全 文 ：ISSN 1000-0933
CN 11-2031/Q
中国生态学学会 主办
出版
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ica.cn
生
态
学
报
中国科学院生态环境研究中心
第 31卷 第 14期 Vol.31 No.14 2011
生态学报
Acta Ecologica Sinica第三
十
一
卷
第
十
四
期
二
○
一
一
年
七
月
2011-14 2011.7.6, 4:58 PM1
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 14 期摇 摇 2011 年 7 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
厦门市三个产业土地利用变化的敏感性 黄摇 静,崔胜辉,李方一,等 (3863)……………………………………
黄河源区沙漠化及其景观格局的变化 胡光印,董治宝,逯军峰,等 (3872)………………………………………
岩溶山区景观多样性变化的生态学意义对比———以贵州四个典型地区为例
罗光杰,李阳兵,王世杰,等 (3882)
……………………………………
……………………………………………………………………………
基于城市地表参数变化的城市热岛效应分析 徐涵秋 (3890)……………………………………………………
北京市土地利用生态分类方法 唐秀美,陈百明,路庆斌,等 (3902)………………………………………………
长白山红松臭冷杉光谱反射随海拔的变化 范秀华,刘伟国,卢文敏,等 (3910)…………………………………
臭冷杉生物量分配格局及异速生长模型 汪金松,张春雨,范秀华,等 (3918)……………………………………
渔山岛岩礁基质潮间带大型底栖动物优势种生态位 焦海峰,施慧雄,尤仲杰,等 (3928)………………………
食物质量差异对树麻雀能量预算和消化道形态特征的影响 杨志宏,邵淑丽 (3937)……………………………
桂西北典型喀斯特区生态服务价值的环境响应及其空间尺度特征 张明阳,王克林,刘会玉,等 (3947)………
隔沟交替灌溉条件下玉米根系形态性状及结构分布 李彩霞,孙景生,周新国,等 (3956)………………………
不同抗病性茄子根系分泌物对黄萎菌的化感作用 周宝利,陈志霞,杜摇 亮,等 (3964)…………………………
镧在草鄄菇鄄土系统中的循环与生物富集效应 翁伯琦,姜照伟,王义祥,等 (3973)………………………………
鄱阳湖流域泥沙流失及吸附态氮磷输出负荷评估 余进祥,郑博福, 刘娅菲,等 (3980)………………………
柠条细根的分布和动态及其与土壤资源有效性的关系 史建伟,王孟本,陈建文,等 (3990)……………………
土壤盐渍化对尿素与磷酸脲氨挥发的影响 梁摇 飞,田长彦 (3999)………………………………………………
象山港海域细菌的分布特征及其环境影响因素 杨季芳,王海丽,陈福生,等 (4007)……………………………
近地层臭氧对小麦抗氧化酶活性变化动态的影响 吴芳芳,郑有飞,吴荣军,等 (4019)…………………………
抑制剂和安全剂对高羊茅根中酶活性和菲代谢的影响 龚帅帅,韩摇 进,高彦征,等 (4027)……………………
南苜蓿高效共生根瘤菌土壤的筛选 刘晓云,郭振国,李乔仙,等 (4034)…………………………………………
汉江上游金水河流域土壤常量元素迁移模式 何文鸣,周摇 杰,张昌盛,等 (4042)………………………………
基于地理和气象要素的春玉米生育期栅格化方法 刘摇 勤,严昌荣,梅旭荣,等 (4056)………………………
日光温室切花郁金香花期与外观品质预测模型 李摇 刚,陈亚茹,戴剑锋,等 (4062)……………………………
冀西北坝上半干旱区南瓜油葵间作的水分效应 黄摇 伟,张俊花,李文红,等 (4072)……………………………
专论与综述
鸟类分子系统地理学研究进展 董摇 路,张雁云 (4082)…………………………………………………………
自然保护区空间特征和地块最优化选择方法 王宜成 (4094)……………………………………………………
人类活动是导致生物均质化的主要因素 陈国奇,强摇 胜 (4107)…………………………………………………
冬虫夏草发生的影响因子 张古忍,余俊锋,吴光国,等 (4117)……………………………………………………
自然湿地土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌多样性的分子检测 佘晨兴,仝摇 川 (4126)………………………………
研究简报
塔里木河上游典型绿洲不同连作年限棉田土壤质量评价 贡摇 璐,张海峰,吕光辉,等 (4136)………………
高山森林凋落物分解过程中的微生物生物量动态 周晓庆,吴福忠,杨万勤,等 (4144)…………………………
生物结皮粗糙特征———以古尔班通古特沙漠为例 王雪芹,张元明,张伟民,等 (4153)…………………………
不同海拔茶园害虫、天敌种群及其群落结构差异 柯胜兵,党凤花,毕守东,等 (4161)…………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*306*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*33*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄07
封面图说: 内地多呈灌木状的沙棘,在青藏高原就表现为高大的乔木,在拉萨河以及雅鲁藏布江沿岸常常可以看到高大的沙棘
林和沼泽塔头湿地相映成趣的美丽景观。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 14 期
2011 年 7 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 14
Jul. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:云南省应用基础研究计划面上项目(2007C067M)
收稿日期:2010鄄06鄄30; 摇 摇 修订日期:2010鄄12鄄27
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: liuxiaoyunly@ 126. com
刘晓云,郭振国,李乔仙,刘桂霞,薛世明,王易鹏.南苜蓿高效共生根瘤菌土壤的筛选.生态学报,2011,31(14):4034鄄4041.
Liu X Y,Guo Z G, Li Q X, Liu G X, Xue S M, Wang Y P. Screening of highly鄄effective rhizobial strains on Alfalfa (Medicago polymorpha) in soil. Acta
Ecologica Sinica,2011,31(14):4034鄄4041.
南苜蓿高效共生根瘤菌土壤的筛选
刘晓云1,*,郭振国1,李乔仙2,刘桂霞1,薛世明2,王易鹏3
(1 .河北大学生命科学学院,河北省微生物多样性研究与应用重点实验室,河北保定摇 071002;
2. 云南省草地动物科学研究院,云南昆明摇 650212;3. 西南林学院保护生物学院,云南昆明摇 650224)
摘要:利用云南德宏盈江县 3 种类型的土壤,对分离自云南楚雄、德宏等地的 SWF67523、SWF67409、SWF67456 等 12 株根瘤菌
菌株进行了南苜蓿接种效果的研究。 结果表明,在所有供试菌株中,菌株 SWF67523、SWF67409、SWF67394 表现最为优良,结瘤
率较高的菌株是 SWF67523、SWF67501、SWF67394 和 SWF67350,结瘤率均达到 95%以上;而菌株 SWF67523、SWF67409 和
SWF67394 对植株株高影响最大;菌株 SWF67409、SWF67523 和 SWF67394 对提高植株干重贡献最大,其中菌株 SWF67409 比空
白对照增产 106. 5% ;供试菌株对含氮量的影响也很显著,接种菌株 SWF67409、SWF67523 和 SWF67394 的苜蓿植物含氮量相比
其他菌株较高,影响显著。 综合以上结果,发现来源于盈江南苜蓿的根瘤菌菌株 SWF67523 较其他菌株表现突出,同时发现根
瘤菌菌株的接种效果受土壤因子的影响,在含有效钾中等的土壤平原镇域上,接种根瘤菌的南苜蓿地上部分干重普遍高于其他
两种有效钾含量为较缺的土壤,说明根瘤菌菌株与宿主和土壤环境存在密切关系,在适合的宿主和生活环境中将会发挥最大的
共生固氮作用。
关键词:根瘤菌;南苜蓿;土壤;筛选;植物干重
Screening of highly鄄effective rhizobial strains on Alfalfa (Medicago polymorpha)
in soil
LIU Xiaoyun1,*,GUO Zhenguo1, LI Qiaoxian2, LIU Guixia1, XUE Shiming2, WANG Yipeng3
1 College of Life Sciences, Key Laboratory of Microbial Diversity Research and Application of Hebei Province, Hebei University, Baoding, 071002, China
2 Yuannan Academy of Grassland and Animal Science, Kunming 650212, China;
3 School of Conservation Biology, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China
Abstract: Alfalfa (Medicago polymorpha) is an annual herbal plant in the pea family Fabaceae, has the highest feeding
value as forage for its soft and highly digestible fiber and high protein content fiber up to 24. 5% . Therefore, it
recommended to cultivate widely and productively as an ideal forage plant. Inoculated with rhizobia, alfalfa (Medicago
polymorpha) can formed effective symbiotic system to fix nitrogen, and subsequently produce high plant growth dry weigh.
The inoculation effect on alfalfa (Medicago polymorpha) was performed in three different type of soils from Yingjiang county
of Yunnan province by using twelve distinct rhizobial strains such as SWF67523, SWF67409, SWF67456, SWF67394,
SWF67501, etc. respectively which were isolated from root nodules of Medicago polymorpha,M. sativa and M. lupulina
from Yingjiang and other area of Yunnan. The results showed that the rhizobial nodulation rate, plant height, dry weight
and total nitrogen content of plant were all increased significantly after harvested in condition that plant were inoculated with
rhizobia (P<0. 05), the rhizobial nodulation rate are up to 98. 41% , 97. 78% , 97. 50% and 96. 56% by inoculated with
strain SWF67523, SWF67501, SWF67394 and SWF67350, respectively; Contrasting to the control, the plant height
increasing 40. 2% , 27. 3% and 25. 0% by SWF67523, SWF67409 and SWF67394 respectively; The dry weight per plant
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was raised up 106. 5% by inoculated with SWF67409 and raised 100. 1% , 78. 3% and 74. 3% by the other strains
SWF67523, SWF67394 and HBU07001 respectively; Besides, the inoculated strains increased the nitrogen content
obviously as well, the alfalfa plant have higher nitrogen content by inoculated with strain SWF67409, SWF67523 and
SWF67394 than other test strains. Among 12 strains grew in three types of soils revealed by the whole production of the
plant inoculation, strain SWF67523,SWF67409 and SWF67394 were more effective than others; Of the three strains, the
performance of indigenous strain SWF67523 from its host of alfalfa (Medicago polymorpha) grew in Yinjiang exceeded the
other strains estimated by plant growth. From this result, we could concluded that high effective nodulation and nitrogen鄄
fixation rhizobial strains could be screened from indigenous strains associated with its host legume; on the other hand, we
also confirmed that there exist a great specificity between rhizobia and plant of alfalfa (Medicago polymorpha). Moreover,
we founded that rhizobia strains were interacted with soil. This conclusion was revealed by the fact that the inoculated alfalfa
plant grows in high potassium content available soil as Pingyuan town域obtained high plant dry weigh than that grow in other
two lower potassium content available types soils. In future, the high effective rhizobial strains obtained in this study will be
applied in fields for widely cultivating alfalfa (Medicago polymorpha) and will greatly improve agricultural efficiency.
Key Words: rhizobia; Medicago polymorpha; soil; screening; plant dry weigh
南苜蓿是 1 年生草本豆科植物,其草质柔嫩,粗蛋白含量可高达 24. 5% ,具有较高的饲用价值,是大面积
推广种植牧草和产业化的理想对象。 目前,对南苜蓿共生的根瘤菌研究资料欠缺,在宿主共生性方面,仅有的
研究发现,苜蓿根瘤菌(Sinorhizobium medicae)可与南苜蓿(M. polymorpha)有效共生[1];在应用方面,只有国
外的 Charman[2]和 Denton[3]等人所做的田间接种试验,发现接种根瘤菌可以使南苜蓿与根瘤菌形成有效共生
体系,并可显著提高植物干重。 我国对于其他豆科作物的根瘤菌应用研究较多[4鄄6],对紫花苜蓿根瘤菌菌剂
的研究也已卓见成效[7鄄10],而对南苜蓿根瘤菌的研究近于空白,仅有对其生长及生物学特性进行介绍的少量
资料,更缺乏进行南苜蓿种植和大面积生产所需的高效根瘤菌菌株及菌剂的研究,在对“中国豆科牧草根瘤
菌资源的采集保藏及利用冶研究中,也未见对南苜蓿根瘤菌资源的研究[11]。 鉴于此,本研究对云南楚雄及德
宏地区的南苜蓿根瘤菌资源进行了普遍挖掘,经过对根瘤菌菌株的生理生化以及结瘤固氮等前期研究,选择
了 9 株分离自南苜蓿的根瘤菌菌株作为主要供试菌株,并辅以 3 株分离自紫花苜蓿和天蓝苜蓿的根瘤菌菌
株,作为比较不同宿主来源的根瘤菌菌株的高效共生性。 试验利用南苜蓿推广地云南德宏盈江县的 3 个不同
地点的土壤,对南苜蓿进行高效共生根瘤菌菌株的筛选,为进一步进行该地区菌剂研究提供科学依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 菌株、苜蓿品种及土壤来源
经过对分离自云南楚雄、德宏等地区的南苜蓿(Medicago polymorpha)、紫花苜蓿(M. sativa)及天蓝苜蓿
(M. lupulina)根瘤菌的分离、保存,以及菌株的生理生化、抗逆性以及结瘤能力测试,选择了 12 株根瘤菌菌株
进行土壤筛选试验,菌株编号及来源见表 1。
表 1摇 供试根瘤菌菌株编号及来源
Table 1摇 The test strains,its host and origin
菌株号
Strains
宿主植物
Host plant
来源地
Origin
菌株号
Strains
宿主植物
Host plant
来源地
Origin
SWF67501 南苜蓿 M. polymorpha 云南楚雄 SWF67523 南苜蓿 M. polymorpha 云南德宏
SWF65100 南苜蓿 M. polymorpha 云南昆明 SWF67524 南苜蓿 M. polymorpha 云南德宏
SWF67340 南苜蓿 M. polymorpha 云南楚雄 SWF67350 南苜蓿 M. polymorpha 云南楚雄
SWF67456 南苜蓿 M. polymorpha 云南楚雄 SWF67450 紫花苜蓿 M. sativa 云南楚雄
SWF67394 南苜蓿 M. polymorpha 云南楚雄 HBU07001 紫花苜蓿 M. sativa 山西大同
SWF67409 南苜蓿 M. polymorpha 云南楚雄 SWF66437 天蓝苜蓿 M. lupulina 云南文山
5304摇 14 期 摇 摇 摇 刘晓云摇 等:南苜蓿高效共生根瘤菌土壤的筛选 摇
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摇 摇 供试苜蓿品种为南苜蓿(M. polymorpha),植物种子由云南省草地动物科学研究院提供。
土壤采自云南德宏盈江县的平原镇及弄璋镇,去掉表层 3—5 cm土壤后进行取样,主要为 5—30 cm的耕
作层,土壤类型为稻田土,平原镇玉与平原镇域土壤均来自平原镇,取土壤地点相距 30 km。
土壤来源及理化性质见表 2。
表 2摇 土壤来源及理化性质
Table 2摇 The soil sources and its properties
来源地
Sources
经度 E
Longitude
纬度 N
Latitude
海拔 / m
Elevation
pH值
pH
有机质 / (g / kg)
Organic matter
全氮 / (g / kg)
Total Nitrogen
有效磷 / (mg / kg)
Available P
速效钾 / (mg / kg)
Available K
平原镇玉 97毅54忆 24毅42忆 825. 6 5. 62 57 1. 403 37. 75 91
平原镇域 97毅55忆 24毅44忆 825. 8 5. 51 52 1. 073 32. 70 120. 5
弄璋镇 97毅53忆 24毅39忆 804. 8 5. 31 48 1. 003 33. 45 76
1. 2摇 试验方法
1. 2. 1摇 菌株的培养
将菌株接种于 YMA培养基(甘露醇 10 g / L,酵母粉 0. 8 g / L,K2HPO4 0. 25 g / L,KH2PO4 0. 25 g / L,MgSO4
0. 12 g / L,NaCl 0. 10 g / L,琼脂粉 15 g / L,pH值 6. 8—7. 2)培养,平板划线纯化,镜检纯度合格后,挑单菌落接
种于 YEM液体培养液培养基,于 28 益培养箱中培养 72 h,备用。
1. 2. 2摇 土壤处理
将土壤压碎去杂,充分混匀,称取 2. 0 kg置于种植花盆中,种植前适量浇水,使土壤浸润,保持一定湿度。
1. 2. 3摇 种子处理及接种
精选饱满健康的苜蓿种子首先用 95%乙醇处理 5 min,再用 0. 1%升汞处理 5 min,无菌水冲洗 7—8 次
后,将种子平铺于内含无菌纱布和少量无菌水的灭菌培养皿中,28 益催芽 1—2 d,待幼根长至 1 cm左右时即
可种植。
用灭菌镊子将种苗放入无菌培养皿中用菌液浸泡 15 min,然后栽植于已浇透水的花盆中,每个花盆栽植
10 株,并将剩余菌液浇于种苗周围,根据测定菌液的 OD值(姿=600nm),接种时保证每棵种苗接菌量达到 1. 0
伊109个以上,不接菌者为空白对照。
1. 2. 4摇 盆栽实验设计
本研究利用 3 种土壤类型,选用 12 株根瘤菌菌株,采用完全随机试验设计,以盛有 2. 0 kg 土壤的花盆为
种植单位,每个处理重复 3 次,共 39 个组合。
培养温室温度为(22依3) 益、光强 7000—8000 lx、光照时间 14 h,根据花盆中失水状况定期浇水。
1. 2. 5摇 观测
培养至 40 d左右,可观察到植物开花,当开花植物接近总种植量的一半时开始观测结果,观测项目包括
植物结瘤的结瘤数、固氮酶活性(乙炔还原法),株高(从子叶痕处至离生长点最近的展开叶顶端),并测定地
上部分干重(以第 1 片子叶叶痕处作为划分标准,植物样品先在烘箱中 120 益杀青 40 min,后于 60 益烘干至
恒重),地上部分植株的含氮量(凯氏定氮法)。
1. 3摇 数据处理与统计分析
通过统计软件 SPSS 13. 0 对实验数据进行单因素和双因素方差分析(One鄄way or Two鄄way ANOVA);在满
足方差齐性的情况下,再利用 Tukey检验进行多重比较,确定各因子内部不同水平平均值之间的差异显著性。
2摇 结果与分析
通过对南苜蓿进行 3 种土壤、12 株根瘤菌菌株接种的盆栽试验,获得了南苜蓿植株的结瘤率、株高、干重
及含氮量等数据,并同时对南苜蓿所形成根瘤的固氮酶活进行了测定,经过对菌株、土壤单因素以及菌株和土
壤双因素方差分析,获得方差分析结果(表 3)。 根瘤菌菌株、土壤及二者的相互作用对南苜蓿植株生长性状
6304 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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的方差分析。
表 3摇 根瘤菌菌株、土壤及二者的相互作用对南苜蓿植株生长性状影响的方差分析
Table 3摇 ANOVA analysis of the growth of M. polymorpha affected by rhizobial strains,soil and their interactions
变量
Variable
菌株 Strain
F P
土壤 Soil
F P
土壤伊菌株 Soil伊Strain
F P
结瘤率 Nodulation rate 37. 80 <0. 01 1. 41 0. 25 4. 07 <0. 01
株高 Plant height 7. 96 <0. 01 4. 73 <0. 05 4. 42 <0. 01
干重 Dry weight 16. 32 <0. 01 38. 96 <0. 05 4. 48 <0. 01
含氮量 Nitrogen content 18. 09 <0. 01 2. 14 0. 13 7. 69 <0. 01
固氮酶活 Nitrogenase activity 4. 56 <0. 01 8. 71 <0. 05 2. 72 <0. 05
2. 1摇 根瘤菌菌株对南苜蓿生长性状的影响
通过均值分析,获得了接种根瘤菌菌株的南苜蓿的生长测定性状数据,详见表 4。 接种不同根瘤菌菌株
后结瘤率、地上部分株高、干重、茎叶含氮量和固氮酶活。 由表 3 获知,根瘤菌菌株对南苜蓿的结瘤数、株高、
干重和含氮量及固氮酶活影响均极显著(P<0. 01), 在 12 个供试菌株中,结瘤率较好的菌株是 SWF67523、
SWF67501、SWF67394 和 SWF67350,分别为 98. 41% 、97. 78% 、97. 50%和 96. 56% ,同处于一个统计分析显著
性子集与其他菌株具有显著性差异, SWF67409 略低,为 84. 59% ;对植株株高影响较显著的菌株是
SWF67523、SWF67409 和 SWF67394,分别使株高增加 40. 2% 、27. 3%和 25. 0% ;对植株干重影响较显著的菌
株依次是 SWF67409、SWF67523、SWF67394、HBU07001、SWF67450 及 SWF67456,其中菌株 SWF67409 相比空
白对照增产达到 106. 5% ,其他分别为 110. 5% 、100. 1% 、78. 3%和 74. 3%等;供试菌株对含氮量的影响也很
显著,菌株 SWF67409、SWF67523、SWF67394 的含氮量相比其他菌株较高,而菌株 HBU07001、SWF67450 仅次
之。 相关分析表明,固氮酶活与地上部分干重及总氮量几乎不存在线性相关,相关系数分别是 0. 044 和
0郾 0098.说明在进行高效根瘤菌筛选时,固氮酶活性只能作为一个参考指标,为菌株的固氮活性进行定性。
表 4摇 接种不同根瘤菌菌株后结瘤率、地上部分株高、干重、茎叶含氮量和固氮酶活
Table 4摇 Nodulation rate, plant height, Dry weight, and total nitrogen per plant inoculated with different rhizobial strains
菌株号
Strains
结瘤率
Nodulation rate
/ %
地上部分株高
Plant height
/ (cm /株)
地上部分干重
Dry weight
/ (mg /株)
总含氮量
Nitrogen content)
/ (mg /株)
固氮酶活(乙烯还原量)
Nitrogenase activity
/ (nmol·g-1·h-1)
SWF67523 98. 41依1. 59a 23. 27依1. 41a 74. 19依7. 75ab 17. 87依3. 31a 13. 55依3. 57a
SWF67501 97. 78依2. 22a 19. 88依0. 922b 53. 18依10. 22bcde 11. 24依2. 64cde 12. 58依2. 98b
SWF67524 51. 11依14. 20c 16. 65依0. 89cde 35. 11依4. 55e 5. 90依0. 86f 12. 33依4. 45b
SWF67350 96. 56依2. 29a 18. 56依0. 97bcd 47. 55依3. 19cde 8. 73依0. 61def 16. 86依2. 35c
SWF65100 53. 10依7. 22c 16. 06依0. 95de 41. 81依7. 09cde 7. 91依1. 31ef 16. 87依3. 72d
SWF67340 30. 47依2. 97d 16. 87依0. 74cde 41. 92依6. 34cde 8. 67依1. 54def 8. 44依3. 68e
SWF67409 84. 58依6. 18ab 21. 13依0. 62ab 76. 58依3. 89a 19. 20依1. 05ab 8. 27依3. 43e
SWF67437 21. 96依3. 95d 15. 20依0. 83e 38. 86依3. 07de 7. 02依0. 49ef 15. 50依3. 37f
SWF67450 70. 25依6. 41b 19. 84依0. 64b 61. 07依2. 96abcde 14. 59依0. 80abc 13. 54依3. 05a
SWF67456 78. 57依8. 25b 20. 14依2. 10b 55. 45依3. 91abcde 13. 77依2. 01bcd 19. 46依1. 72d
HBU07001 76. 25依4. 11b 18. 81依1. 44bc 64. 83依3. 97abcd 14. 77依1. 42abc 22. 62依0. 15g
SWF67394 97. 50依2. 22a 20. 74依1. 11b 66. 12依4. 25abc 17. 38依2. 39ab 14. 58依3. 35h
CK 28. 83依5. 12d 16. 60依0. 90cde 37. 08依3. 29e 6. 02依0. 90f 1. 53依0. 12k
摇 摇 根据 Tukey检验,不同的小写字母表示同一列不同处理,存在显著差异(P<0. 05)
从供试菌株对接种南苜蓿生长性状影响的统计分析总体来看,分离自南苜蓿的菌株 SWF67523、
SWF67409、SWF67394 表现优于其他菌株,说明与南苜蓿共生的根瘤菌菌株表现优于来源于其他宿主苜蓿种
类的菌株,这也说明根瘤菌的宿主专一性和对宿主以及对生态环境的适应性。 分离自山西大同紫花苜蓿的菌
7304摇 14 期 摇 摇 摇 刘晓云摇 等:南苜蓿高效共生根瘤菌土壤的筛选 摇
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株 HBU07001 和分离自云南楚雄紫花苜蓿的菌株 SWF67450 在提高植物干重和含氮量上,也优于其余菌株,
但其结瘤率不高,可能接种这两种菌株后,促进了土壤中根瘤菌的相互作用和土著根瘤菌的结瘤固氮作用,从
而增加了植物的生物量和含氮量,而按照菌剂生产的标准来看,根瘤菌的结瘤率是一个非常重要的指标,因此
这两种菌株不能单独作为根瘤菌菌剂的菌株而进行生产。
2. 2摇 根瘤菌菌株与土壤相互作用对南苜蓿生长性状的影响
接种根瘤菌后,不同的土壤类型对 12 株根瘤菌接种的南苜蓿植株的总体株高、干重影响是显著的,但对
植物的结瘤率和含氮量影响不显著(P>0. 05),见表 3,说明根瘤菌菌株与这 3 种土壤具有相似的亲和力,这 3
种土壤均适合根瘤菌的繁殖和生长,并普遍提高了植物的氮素含量,但同一菌株在不同土壤类型中干重的表
现有差异,由表 5 接种不同根瘤菌菌株后在 3 种土壤上生长的南苜蓿地上部分的干重,及图 1 可知,在同一菌
株接种的条件下,3 种土壤中生长的植物的干重表现具有显著差异,如接种菌株 SWF67523 后,植物干重提高
最多的是在平原镇域土壤上,为 122. 6% ,与其他两种土壤具有显著差异(分别为 105. 6%和 67. 07% );而接
种菌株 SWF67409 后,植物干重提高的最多的也是在平原镇域土壤为 178. 5% ,在平原镇玉是 84. 1% ,弄璋镇
为 78. 0% ;菌株 SWF67394 也不例外,其他菌株大多数也是在平原镇域土壤获得的植物干重与平原镇玉持平
或高于其他两个类型的土壤,说明土壤与菌株具有交互作用,统计结果也说明土壤与菌株具有交互影响。
由 3 种土壤的氮磷钾和有机质含量水平来看(表 2),平原镇域和平原镇玉营养物质含量都略高于或接近
弄璋镇,而有效钾的含量明显高于弄璋镇土壤,尤以平原镇域土壤含有效钾最高,明显高于其他 2 种土壤,钾
能加速植物对 CO2的同化过程,能促进碳水化合物的转移、蛋白质的合成和细胞的分裂,如果植物缺钾,根系
生长受阻碍,叶片的发育也遭到抑制。 而本研究中,接种根瘤菌后,植物的干重普遍在平原镇域土壤得到提高
最多,可能与钾促使细胞分裂和促进生物物质合成有关[12]。
表 5摇 接种不同根瘤菌菌株后在 3 种土壤上生长的南苜蓿地上部分的干重
Table 5摇 Dry weight obtained in three soil sources per plant inoculated withdifferent rhizobial strains
菌株编号 Strains
不同土壤来源的植株干重值(mg /株)
弄璋镇 平原镇玉 平原镇域
SWF67523 60. 53 ±3. 36abc 59. 08 ±4. 66ab 103. 00 ±8. 15a
SWF67501 30. 43 ±1. 54fg 38. 08 ±6. 2bc 91. 03 ±11. 1ab
SWF67524 26. 97 ±7. 66fg 31. 77 ±6. 95bc 46. 59 ±6. 09d
SWF67350 39. 8 ±3. 5defg 52. 78 ±4. 91abc 50. 05 ±6. 26cd
SWF65100 21. 65 ±3. 52g 39. 27 ±7. 98bc 64. 52 ±10. 23abcd
SWF67340 24. 96 ±4. 18efg 55. 42 ±8. 8abc 45. 38 ±12. 11d
SWF67409 64. 49 ±1. 42abc 80. 04 ±5. 38a 85. 21 ±4. 85abc
SWF66437 31. 87 ±2. 96efg 35. 32 ±1. 54de 49. 39 ±4. 00cd
SWF67450 51. 42 ±0. 26bcde 67. 26 ±2. 95a 64. 52 ±4. 97abcd
SWF67456 43. 6 ±4. 73cdef 54. 73 ±2. 04abc 68. 01 ±2. 77abc
HBU07001 52. 32 ±0. 78bcd 71. 21 ±3. 28a 70. 97 ±7. 79abcd
SWF67394 57. 39 ±8. 68bcd 68. 20 ±7. 51a 72. 77 ±4. 85abc
对照 CK 36. 23 ±4. 6defg 28. 74 ±4. 80c 46. 27 ±2. 84d
摇 摇 根据 Tukey检验,不同的小写字母表示同一列不同处理,存在显著差异(P<0. 05)
3摇 讨论与结论
3. 1摇 筛选高效菌株基质的选择
南苜蓿适宜在亚热带及热带地区种植,但在南苜蓿的种植推广中发现,一些热带和亚热带地区不能很好
地种植南苜蓿,尤其是云南德宏州的盈江县,该地区普遍养殖水牛,水牛奶因其奶品质接近人奶,蛋白质及乳
脂率含量均较高,被誉为“奶中之王冶,水牛养殖已成为当地新近发展的一个产业[13鄄14],但由于缺乏提高蛋白
质含量的粗饲料———苜蓿,其奶品质的提高比较困难,因此盈江县对于南苜蓿的需求十分迫切。 南苜蓿是豆
8304 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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菌株 StrainsS
WF6
7523
SWF
6750
1
SWF
6752
4
SWF
6735
0
SWF
6710
0
SWF
6734
0
SWF
6740
9
SWF
6743
7
SWF
6745
0
SWF
6745
6
SWF
6739
4
对照
C
K
120
100
80
60
40
20
0
南苜
蓿植
株干
重均
值/
(
mg/株
)
M.po
lymo
rpha
?s sh
oot d
ry we
ight
弄璋镇
平原镇
平原镇
HBU
0700
1
图 1摇 3 种不同类型的土壤接种不同的根瘤菌菌株对植物干重的影响
Fig. 1摇 The effects of Alfalfa plant (M. polymorpha) Dry weight by inoculating different rhizobial strains in three distinct soils
科植物, 豆科植物的大面积栽培需要人工接种根瘤菌,陈文新院士也多提到,在一个地区, 如果从未种植过
或 5 a以上没有种过某种豆科植物, 则土壤中很难有与该种豆科植物相匹配的根瘤菌[15], 因此在少施氮肥
的条件下,如果没有有效的共生根瘤菌进行结瘤固氮提供给植物营养,植物很难在该地定植成功。 南苜蓿推
广地多属没有种植过南苜蓿的土壤,因此本研究选择盈江县土壤作为南苜蓿共生高效根瘤菌筛选的土壤基
质,旨在以自然土壤条件为筛选土壤基质,得到能够快速应用当地土壤的高效根瘤菌菌株,因此土壤未进行灭
菌处理。 未进行灭菌的土壤,接种的根瘤菌可能受到土壤中土著根瘤菌等生物因子的影响,但只有在自然条
件下,才能根据接种根瘤菌对植物的实际促进作用来准确选取竞争结瘤能力比土著菌强的菌株,本研究也将
继续对接种根瘤菌的占瘤率进行研究,分析在其他生物因子存在的情况下,接种根瘤菌菌株的共生性。 以往
的研究,将土壤进行灭菌,当进行大田试验时,实验室筛选的根瘤菌生长环境与自然土壤条件差异太大,以至
于存在筛选的菌株竞争结瘤能力逊于土著根瘤菌,使研究和生产脱节,而 Bosworth 的研究[16]就说明了这
一点。
3. 2摇 来源于原宿主原土壤环境的根瘤菌菌株具有较强的竞争能力
苜蓿根瘤菌一般都具有较强的宿主专一性,所以本研究采用分离自云南楚雄的南苜蓿根瘤菌和来自推广
地盈江分离的南苜蓿根瘤菌,并同时采用分离自紫花苜蓿和天蓝苜蓿的根瘤菌菌株对南苜蓿的共生高效根瘤
菌进行土壤筛选研究,旨在筛选高效固氮根瘤菌菌株,并同时揭示来源于其宿主的根瘤菌、其他宿主的根瘤
菌、土著根瘤菌与土壤和宿主之间的关系。 通过该研究发现接种菌株 SWF67523 的南苜蓿的生长指标总体较
为突出,该菌株是来自于盈江土壤生长的南苜蓿的菌株,是由土壤中的土著根瘤菌与植物结瘤而形成的,其本
源来自于生长在推广地的土壤上的南苜蓿根瘤,而 SWF67524 与 SWF67523 来源相同,但其测试各指标均较
低,说明土著菌经过筛选后,是可以筛选到高效菌株的,通过接种,使其具有种群的优势,从而具有较强的竞争
结瘤能力,菌株的竞争结瘤能力是接种成功的关键[17鄄18],钟文文等[19]也利用分子标记 cel B 基因从土著根瘤
菌中筛选出与盛世苜蓿品种相匹配的有效性高、竞争性强的高效苜蓿根瘤菌株。 在该研究中,菌株
SWF67523 的接种效果要好于来自于楚雄的南苜蓿根瘤菌菌株,也好于分离自紫花和天蓝苜蓿的根瘤菌菌
株,说明其与其原宿主具有较好的亲和性,并能很好地适应当地的土壤。 黄芳[20]的研究也说明了这一点,他
们发现同一大豆与根瘤菌组合在不同土壤中的产量差异显著,推测接种根瘤菌菌剂效果不明显很可能是由于
研究者忽略了土壤对于菌株的生长适应性。
3. 3摇 土壤养分与根瘤菌接种效果之间的关系
土壤的磷和钾的含量对根瘤菌的结瘤和结瘤植物的生长都非常重要,苗淑杰等[21]的研究表明,磷和根瘤
9304摇 14 期 摇 摇 摇 刘晓云摇 等:南苜蓿高效共生根瘤菌土壤的筛选 摇
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菌对大豆生长和结瘤形成有交互作用,低磷明显抑制根瘤原基发育形成根瘤,进而减少了低磷处理形成的大
豆根瘤数量,也减少根瘤的生物量;增加适宜的磷浓度,可增加植株生长量、根瘤数、根瘤干重、固氮活性,而氮
积累量均随磷浓度增加而显著增加[22]。 蒙炎成[23]等人研究了在广西喀斯特地区大豆接种根瘤菌与施钾对
生物生产效率的影响,发现两者都能增加大豆的有效分枝, 提高有效荚百分率和大豆生物生产效率,接种根
瘤菌同时施钾效果更好,接种根瘤菌配合施钾肥增产幅度达到 23. 8% ,而氮含量高有时是抑制植物根瘤的
形成。
参照第二次全国土壤普查分级标准,所选择的土壤的有机质均为丰富,而平原镇玉的土壤的全氮为较丰
富,其他两个土壤为中等;速效磷均为较丰富,而速效钾只有平原镇域为中等,其他两个土壤为较缺。 根据这
个评价,可以看出平原镇域土壤是较适合根瘤菌生长的,在本研究中,接种根瘤菌在平原镇域土壤生长的苜蓿
干重大多数都较其他两个土壤为高, 说明根瘤菌促进植物生长与土壤因子密切相关。
此外,从接种南苜蓿的结瘤率来看,根瘤菌菌株与土壤也存在相互作用,但是,菌株的占瘤率可能与接种
植物的结瘤率存在差异,接种某种根瘤菌所获得的根瘤可能不是接种该菌株形成的,如接种菌株 HBU07001
和 SWF67450 后,南苜蓿结瘤率在 70%以上,而这两种菌株在结瘤试验中,与南苜蓿的结瘤率在 30%左右,因
此尚需要进行根瘤菌的分子标记研究来检测其占瘤率,考察接种根瘤菌在自然土壤中的竞争结瘤能力和结瘤
有效性,获得与南苜蓿共生的高效根瘤菌菌株。
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1404摇 14 期 摇 摇 摇 刘晓云摇 等:南苜蓿高效共生根瘤菌土壤的筛选 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 14 July,2011(Semimonthly)
CONTENTS
The sensitivity of Xiamen忆s three industrial sectors to land use changes HUANG Jing, CUI Shenghui, LI Fangyi, et al (3863)……
Desertification and change of landscape pattern in the Source Region of Yellow River
HU Guangyin, DONG Zhibao, LU Junfeng, et al (3872)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………
Comparison of ecological significance of landscape diversity changes in karst mountains: a case study of 4 typical karst area in
Guizhou Province LUO Guangjie, LI Yangbing,WANG Shijie,et al (3882)………………………………………………………
Analysis on urban heat island effect based on the dynamics of urban surface biophysical descriptors XU Hanqiu (3890)……………
Primary exploration on the ecological land use classification in Beijing TANG Xiumei,CHEN Baiming,LU Qingbin,et al (3902)……
Changes of spectral reflectance of Pinus koraiensis and Abies nephrolepis along altitudinal gradients in Changbai Mountain
FAN Xiuhua, LIU Weiguo, LU Wenmin, et al (3910)
……………
……………………………………………………………………………
Biomass allocation patterns and allometric models of Abies nephrolepis Maxim
WANG Jinsong, ZHANG Chunyu, FAN Xiuhua, et al (3918)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………
Niche analysis of dominant species of macrobenthic community at a tidal flat of Yushan Island
JIAO Haifeng, SHI Huixiong, YOU Zhongjie, et al (3928)
………………………………………
………………………………………………………………………
The influence of different food qualities on the energy budget and digestive tract morphology of Tree Sparrows passer montanus
YANG Zhihong, SHAO Shuli (3937)
………
………………………………………………………………………………………………
The response of ecosystem service values to ambient environment and its spatial scales in typical karst areas of northwest Guangxi,
China ZHANG Mingyang, WANG Kelin,LIU Huiyu,et al (3947)…………………………………………………………………
Root morphology characteristics under alternate furrow irrigation LI Caixia, SUN Jingsheng, ZHOU Xinguo, et al (3956)……………
Allelopathy of the root exudates from different resistant eggplants to verticillium wilt (Verticillium dahliae Kleb. )
ZHOU Baoli, CHEN Zhixia, DU Liang, et al (3964)
……………………
………………………………………………………………………………
Biological cycle and accumulation of lanthanum in the forage鄄mushroom鄄soil system
WENG Boqi,JIANG Zhaowei,WANG Yixiang, et al (3973)
……………………………………………………
………………………………………………………………………
Evaluation of soil loss and transportation load of adsorption N and P in Poyang Lake watershed
YU Jinxiang, ZHENG Bofu, LIU Yafei, et al (3980)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of soil resource availabilities on vertical distribution and dynamics of fine roots in a Caragana korshinskii plantation
SHI Jianwei, WANG Mengben, CHEN Jianwen,et al (3990)
…………
………………………………………………………………………
Effects of soil salinization on ammonia volatilization characteristics of urea and urea phosphate
LIANG Fei, TIAN Changyan (3999)
………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Distribution of marine bacteria and their environmental factors in Xiangshan Bay
YANG Jifang,WANG Haili, CHEN Fusheng, et al (4007)
………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Concentration of O3 at the atmospheric surface affects the changes characters of antioxidant enzyme activities in Triticum aestivum
WU Fangfang, ZHENG Youfei, WU Rongjun, et al (4019)
…
………………………………………………………………………
Effects of inhibitor and safener on enzyme activity and phenanthrene metabolism in root of tall fescue
GONG Shuaishuai, HAN Jin, GAO Yanzheng, et al (4027)
…………………………………
………………………………………………………………………
Screening of highly鄄effective rhizobial strains on Alfalfa (Medicago polymorpha) in soil
LIU Xiaoyun,GUO Zhenguo, LI Qiaoxian, et al (4034)
………………………………………………
……………………………………………………………………………
Geochemical evolution processes of soil major elements in the forest鄄dominated Jinshui River Basin, the upper Hanjiang River
HE Wenming, ZHOU Jie, ZHANG Changsheng, et al (4042)
………
……………………………………………………………………
Integrating geographic features and weather data for methodology of rasterizing spring maize growth stages
LIU Qin,YAN Changrong, MEI Xurong, et al (4056)
……………………………
………………………………………………………………………………
A model for predicting flowering date and external quality of cut tulip in solar greenhouse
LI Gang,CHEN Yaru,DAI Jianfeng,et al (4062)
……………………………………………
……………………………………………………………………………………
Moisture effect analysis of pumpkin and oil sunflower intercropping in semi鄄arid area of northwest Hebei Province
HUANG Wei,ZHANG Junhua,LI Wenhong,et al (4072)
……………………
…………………………………………………………………………
Review and Monograph
Theoretical backgrounds and recent advances in avian molecular phylogeography DONG Lu, ZHANG Yanyun (4082)………………
A review on spatial attributes of nature reserves and optimal site鄄selection methods WANG Yicheng (4094)…………………………
Human activities are the principle cause of biotic homogenization CHEN Guoqi, QIANG Sheng (4107)………………………………
Factors influencing the occurrence of Ophiocordyceps sinensis ZHANG Guren, YU Junfeng, WU Guangguo, et al (4117)……………
Molecular detection of diversity of methanogens and methanotrophs in natural wetland soil SHE Chenxing, TONG Chuan (4126)……
Scientific Note
Soil quality assessment of continuous cropping cotton fields for different years in a typical oasis in the upper reaches of the Tarim
River GONG Lu, ZHANG Haifeng, L譈 Guanghui, et al (4136)…………………………………………………………………
Dynamics of microbial biomass during litter decomposition in the alpine forest
ZHOU Xiaoqing, WU Fuzhong, YANG Wanqin, et al (4144)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………
The aerodynamic roughness length of biologicalsoil crusts:a case study of Gurbantunggut Desert
WANG Xueqin, ZHANG Yuanming, ZHANG Weimin, et al (4153)
………………………………………
………………………………………………………………
Differences among population quantities and community structures of pests and their natural enemies in tea gardens of different
altitudes KE Shengbing, DANG Fenghua, BI Shoudong, et al (4161)……………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 14 期摇 (2011 年 7 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 14摇 2011
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