全 文 ：书第 46 卷 第 10 期
2 0 1 0 年 10 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 46，No. 10
Oct.，2 0 1 0
海南岛热带木本豆科植物根瘤菌的溶磷作用
焦如珍 彭玉红
(中国林业科学研究院林业研究所 北京 100091)
摘 要: 对 23 株从海南尖峰岭自然保护区分离出的木本豆科植物根瘤菌及 1 株热带根瘤菌标准菌株进行溶磷
圈定性试验及溶磷定量试验。结果表明:在以无机磷 Ca3(PO4)2 为唯一磷源的培养基内，有 22 株产生明显的溶磷
圈;以 Ca3(PO4)2 为唯一磷源的培养液中有效磷含量超过平均值 219. 13 mg·L
－ 1的菌株有 9 株:caf 333，caf 443，
caf 336，caf 278，caf 344，caf 444，caf 276，caf 436 和 caf 341，溶磷能力最弱和最强的菌株分别为 caf 438 和
caf 341，其培养液中的有效磷含量与对照相比分别增加了 0. 80 和 628. 57 mg·L － 1;同一宿主、同一属种的根瘤菌不
同菌株之间溶磷能力相差巨大;在以卵磷脂作为唯一磷源的培养基内，24 株试验菌株均未出现溶磷圈。
关键词: 木本豆科植物;根瘤菌;溶磷圈;溶磷能力;有效磷含量
中图分类号:Q143 + . 2 文献标识码:A 文章编号:1001 － 7488(2010)10 － 0001 － 05
收稿日期:2009 － 12 － 01;修回日期:2010 － 05 － 05。
基金项目:国家科技基础条件平台项目“林业微生物菌种资源标准化整理、整合及共享试点”子项目(2005DKA21207);国家科技支撑课
题“高效好氧发酵菌和耐储存、高效能的微生物功能菌技术的研究集成”(2006BAD07A13 － 3)。
Phosphate Solubilization by Rhizobia Isolated from Woody Legume Plants in Hainan Island
Jiao Ruzhen Peng Yuhong
(Research Institute of Forestry，CAF Beijing 100091)
Abstract: In this experiment，solubilization of inorganic phosphorus and organic phosphorus by standard strain CGMCC
1. 2540T of Rhizobium tropici Martinez-Romero et al. and 23 rhizobia strains，which were isolated from woody legume
plants in the Jianfengling Nature Reserve，Hainan Province，was investigated. By a qualitative test of phosphorus-
solubilized halo，and quantitative test of content of available P in the medium with inorganic phosphorus of Ca3(PO4)2 as
the sole source of phosphorus，twenty-two strains were demonstrated to produce the phosphorus-solubilized halo，and there
were significant differences in the diameter ratio between the halo and colony. The strains that produced the available
phosphorus in the medium to be more than 219. 13 mg·L － 1 included 9 strains of caf 333，caf 443，caf 336，caf 278，
caf 344，caf 444，caf 276，caf 436 and caf 341. The strain of caf 438 had the weakest capacity of phosphorus-solubilized
while caf 341 had the strongest capacity to increase the available phosphorus in the medium，respectively by 0. 80 mg·L － 1
and 628. 57 mg·L － 1 . Different strains of same species which were isolated from the same host showed significantly
different capacity of phosphorus-solubilized. In the medium which lecithin was used as the sole source of phosphorus，all
24 strains tested did not displayed any phosphorus-solubilized halo.
Key words: tree legume;rhizobia;phosphorus-solubilized halo;phosphate solubilization;content of available P
磷是植物必需的主要营养元素之一。我国土壤
中的总磷含量相当可观，但 95%以上以稳定的铝硅
酸盐和磷灰石等无效形式存在(陈延伟等，1960)，
植物很难直接利用。因此绝大多数农作物及林木都
要追施磷肥。目前主要施用的速效磷肥生产成本
高、能耗大，还会出现大量的环境污染物，且施肥当
年的利用率仅为 10% ～ 25%(张宝贵等，1998)。追
施磷肥后，一部分磷肥随雨水流入江河湖泊，造成水
体的富营养化，引起水质污染(李法云等，1997)，还
有一部分磷与土壤中的 Ca2 +，Fe2 +，Fe3 + 和 Al3 + 等
结合，形成难溶性磷酸盐(赵小蓉等，2001)，植物无
法吸收利用。提高磷的利用率一直是土壤学家关注
的问题。
微生物对土壤磷的转化和有效性影响很大
(Illmer et al.，1992;范丙全等，2004;Goldstein et al.，
1994)。大量研究证明:土壤中存在大量的微生物，
能够将植物难以吸收利用的磷转化为可吸收利用的
形态，具有这种能力的微生物称为解磷菌或溶磷菌
(phosphate-solublizing microorganisms，PSM) (张毅
民等，2006;Sahu et al.，2002;金术超等，2006;陆俊
林 业 科 学 46 卷
锟等，2009;范丙全等，2002)。解磷微生物制剂施
入土壤后与土著菌株进行竞争时往往处于劣势，降
低了解磷效果。根瘤菌与共生植物形成特定的结
构———根瘤，从而使根瘤菌与其他解磷菌或溶磷菌
相比在生存能力、竞争能力上具有得天独厚的优势。
目前研究主要集中在根瘤菌与豆科植物共生固氮关
系方面，而对根瘤菌解磷能力的研究较少。木本豆
科植物大部分生活在我国的热带和亚热带地区，该
地区有效磷缺乏，是制约林木生长的关键因子之一
(陈竑竣等，1996;孙启武等，2003)。本研究对根瘤
菌进行溶磷圈定性试验和溶磷定量试验，筛选出具
有较强溶磷能力的根瘤菌菌株。
1 材料与方法
1. 1 菌株来源
本研究所用 23 株菌都是从海南岛热带尖峰岭
自然保护区木本豆科植物根瘤中分离，菌株编号、学
名、共生宿主植物等信息参见表 1。热带根瘤菌
(Rhizobium tropici)标准菌株 CGMCC 1. 2540T 从中
国科学院微生物菌种保藏管理中心购买。
表 1 试验菌株信息
Tab. 1 Information of the test strains
编号 No.
菌株
Strain
GenBank 序列号
Sequence of GenBanK
宿主 Host
caf 224 Rhizobium tropici EU399914 长眉红豆 Ormosia balansae
caf 225 Rhizobium tropici EU399915 长眉红豆 Ormosia balansae
caf 226 Rhizobium tropici EU399916 长眉红豆 Ormosia balansae
caf 254 Ensifer mexicanum FJ405372 墨西哥丁香 Gliricidia sepium
caf 276 Rhizobium tropici. EU399919 葫芦茶 Desmodium triquetrum
caf 278 Rhizobium tropici FJ405373 葫芦茶 Desmodium triquetrum
caf 279 Rhizobium tropici EU399920 葫芦茶 Desmodium triquetrum
caf 333 Rhizobium tropici EU399924 假地豆 Desmodium heterocarpon
caf 336 Rhizobium tropici EU399925 假地豆 Desmodium heterocarpon
caf 341 Rhizobium tropici FJ405375 野青树 Indigofera suffruticosa
caf 344 Rhizobium tropici FJ405376 野青树 Indigofera suffruticosa
caf 414 Rhizobium tropici EU399928 荔枝叶红豆 Ormosia semicastrata
caf 415 Rhizobium tropici EU399929 荔枝叶红豆 Ormosia semicastrata
caf 416 Rhizobium tropici EU399930 荔枝叶红豆 Ormosia semicastrata
caf 420 Burkholderia sp. EU399931 藤檀 Dalbergia hancei
caf 436 Rhizobium tropici FJ405378 马占相思 Acacia mangium
caf 438 Rhizobium tropici EU399935 马占相思 Acacia mangium
caf 439 Rhizobium tropici FJ405380 马占相思 Acacia mangium
caf 440 Rhizobium tropici FJ405381 马占相思 Acacia mangium
caf 443 Rhizobium tropici FJ405382 马占相思 Acacia mangium
caf 444 Rhizobium tropici FJ405383 马占相思 Acacia mangium
caf 446 Rhizobium tropici FJ405384 马占相思 Acacia mangium
caf 448 Rhizobium rhizogenes FJ405385
CGMCC 1. 2540T Rhizobium tropici 格木 Erythrophleum fordii.
1. 2 培养基制作
1)斜面培养基根瘤菌琼脂 － 1 的制作方法参见
周宇光(2007)。用于根瘤菌的培养、活化及保藏。
2)无机磷细菌筛选培养基(PKO 无机磷培养
基)的制作方法参见李阜棣等(1996)。用于根瘤菌
溶解无机磷 － Ca3(PO4)2 定性试验，筛选溶解无机
磷的菌株。
3)有机磷细菌筛选培养基的制作方法参见李
阜棣等(1996)。该培养基以蛋黄卵磷脂为唯一磷
源，用于根瘤菌溶解有机磷 －卵磷脂的定性试验，筛
选出溶解有机磷的菌株。
4)摇瓶培养基的制作方法参见郑传进等
(2002)。该培养基以 Ca3(PO4)2为唯一磷源，测定
培养液中有效磷含量，定量推断试验菌株的溶磷
能力。
1. 3 溶磷根瘤菌菌株筛选
首先将所有试验菌株在根瘤菌琼脂 － 1 培养基
上活化 3 次，然后分别接种在无机、有机磷细菌筛选
培养基上，每个培养基平板用十字法分为 4 个区域，
每个区域中心位置分布 1 个接种点，每个菌株 1 个
平板 4 个接种点，培养 4 天后，检查菌落及溶磷圈的
大小，计算出菌落溶磷透明圈直径与菌落直径的比
值。比值越大，溶磷能力越强，比值越小，溶磷能力
越弱，比值范围为 1 ～ ∞，比值为 l 表示菌落无溶磷
2
第 10 期 焦如珍等:海南岛热带木本豆科植物根瘤菌的溶磷作用
能力(田宏等，2004)。
1. 4 溶磷根瘤菌溶磷能力测定
将形成溶磷圈的菌株接种在灭菌的摇瓶培养基
中，每个菌株接种 3 瓶，28 ℃160 r·min － 1摇床培养 7
天，10 000 r·min － 1离心 18 min，取 0. 1 mL 上清液定
容至 50 mL 容量瓶，适当稀释后，利用钼锑抗比色法
测定并计算出培养液中有效磷含量(李阜棣等，
1996;焦如珍等，2005)。
1. 5 数据处理
采用 Excel 和 Spss16. 0 统计软件进行统计
分析。
2 结果与分析
2. 1 溶磷菌株筛选
在 PKO 无机磷培养基上，24 株供试根瘤菌菌株
中，除 caf 254 和 CGMCC1. 2540T 不能形成溶磷圈外，
其余 22 株均能形成溶磷圈，说明他们具有溶解无效
磷 Ca3(PO4)2 的作用。在有机磷 －卵磷脂为唯一磷
源的培养基上，24 株试验菌株均不能形成溶磷的透
明圈，说明 24 株供试菌株均不能溶解卵磷脂。
表 2 是溶磷圈与菌落直径的比值(表内数据为
3 个重复的平均值)。由表 2 可以看出 22 个供试根
瘤菌株能溶解 Ca3(PO4)2，但不能溶解有机磷 － 卵
磷脂;caf 254 和 CGMCC1. 2540T 既不能溶解无机磷
Ca3(PO4)2，也不能溶解有机磷 － 卵磷脂。除了 2
个不能溶解无机磷 Ca3 (PO4)2 的菌株 caf254 和
CGMCC1. 2540T 外，其余 22 个菌株溶磷圈直径与菌
落直径比值由小到大排列为 caf 448，caf 279，caf
225，caf 416，caf 336，caf 443，caf 438，caf 333，caf
439，caf 444，caf224，caf 440，caf 226，caf 420，caf
344，caf 278，caf 414，caf 341，caf 436，caf 415，caf 276
和 caf 446。
表 2 菌株溶磷圈直径与菌落直径比值
Tab. 2 The diameter proportion of phosphorus － solubilized against the colony
菌株
Strain
无机磷
Inorganic phosphorus
有机磷
Organic phosphorus
菌株
Strain
无机磷
Inorganic phosphorus
有机磷
Organic phosphorus
caf 224 1. 429 1. 000 caf 416 1. 249 1. 000
caf 225 1. 230 1. 000 caf 420 1. 543 1. 000
caf 226 1. 529 1. 000 caf 436 1. 743 1. 000
caf 276 1. 880 1. 000 caf 438 1. 398 1. 000
caf 278 1. 610 1. 000 caf 439 1. 422 1. 000
caf 279 1. 219 1. 000 caf 440 1. 505 1. 000
caf 333 1. 417 1. 000 caf 443 1. 391 1. 000
caf 336 1. 358 1. 000 caf 444 1. 427 1. 000
caf 341 1. 630 1. 000 caf 446 2. 037 1. 000
caf 344 1. 596 1. 000 caf 448 1. 200 1. 000
caf 414 1. 611 1. 000 caf 254 1. 000 1. 000
caf 415 1. 854 1. 000 CGMCC1. 2540T 1. 000 1. 000
2. 2 根瘤菌培养液有效磷含量
对菌株溶磷圈直径与菌落直径比值大于 1. 000
的菌株做溶磷能力测定。由于有机磷培养基溶磷圈
直径与菌落直径比值均为 1. 000，24 株供试菌株均
未出现溶磷圈，因此未做溶解有机磷能力测定。利
用分光光度计测定以无机磷 Ca3(PO4)2 为唯一磷
源的根瘤菌培养液有效磷含量，数据为同一菌株的
3 个摇瓶的平均值。表 3 为供试菌株有效磷含量。
从表 3 可以看出:22 个菌株培养液中有效磷含
量均高于 CK，这 22 个菌株培养液有效磷含量均值
为 219. 13 mg·L － 1，其中高于平均值的菌株有
caf 333，caf 443，caf 336，caf 278，caf 344，caf 444，caf
276，caf 436 和 caf 341;溶磷能力最弱的 caf 438 和
最强的 caf 341 培养液有效磷含量与对照相比分别
增加 0. 80 和 628. 57 mg·L － 1，后者是前者的 786 倍。
24 株供试菌株中除了菌株 caf 254，caf 448 和caf 420
外，其他 21 株供试菌株均为热带根瘤菌的不同菌
株，但它们在以无机磷 Ca3(PO4)2 为唯一磷源的摇
瓶培养液中有效磷含量却差异很大，其中热带根瘤
菌 标 准 菌 株 CGMCC 1. 2540T 不 溶 解 无 机 磷
Ca3(PO4)2，溶 解 Ca3 (PO4)2 能 力 最 强 的 菌 株
caf 341 其 培 养 液 有 效 磷 含 量 可 达 到 629. 63
mg·L － 1，溶解 Ca3(PO4)2 能力较强的菌株 caf 438
其培养液有效磷含量仅为 1. 86 mg·L － 1，这说明同
种不同株之间溶磷能力差异显著。
从图 1 可 以 看 出:不 论 宿 主 是 长 眉 红 豆
(Ormosia balansae)、葫芦茶(Desmodium triquetrum)
还是马占相思(Acacia mangium)，同一共生宿主不
3
林 业 科 学 46 卷
表 3 以无机磷 Ca3(PO4)2 为唯一磷源的根瘤菌培养液有效磷含量
①
Tab. 3 Content of available P of the rhizobia culture with Ca3(PO4)2 as only P source mg·L
－ 1
培养液
Nutrient solution
有效磷含量
Content of available P
培养液
Nutrient solution
有效磷含量
Content of available P
培养液
Nutrient solution
有效磷含量
Content of available P
CK 1. 06 a caf 279 101. 69 e caf 336 403. 01 l
caf 438 1. 86 a caf 420 110. 07 e caf 278 421. 85 m
caf 226 2. 51 a caf 446 126. 80 f caf 344 426. 87 m
caf 224 13. 81b caf 439 139. 36 g caf 444 499. 31 n
caf 415 14. 44 b caf 440 170. 75 h caf 276 528. 56 o
caf 225 22. 18 b caf 420 202. 13 i caf 436 585. 06 p
caf 416 45. 20 c caf 333 239. 79 j caf 341 629. 63 q
caf 448 89. 14 d caf 443 264. 90 k
①有效磷含量间不同小写字母表示在 α = 0. 05 水平上差异显著;CK 为未接种的培养液。The different lower case letters mean significant
difference at 0. 05 level among the available P contents;CK is uninoculated nutrient solution.
同菌株之间溶磷能力相差巨大，其中来自马占相思的
caf436 和 caf438 其培养液中的有效磷含量与对照相
比，分别增加了 584 和 0. 80 mg·L － 1，说明相同寄主、
相同种的不同根瘤菌菌株间溶磷能力差异显著。
图 1 3 种宿主不同菌株培养液有效磷含量
Fig. 1 Content of available P of the different strains culture from 3 hosts
2. 3 相关性分析
表 2 中不同根瘤菌溶磷圈直径与菌落直径比值
与表 3 中不同菌株根瘤菌培养液有效磷含量的变化
规律并不完全一致，为此进行了相关性分析，结果如
表 4。从表 4 可以看出，根瘤菌溶磷圈直径与菌落
直径比值与相应菌株培养液的有效磷含量密切相
关。从而验证了溶磷圈直径与菌落直径比值可作为
根瘤菌是否溶磷以及溶磷能力强弱的定性指标。
表 4 菌株、溶磷圈直径与菌落直径的比值、培养液有效磷含量相关性
Tab. 4 Correlation among the strains，the diameter ratio of the halo and colonys
and the contents of available P
项目 Item
溶磷圈直径与菌落直径的比值
The diameter ratio between the halo and colony
有效磷含量
Available P content
菌株 Strain 0. 367± 0. 002 0. 959± 0. 000
溶磷圈直径与菌落直径的比值
The diameter ratio between the halo and colony
1 0. 339± 0. 004
有效磷含量
Available P content 0. 339
± 0. 004 1
3 结论与讨论
从海南尖峰岭自然保护区 9 种木本豆科植物根
瘤上分离的 23 株根瘤菌中有 22 株可以分解无机磷
Ca3(PO4)2。
24 株供试菌株均不能转化有机磷 －卵磷脂，但
土壤有机磷包括植酸、核酸、磷脂、磷蛋白、糖脂和磷
酸盐等多种化合物(黄宇等，2008)，在土壤中是否
4
第 10 期 焦如珍等:海南岛热带木本豆科植物根瘤菌的溶磷作用
能溶解其他有机磷成分有待进一步研究。
筛选出的溶解无机磷 Ca3(PO4)2 能力较强的
菌株有 caf 333，caf 443，caf 336，caf 278，caf 344，caf
444，caf 276，caf 436 和 caf 341。溶磷微生物溶解难
溶性磷酸盐的能力主要受菌株自身特性的影响，也
与培养条件有关。培养基中碳源 (赵小蓉等，
2002);Narsian et al.，2000;王光华等，2003)、氮源
(赵小蓉等，2002);Illmer et al.，1992;王光华等，
2004)、无机盐(Beever et al.，1980)等都是影响溶磷
菌溶解难溶性磷酸盐能力的因素，本研究得到的仅
为实验室特定培养基条件下的测定结果，是否具有
较好的田间溶磷效果，需进一步试验验证。
根瘤菌菌株溶磷能力与共生宿主无关，菌株 caf
436，caf 438，caf 439，caf 440，caf 443，caf 444 和 caf
446 的共生宿主均为马占相思，但其培养液中有效
磷含 量 分 别 为 585. 06，1. 856，139. 36，170. 75，
264. 9，499. 31 和 126. 8 mg·L － 1，不同菌株之间差异
显著。
同一属种不同菌株的根瘤菌，其菌株溶磷能力
差异巨大。 caf 224，caf 225，caf 226，caf 276，caf
278，caf 279，caf 333，caf 334，caf 336，caf 341，caf
344，caf 414，caf 415，caf 416，caf 436，caf 438，caf
439，caf 440，caf 443，caf 444，caf 446 和 CGMCC
1. 2540T 均为热带根瘤菌，但它们的培养液中有效
磷含量差异显著。
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(责任编辑 于静娴)
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