全 文 ：人工栽培条件下青海扁蓿豆属植物根瘤
及固氮特性研究
李玉玲 ,徐成体
(青海省畜牧兽医科学院 草原研究所 ,青海 西宁　810016)
　　摘要:研究了青海扁蓿豆属植物根瘤菌的形成 ,结果表明 ,扁蓿豆植物的根瘤是在幼苗第 1片真叶
展开后才开始出现 ,青海 3种扁蓿豆植物的根瘤均属快生型根瘤菌 ,根系在自然条件下容易结瘤 ,而且
结瘤数量多 ,主根上的根瘤占总瘤重的 23%,而侧根上的根瘤占 77%。因此 ,在改良建立人工草地防治
水土流失方面具有重要意义。
　　关键词:扁蓿豆属;根瘤菌;固氮特性
　　中图分类号:S 157.4;S 541　　文献标识码:A 　　文章编号:1009-5500(2007)03-0048-02
　　扁蓿豆(Melissi tus ruthenicus)为豆科扁蓿豆属多
年生草本 ,茎叶柔嫩 ,粗蛋白含量高 ,适口性好 ,耐寒 、
耐旱 、耐瘠薄 、耐践踏 ,是一种营养价值和产量较高的
优良牧草 ,且能与根瘤菌共生固氮 ,改良土壤结构 ,提
高土壤肥力 ,在改良草地 、建立人工草地 、防治水土流
失等方面具有重要意义。为探索扁蓿豆属植物共生固
氮的生理机制 ,充分发挥其潜在固氮作用 ,为提高共生
固氮效率和生产实践提供理论依据[ 1 ～ 3] , 于 2004 ～
2006年对人工驯化的青海扁蓿豆属的 3种扁蓿豆根
瘤的固氮特性进行了研究 ,现报道如下 。
1　材料和方法
1.1　试验地概况
　　试验在青海省畜牧兽医科学院草原研究所试验地
内进行 ,该地区位于西宁市北部 ,地理位置 N 36°43′,E
101°43′,海拔 2 295.2 m ,年均降水量 402.3 mm ,年蒸
发量 1 310.8 mm ,年均相对湿度 56%,全年日照时数
2 618.3 h ,无霜期 150 d , ≥0 ℃的年积温 2 723.2 ℃,
≥10 ℃年积温 2 230.5 ℃,土壤为栗钙土 ,偏碱性。
　　收稿日期:2006-10-30;修回日期:2007-03-20
　　基金项目:青海省科技厅项目“野生扁蓿豆草种的驯化及
栽培技术研究”(2005-N-148)
　　作者简介:李玉玲(1969-), 女 , 学士 , 副研究员 , 主要从事
草原有益微生物利用的研究。
1.2　根瘤样品采集
　　于适宜生育期采挖根瘤 ,采集根瘤时应注意根瘤
的完整性 ,并尽量多采集 。取部分根瘤用于测定乙炔
还原力 ,将其余根瘤冲洗干净 ,保存于装有硅胶的干燥
瓶中 ,或用 50%甘油保存备用[ 1] 。
1.3　固氮酶活性测定
　　离体根瘤在取样后立即置于 8 mL 的密闭青霉素
瓶中 ,并用注射器注入 1 mL 乙炔 ,自然保温 1 ～ 2 h ,
然后用注射器抽取 1 mL 气体 ,注入一个 8 mL 密闭青
霉素瓶中 ,测定乙炔产生量[ 1] 。
2　结果与分析
2.1　根瘤形成
　　根瘤是共生固氮的场所 ,是扁蓿豆与根瘤菌相互
作用形成的一种瘤状物 ,根瘤细胞中存在的根瘤菌类
菌体能形成固氮酶 ,进行固氮作用。通常在扁蓿豆幼
苗第 1片真叶展开后才开始出现根瘤 ,根瘤的形成大
致分为 3个阶段。
　　第 1阶段 ,接触与识别。当种子在土壤中萌发并
生长出侧根后 ,根毛分泌出一种胶状凝集素(这种凝集
素对根瘤菌有刺激和吸引作用),此时会有大量的根瘤
菌群集在根际和根表上 。
　　第 2阶段 ,侵染及侵染线的形成 。根毛与根瘤接
触后 ,首先是根毛细胞壁变软 ,发生根毛卷曲 ,然后是
细胞壁内陷 ,根瘤菌随之进入根毛。当根毛细胞受到
48 Grassland and Turf　　(Bimonthly)　　2007　　No.3　　(Sum 　No.122)DOI :10.13817/j.cnki.cyycp.2007.03.013
根瘤菌的刺激后不断地分泌纤维素物质 ,于是形成明
显的侵入线。
　　第 3阶段 ,根瘤的形成与发育 。根瘤菌侵入皮层
以后 ,由于细菌与植物细胞的相互作用 ,根瘤菌大量繁
殖并转变为类菌体。同时 ,根部皮层大量增生 ,形成瘤
状组织 ,最后突出根部成为根瘤。
2.2　青海扁蓿豆根瘤的培养性状特征
　　扁蓿豆根瘤菌菌体为小杆状 ,革兰氏染色为阴性 ,
属革兰氏阴性杆菌。菌落为圆形 ,边缘整齐 ,培养初期
菌落水渍状 ,无色半透明 ,不吸附刚果红 ,微吸附结晶
紫 ,染色不均匀 ,形成着色和不着色部分的环状体 。在
牛肉膏蛋白胨培养基上 48 h 内基本不生长 ,在马铃薯
琼脂培养基上生长微弱。在酵母汁葡萄糖琼脂平面培
养基上生长良好 ,在 25 ℃下培养 3 d生长好 ,属于快
生型根瘤菌。
　　有效根瘤菌的剖面呈粉红色 ,无效根瘤菌的剖面
是白色或淡绿色 。
2.3　扁蓿豆根瘤固氮酶的活性
　　人工栽培的扁蓿豆属植物根瘤的固氮活性样品制
备环境温度为 11 ℃,因此 ,测定的值均偏低。分析结
果表明:扁蓿豆(Melissitus ruthenicus)固氮活性最高 ,
其次为毛果扁蓿豆(M.pubescens)和青藏扁蓿豆(M.
archid ucis-nicolai)(表 1)。针对扁蓿豆的研究结果 ,
根系在自然条件下容易结瘤 ,而且结瘤数量多 ,在开花
期取样测定 ,平均每株鲜瘤可达 107 g ,主根上的根瘤
占总瘤重的 23%,而侧根上的根瘤占 77%。幼瘤较
小 ,为圆柱形或椭圆形 ,表面平滑。成熟壮瘤大多发展
为复合瘤 ,瘤的一端有 2 ～ 3个分叉 ,或成姜状 ,大瘤也
有呈珊瑚状或鹿角状 ,表面粗糙 ,一般为白色或黄白
色 ,基部带有蓝绿色 。大瘤长达 0.7 cm ,宽 0.6 cm 。
复瘤的鲜重占总瘤重的 63.8%,而小瘤只占 36.2%。
表 1　扁蓿豆属植物根瘤固氮活性
μmo l C2H2/(g FW · h)
植物名称 固氮活性
扁蓿豆 0.87
毛果扁蓿豆 0.42
青藏扁蓿豆 0.19～ 0.53
3　讨论
　　扁蓿豆为豆科扁蓿豆属多年生草本 ,在青海省湖
滩地草场上广为分布 ,是青海省草甸化草原和草原化
草甸草场上唯一的优良豆科野生种 ,其地下部生长较
快 ,具有抗旱 、耐寒 、耐瘠薄 、耐践踏等特点 ,生长 100 d
后除具有发达的垂直根系外 ,还具有发达的水平根系 ,
这说明扁蓿豆不仅具有吸收深层水分的能力 ,而且还
具有充分利用地表水的能力 ,这是扁蓿豆抗旱的重要
基础 。扁蓿豆有较多的生态型 ,是一种营养价值和产
量较高的优良牧草 ,在改良草地 、建立人工草地 、防治
水土流失等方面具有重要意义 ,尤其是寒冷半干旱 、土
壤贫瘠区引种具有特殊意义[ 4 , 5] 。
　　扁蓿豆作为野生植物在人工栽培条件下进行引种
驯化 ,其结瘤固氮及共生固氮能力较低 ,这可能是因为
干燥土壤使扁蓿豆植物根毛发育受阻 ,从而使根瘤菌
感染受到限制 ,同时缺水也严重影响和限制根瘤菌的
固氮作用 。扁蓿豆多生长在干旱地区 ,年降水量少 ,天
然降水不能满足扁蓿豆植物生长发育的需要 ,而人工
灌溉条件不能适时和及时满足扁蓿豆的水分需要 ,是
造成扁蓿豆在人工栽培条件下其结瘤固氮及共生固氮
能力较低的主要原因[ 6] 。
　　扁蓿豆在我国有 4个种 ,青海省就有 3个种 ,是青
海省草甸化草原和草原化草甸草场上唯一的优良豆科
野生种 。它抗逆性强 、适应性广(从海拔 1 900 ～
4 250 m均有分布),具良好的繁殖能力 ,其与根瘤菌的
共生固氮可以提供氮素养料和增强土壤肥力 ,作为先
锋植物在青海省高寒草地人工建植过程中成为生态条
件提供有效氮的中心。但是青海扁蓿豆植物固氮效率
低 ,降低了扁蓿豆植物在土壤改良中的地位和作用[ 7] 。
参考文献:
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49草原与草坪　　2007年　　第 3期　　总第 122期