全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2005) 04-0287-05
紫花苜蓿根瘤菌种子处理剂的研究
韦革宏,朱毓华,万晓红,杨雪颖
(西北农林科技大学生命科学学院 西北农林科技大学微生物研究中心,陕西杨凌 712100)
摘要: 研究不同拌种处理对紫花苜蓿(M edicago sativa)的影响, 结果表明: 室内与室外盆栽发芽结果基本一致, 发芽率
都没有明显提高; 在苜蓿分枝期拌种处理的结瘤数和鲜重都有不同程度的增加, 根瘤数量提高 21. 7%～232% , 鲜重增
加了 3. 7%～25. 4% , 光合速率和蒸腾速率略低于对照; 苜蓿种子处理剂活菌量( CFU m l- 1 )跟踪监测结果表明, S 型最
适合活菌保存, 在常温保存条件( 20～30℃)优于 4℃保存。
关键词: 紫花苜蓿; 根瘤菌; 拌种
中图分类号: S812; S154. 381　　文献标识码: A
Study of Rhizobia Seed Treatment Formulations for Alfalfa
WEI Ge-hong , ZHU Yu-hua, WAN Xiao-hong , YANG Xue-ying
( Col lege of Life Sciences , Research Center of M icrobiology, Northw es t A & F U nivers ity, Yangling , S han xi Province 712100, Ch ina)
Abstract: A study of the fo rmulat ions of alfalfa rhizobia seed dr essing w as conducted. Six gr oups of alfalfa
seeds w ere mixed w ith three differ ent t reatment formulat ions. The result show s that there has been no obvious
dif ference in germ inat ion rate betw een pot ted plants kept in or out of the experiment house. During the alfalfa
plants br anching period, their r oot nodule numbers per plant , w eight of resh plant , photosynthesis rate, tr an-
spiration rate, and water use ef ficiency w ere measured. Comparing alfalfa plants grow n from seed w ith or w ith-
out rhizobia tr eatment , w e found that the former produced mor e ro ot nodules and at tained higher f resh plant
w eight . T he number of roo t nodules w as r aised 21. 7%～232%, and the w eight of fresh plants increased by 3.
7%～25. 4% , w hile the pho to synthesis rate and the t ranspiration rate ar e lower than CK. T he CFU ml - 1 of
seed tr eatment fo rmulations w as monitored. Among the three seed treatment formulat ions, S formulat ion w as
the f it test fo r preserv at ion of liv e rhizobia. T he pr eserv ation temperatur e of 20～30℃ was bet ter than cold stor-
age of 4℃.
Key word: Al falfa; Rhizobia; Seed dressing
　　苜蓿作为一种优良饲草, 可以直接或间接为人类提
供食品, 改善环境; 根系共生的根瘤菌可固定大气中的
氮, 提高土壤肥力; 苜蓿作为水土保持植物, 可减少地面
径流,防止水土流失,改善生态环境。紫花苜蓿(Medica-
go sat iva)性喜温暖、耐寒、适应性广,营养丰富、蛋白质
含量高, 适口性好, 用作动物饲料, 可解决养殖业中蛋白
质饲料不足的问题[ 1～9]。牧草种子很小,自身携带的养分
少, 处于正常萌发状态的种子,对干旱、寒冷等不利播种
条件的抵抗能力相应较弱。所以采用种子处理技术进行
播种前处理,是增加出苗率、抗病虫害、提高牧草营养和
产量的一项重要措施[ 9]。本试验以研制适合紫花苜蓿品
种的生物种子处理剂为目的,研究不同拌种处理对紫花
苜蓿品种的发芽率、生物量、植株光合速率、蒸腾速率、结
瘤情况的影响,并对种子处理剂中活菌量( CFUml- 1 )进
行跟踪测定,为西北地区优质抗逆紫花苜蓿的配套栽培
技术研究及根瘤菌的应用提供科学依据。
1　材料与方法
1. 1　材料
1. 1. 1　紫花苜蓿(下简称苜蓿)种子　由西北农林科
技大学农学院提供
收稿日期: 2005-02-05; 修回日期: 2005-05-09
基金项目: 全国优秀博士学位论文作者基金( 200254)、教育部新世纪优秀人才支持计划( NCET -04-0953)、教育部回国人员基金和西北农林科
技大学拔尖人才支持计划。
作者简介: 韦革宏( 1969-) ,男,教授,博士,主要从事根瘤菌多样性及其应用研究, Em ail : weigehong@ yah oo. com. cn
第 13卷　第 4期
　Vo l. 13　 No . 4
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　　2005年　 12 月
　Dec. 　　2005
1. 1. 2　粘着剂　聚丙烯酰胺( P 型)、可溶性淀粉( A
型)和羧甲基纤维素钠( S型)。
1. 1. 3　丸衣材料　硅藻土。
1. 2　试验方法
1. 2. 1　根瘤菌菌剂制备　将供试根瘤菌菌株接种至
50 ml YMA 液体培养基中, 28℃摇床( 125 r / min)培
养 3 d, 求出其生长曲线, 取其对数生长期菌液, 在
3500 r/ m in 离心 30 min, 收集菌体, 加入 YMA 液体
培养基 30 ml, 混匀后备用。
1. 2. 2　处理剂制作和拌种　挑选大小均匀、饱满健康
的种子,用95%酒精淋洗, 再浸入 0. 1% HgCl 2溶液中
3 min,用无菌水冲洗 10次;将种子处理剂的各项非活
性成分用乙醚灭菌后,分别加入 5 ml浓缩菌悬液, 进
行拌种。根据前期结瘤实验( 22株菌×10种紫花苜蓿
品种)结果,以生物量、现瘤天数、瘤数和瘤重等指标为
依据筛选的 6个菌株拌种为最佳组合(表 1)。
表 1　试验设计
T able 1　Groupings o f rhizobial str ains and seeds
组合编号
Number of gr ou ping
菌株
St rain s
苜蓿品种
Breeds of al falfa
Ⅰ J 7 中苜一号( Zh ongmu No. 1)
Ⅱ J12 WL252HQ
Ⅲ J18 WL252HQ
Ⅳ J20 WL252HQ
Ⅴ J21 WL323HQ
Ⅵ J22 宁夏苜蓿( Ningxia)
　　注:下文中均以组合编号代替
Note: Grouping number is used in followin g text
1. 2. 3　包衣种子发芽率检测　以 6个组合和 3种种
子处理剂为实验因素,以未拌种种子为对照,共设 22
个处理,各重复 3次,每重复 30粒种子,随机排列。置
床时种子间距为 1 cm ,覆土 0. 5 cm, 充分喷湿土床, 在
20～30℃自然光照下培养。第 4 d 记录初次结果,每日
记录 1次至第 10 d [ 10]。
1. 2. 4　包衣种子盆栽试验　盆栽试验的种子处理剂
和根瘤菌接种方法同 1. 2. 2,试验设计见表 2。两种盆
栽土样(小麦的农田土记为“耕土”; 渭河沙土记为“沙
土”) , 处理剂型 S (其中 3 个处理剂中增加适量的
H2HPO 4记为 S′)为实验因素,共 15个处理。每处理 5
盆,每盆 15粒种子, 重复 5次,以未处理种子为对照。
置于移动大篷培养至 80 d(即分枝期时) , 用 CIRAS-1
型光合仪测定光合速率、蒸腾速率, 测定植株鲜重、干
重,记录根瘤数。
1. 2. 5　种子处理剂活菌量测定　经综合分析选取
J7、J18两株根瘤菌,制备种子处理剂,采用稀释平板
法测定初始活菌数量( CFUml- 1) ,并分别于第 2、3、4、
7、10、15 d跟踪测定。
表 2　供试材料盆栽试验
T able 2　T reatments of pot culture
编号
Num ber
处理
Tr eatm ents
I( CK) WL 252HQ(耕土 T ilth soil )
2 J20S-WL252HQ(耕土 T ilth soil )
3 J12S-WL252HQ(耕土 T ilth soil )
4 J18S-WL252HQ(耕土 T ilth soil )
5 J18S′-WL 252HQ(耕土 T ilth soil)
6( CK) WL 252HQ(沙土 Sandy soil )
7 J18S-WL252HQ(沙土 S andy soil )
8 J18S′-WL 252HQ(沙土 Sandy soil)
9( CK) 中苜一号(沙土 S andy soil )
10 J7S-中苜一号(沙土 Sandy soil)
11 J7S′-中苜一号(沙土 S andy soi l)
12( CK) 宁夏(耕土 T ilth soil )
13 J22S-宁夏(耕土 Tilth s oi l)
14( CK) WL 323HQ(耕土 T ilth soil )
15 J21S-WL323HQ(耕土 T ilth soil )
2　结果与分析
2. 1　种子处理剂与种子发芽率
表 3　处理后种子发芽率
Table 3　Results of g erminat ion r ate
处理
T reatments
发芽率 Germin at ion rate
均值% M ean 比 CK±%
S 61. 10GHgh -4. 47
Ⅰ P 50. 00
Ij -15. 57**
A 63. 33FGHfgh -2. 27
CK 65. 57FGfg -
S 93. 33ABab 3. 30**
Ⅱ P 17. 76
Ll -72. 40**
A 94. 43Aa 4. 43**
CK 90. 00ABCabc -
S 55. 57Ii -38. 86**
Ⅲ P 20. 00
Ll -74. 93**
A 38. 90Kk -56. 03**
CK 94. 43Aa -
S 94. 43Aa 0
Ⅳ P 91. 10
ABCabc -3. 23
A 17. 77Ll -75. 56**
CK 94. 43Aa -
S 81. 10Dd -4. 33
Ⅴ P 87. 77
Cc -1. 13
A 43. 33Kk -45. 60**
CK 88. 90BCbc -45. 60**
S 67. 77Ff -13. 33**
Ⅵ P 73. 33Ee -7. 77**
A 65. 00HIhi -21. 10**
CK 81. 10Dd -
　　注: ** 上标不同小写字母间差异显著( P < 0. 05) ,上标不同大写字
母间差异极显著( P< 0. 01)
Note: ** Signif icant diff erence at a 1% level; small letters on the
right shoulder show signif icant dif f erences ( P < 0. 05 ) ; capital let ter s
on th e right shoulder sh ow mos t sign ifican t dif f erences ( P< 0. 01) .
由表3分析可知,Ⅱ-A、Ⅳ-S 极显著高( P< 0. 01)
288 草　地　学　报 第 13卷
于其他处理, Ⅱ-P、Ⅲ-P、Ⅳ-A 极显著低于其他处理。
种子处理 P 在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ4个组合中发芽率显著降
低,处理剂 A 在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ4个组合中也使发芽率极
显著降低。相反,处理剂 S 在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ4个组合中
对发芽率无显著差异。在同一处理剂不同处理中,发芽
率差异显著。在处理剂 S中,Ⅱ组合的发芽率略高于对
照,Ⅳ组合的发芽率与对照相同;在处理剂 P 中, Ⅳ和
Ⅴ组合的发芽率与对照差异不显著;处理剂 A 中, Ⅱ
组合的发芽率极显著同于对照。因此,种子处理剂S 较
适合的组合为Ⅱ、Ⅲ; 处理剂 P 较适合的组合为Ⅳ、
Ⅴ;种子处理剂A 适合的组合为Ⅱ。综合分析, 种子处
理剂S 对发芽率没有明显影响,实用性较广。
2. 2　盆栽试验
2. 2. 1　种子发芽率、植株鲜重和根瘤数　由表 4 可
知,除了处理 15比对照 14略高外,其余处理的发芽率
均低于对照, 种子处理剂增大了自然状态下种子萌发
的阻力,在一定程度上影响了发芽率。在苜蓿生长后
期,除了处理 3、11、13、15的鲜重低于对照,其它处理
都明显优于对照, 说明拌种后苜蓿生长较好,且在沙土
中更适合其生长,鲜重增加了 3. 7%～25. 4%。就组合
Ⅲ所对应的 4、5、7、8 处理, 在种子处理剂中加入
K 2HPO 4可明显促进植株生长。
表 4　盆栽试验结果
T able 4　Results o f po t cultur e
处理编号
Num ber
光合速率
Photosynthesis r ate
(
mol·m-2·s-1)
蒸腾速率
T ranspirat ion r ate
( mmol·m-2·s-1)
水分利用率
Ef f iciency for w ater
ut iliz at ion( % )
鲜重
Weight of fresh
plant ( g)
根瘤数
Number of root
nodule(个)
发芽率
Germinat ion rate
( %)
1( CK) 11. 50 1. 37 0. 83 0. 232 40 77. 3
2 10. 80 1. 74* 0. 62 0. 385 53 45. 8
3 10. 17 1. 75* 0. 58 0. 149 40 56. 0
4 8. 27 1. 98* 0. 42 0. 338 53 73. 3
5 10. 97 1. 70* 0. 68 0. 427 39 74. 2
6( CK) 14. 20 1. 58 0. 89 0. 512 46 83. 6
7 7. 23* 1. 85 0. 39 0. 528 46 80. 5
8 11. 10* 2. 10 0. 53 0. 642 56 82. 3
9( CK) 16. 20 1. 95 0. 83 0. 457 28 90. 4
10 11. 23* 1. 67 0. 67 0. 544 93 86. 2
11 13. 80* 1. 94 0. 71 0. 445 60 88. 3
12( CK) 11. 27 1. 40 0. 81 0. 250 20 74. 7
13 7. 67* 1. 01* 0. 76 0. 211 12 42. 2
14( CK) 13. 17 2. 03 0. 65 0. 432 34 60. 0
15 14. 27 2. 02 0. 71 0. 234 68 63. 6
　　注: * 表示差异显著(P < 0. 05)
Note: * Signif icant diff erenct at a 5% level
　　拌种处理苜蓿根系较发达, 但其主根优势不明显,
主根和须根上都结有乳白或粉红色的大小不等的根
瘤。拌种处理的苜蓿结瘤数中处理 13瘤数低于对照
40%,处理 3、7的瘤数与对照相同,其余处理的根瘤数
量都明显增加, 提高幅度为 21. 7%～232%, 说明大多
数情况下种子处理剂中的根瘤菌起到了加速感染、增
加结瘤的作用。
2. 2. 2　植株光合速率和蒸腾速率　光合产物是作物
产量的主要组分,在决定作物生产力方面起着决定作用。
Nelson ( 1975)报道牧草产量的 90%～95%来源于光合
作用和同化作用产物。光合能力与产草量密切相关,因此
提高干物质产量的有效方法是选择光合作用能力强的品
系。净光合速率( PN)是反映牧草光合能力的一项重要指
标, 是决定干物质产量的重要因素。Cooper( 1970)指出
苜蓿依靠个体叶片光合速率将太阳能转化为干物质,整
株光合作用与产量高度相关[ 11]。Carlson( 1970)报道不
同苜蓿品种光合速率明显不同, 高产苜蓿具有较高茎叶
比重和净光合速率[ 12]。徐怀忠[ 13]等在试验证明播前用苜
蓿根瘤菌接种可提高出苗率、瘤数、鲜重, 有利于植株的
生长发育。王秉龙[ 14]等在紫花苜蓿根瘤菌接种效果试验
研究中说明接种根瘤菌可以提高苜蓿鲜草产量,各处理 3
年总产鲜草较对照增产4. 49～21. 9 t / hm2, 增产率为 3.
3%～16. 3%。
拌种处理对植株光合速率和蒸腾速率的影响中,
处理 15略高于对照,处理 7, 8, 10、11 和 13均显著低
于对照,处理 2、3、4、5略低于对照;处理 7, 8, 10, 11和
15的蒸腾速率与对照差异不显著,而处理 2, 3, 4, 5显
著高于对照, 处理 13显著低于对照。水分利用率是反
映植物与水分关系的指标表现植物节水与否。瞬时水
分利用率由光合速率/蒸腾速率求得,由数据分析可知
289第 4期 韦革宏等:紫花苜蓿根瘤菌种子处理剂的研究
拌种处理后植株瞬时水分利用率均在不同程度上小于
对照,说明拌种对提高水分的利用效率没有明显效果。
2. 3　处理剂活菌量的跟踪测定
从图 1分析可知,在常温条件下种子处理剂 S 对
J7和 J 18的活菌数量影响最小,即 S 型是常温保存条件
下最优的选择; 相反, 在 P 型中, J 7的活菌数量在第 2
d即降为 0, J 18在第 7d降为 0,说明 P 型不适合活菌的
保存。从图 2来看,冷藏条件下剂型 S 同样对 J 7的活
菌保存最为有利, J18的活菌数量在 4 d以内保持了一
个较高的水平, 相反 P 型和 A 型对 J7、J18的活菌保存
影响较大,在第 4 d 均降为 0。
图 1　常温保藏包衣剂 CFU 变化
F ig . 1　Var iation of CFU in normal temperatur e
图 2　冷藏条件包衣剂 CFU 变化
Fig. 2　Var iation of CFU in cold sto rag e
3　讨论与结论
3. 1　按不同组合制备苜蓿种子处理剂的发芽率试验,
结果表明大部分拌种后发芽率有所降低, 且发芽晚于
对照。同时筛选了适宜菌株存活的种子处理剂及保藏
温度,并已取得初步研究结果。S 型种子处理剂对供试
种子的发芽率无负面影响, 且保存活菌效果最好,为本
试验所筛选的优良配方。
3. 2　在种子处理剂中, 根瘤菌得到保护, 使活菌数在
几周内保持相当的数量,有利于豆科植物幼苗及早感
染根瘤菌形成根瘤,明显提高其幼苗结瘤率,增加单株
根瘤数,使幼苗能更早地从共生固氮体系中获得较多
的氮素,促进苗期生长,增加产草量。其次拌种接菌的
幼苗可以从处理剂中得到一些营养元素, 如试验中在
种子处理剂加入的 K 2HPO 4 ,可参与苜蓿的组织构成
和生理生化活动。很多研究表明,施加磷肥可增加叶片
和茎枝数目, 促进根系发育,同时有助于种子成熟。苜
蓿对钾的需求量较大, 缺钾时,氨基酸不能迅速合成蛋
白质,使蛋白质含量下降。
3. 4　从种子处理剂活菌量( CFU)的跟踪测定结果分
析可知, S 型种子处理剂常温保存适合根瘤菌较长时
间的存活,保存时间可达 10 d。
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