 鲜瘤时 一 ’ 。 温度上升至 40 ℃ 时 , 固氮
酶 活性则下降至 3 . 8 15 卜M C : H ` · 克 一 ’ 鲜瘤时 一 ’ 。 试验结果表 明 , 南洋楹对低温的反应比
对高温更为敏感 。 经上述温度处理 24 小时的南洋楹幼苗再移至常温 ( 25 ℃ ) 下 24 小时
后 , 经低温 处理的幼苗根瘤固氮酶活性又有所恢复 , 而经 30 ℃ 以上温度处理的植株移至
室温后 , 根瘤的固氮酶活性反而下降 。 其原 因有待进一步研究 。
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. 一一 · 处理 8 小时 x 一一 x 处理 24 小 时
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。 在常温下恢复 2 5小 时
图 l 温度对 南洋楹根瘤固 氮酶活 性的影 响
三 、 南洋楹根油固氮酶活性的昼夜变化
我们于 1 98 6年 10 月底 以盆栽的南洋楹幼苗 (苗龄 3 . 5个月 ) 为材料 , 取样测定 根 瘤
固氮酶活性的昼夜变化 , 结果如图 2 所示 。 一天中 , 南洋楹根瘤的固氮酶活性 出现两个
峰 , 第一个峰在 17 时 , 固氮酶活性为 5 . 2 6 3 、 M C : H 4 ·克 一 ` 鲜瘤时 一 ’ , 23 时为低谷 ; 另一
个峰在翌晨 2 时 , 但其活性只有 2 . 5 75 件M C : H 4 ·克 一 ’ 鲜瘤时 一 ’ 。 我们在其他豆科植 物
的试验中也得到类似结果 〔 “ ’ “ 〕 , 这可能与光合产物的运输和再分配有关 。 樊庆笙 等`在
紫云英的试验中也看到这一现象 。 他们认为白天光合作用产物供作固氮能量 , 同时由于
固氮产物在类菌体中的积累而调节 了固氮酶活性的强度。 夜间一部分光合产物经酶解后
以单糖或蔗糖状态被再分配至植物各部供作呼吸作用的能源 , 使根瘤获得补充能量 , 从
而促进 其中固氮酶的活性 。 而 且 , 可能 由于 白天 固氮高峰期固氮产物暂时积累而对固氮
酶发生的抑制性影响亦 已解除 , 活性又从低谷 _ _卜升 , 出现夜间的高峰 〔 ” ’ ` ” 〕 。 这些都 说
明固氮酶活性的变化受到能源供应量 、 固氮产物积累浓度及其他代谢过程 的制约 , 而影
响豆科植物生 长和代谢的各种生态 因素 , 对植物与根瘤菌的共生关系 、 根瘤菌固氮活性
的强度都会产生直接或间接作用 。
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图 2 南洋楹根瘤固 氮晦活 性的 昼夜变化
四 、 南洋楹根瘤菌的分离和回接
从南洋楹新鲜根瘤中分离到 4 个菌株 , 即 8 6 3 8 、 86 38 L 、 8 6 3 8 M和 8 63 85 。 经鉴定 ,
4 个菌株的菌落大小虽有不同 , 但均为慢生型根瘤菌 , 对嗅百里酚蓝不起颜色反应 (仍为
绿色 ) 。 根瘤菌经纯化后 , 于液体培养墓中振荡培养 7 天 , 将菌液分别接种到预先在无
菌条件下培育的南洋楹幼苗的试管中 。 按菌后 1 4天 已经出现根瘤 , 接菌的植株 (每个处
理均为 16 株 ) 结瘤率为 10 0 0/ , 而不接菌的对照植株 , 除一株污染外 , 其余 15 株 均 不结
表 3 南洋楹根瘤菌回接后 的结瘤率与固氮晦活 性
一0
接种的菌株 结瘤率 根瘤
重虽 (克 / 株 )宿主株数
( 帕 ) 鲜重 干重
固氮酶活性
(件M C : H 4 · 克 一 ’鲜瘤时 一 ’ )
nU八八1ù
n
ō月àù”甘né门
111ǔ有工,土
不接菌 ( C K )
8 6 3 8
8 6 3 8 L
8 6 3 8M
8 6 3 8 5
1 5
1 6 2
。
8 9 6
1 6
1 6
16
0
。
9 9
O
。
9 1
1 3 5
1 1 2 3
。
5 5 6
0
.
8 3
1
。
0 3
0 8 2 6
。
12 9
1 2 5 5
。
0 4 5
瘤 。 培养 3 个月后 , 根瘤的生 长与固氮酶活性如表 3 所示 。 4 个菌株回接后所结根瘤的
重量相差不大 , 但固氮酶活性则以 8 6 3 8 M接种者最高 , 8 6 3 6 5次之 , 8 6 3 8最低 。
由于测定时间在 n 月底 , 气温较低 , 植株已有部分落叶 , 因而影响固氮酶活性的提
高 。 接菌后植株的生 长情况可以从表 4 看出 , 无论接种哪个菌株 , 宿主植物的株高 、 鲜
重和干重都超过未接菌的对照植株 。
表 4 南洋楹根 瘤菌回接后 宿主植株的生 长 .
接种的菌株 宿 主 株 高 植株重量 (克 / 株 )平均高度 (厘米 ) 增长 ( 帕 ) 干 重 增长 (帕 )
不接菌 ( C K )
8 6 3 8
5
。
0 6
6
。
0 0
6
。
10
6
。
16
6
。
3 2
鲜 重
0
。
4 9
1 9 4
。
7 1 4 4
。
3
8 6 3 8 L
8 6 3 8M
1 2 2
。
1
1 4 8
。
8
1
.
1 9
O
。
9 5 9 5
。
9
8 6 3 8 5 1 4 8
。
6
。
0 7
.
0 3
1 1 9
。
6
1 1 2
。
4
.
16 株的平均数
盆栽土培的结果也类似 (表 5 ) 。 由于土壤未消毒 , 因此未接菌的植株由于土壤中
根瘤菌的感染也能结瘤 , 但人工接菌的植株生长均 比对照好 , 固氮酶活性也比对照略为
提高 。
表 5 盆栽条件下接菌对 南洋楹生长和 固 氮的影响 .
固氮酶活性
(协M C : H ` ·克 一 ’鲜瘤时 一 ’ )
接菌 不接菌
株菌/克 接不重干菌瘤接根株菌/接克不重干菌株接植测定日期
(月 、 日 )
平均株高 (厘米 )
接菌 不接菌
0
。
2 5 5 0
。
1 7 7
1
.
6 0 5 1
.
2 3 4
3
.
4 8 1 2
。
8 2 2
7
.
3 4 2 4
.
3 9 9
0
.
3 6 5 0
.
0
。
7 1 8 0
。
4 9 0
2 3 0
3 9 5
6 9 7
2 5
.
8 2 8 2 3
.
2 7 9
5
.
5 17
3 9 7
5
。
4 9 1
1
.
1 9 2
·
6月 1 8日播种 , 6月 25 日接根瘤 菌
从表 5 也可看出 , 不同时期取样 , 根瘤固氮酶活性的强度有明显差异 , 12 月 10 日测
定的固氮酶活性特别低 , 可能与气温较低有关 。
小 结
南洋楹是热带亚热带地区的速生丰产树种 , 具有共生固氮能力 。 10 ℃ 以下的低温对
南洋楹共生固氮能 力显著抑制 , 但短期低温危害后 , 如气温及时回升 , 固氮酶活力可得
到部分恢复 。 南洋楹根瘤固氮酶活性和有些豆科植物一样 , 在一天 24 小时内 , 因昼夜变
更而 出现的光强 、 温度和湿度等差异而 引起植物代谢的变化 , 根瘤固氮酶活性的强度也
随着波动 。 人工接种根瘤菌可以增加南洋楹植株的结瘤率 , 提高固氮酶活力 , 因而促进
宿主植物的生长 。
参 考 文 献
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