氮素调控花生共生结瘤的机制研究进展

氮是花生生长发育所需的大量元素,共生结瘤固氮是花生获取氮素的主要方式之一。花生共生结瘤固氮涉及复杂的调控机理,揭示氮素对根瘤固氮的调控机制对发挥生物固氮潜力具有重要意义。本文系统总结了花生根瘤形成的“裂隙侵染”机制、花生共生结瘤和数量调控的机制以及氮素影响花生结瘤的调控机制。目前,氮素影响慢生根瘤菌与花生互作进而调控结瘤的分子机理尚不清楚,因此未来的研究重点应该集中在氮素影响花生慢生根瘤菌与花生的信号交流、根瘤数调节和营养交换机制等方面,为提高花生结瘤固氮效率和产量、减少化学氮肥施用提供理论基础。     

氮肥对覆膜花生固氮活性与产量的影响

不施氮肥花生固氮力为106～146公斤N/顷。施用高量氮肥对花生结瘤不利,用量10、20、40、60公斤NH_4NO_3/亩时,花生固氮率分别降低24、47、67、82%,花生约增产10%,在施低量氮肥(5公斤NH_4NO_3/亩)时不影响花生结瘤,且对花生有增产作用。有机肥对花生结瘤的抑制作用比无机氮肥轻,在2与4吨/亩(0.6％N)用量时,花生固氮作用降低7与23%,花生约增产8.0％     

气候因子对银合欢共生固氮的影响

本文研究气候因子对银合欢共生固氮的影响。银合欢结瘤固氮有明显的季节性变化,夏秋结瘤多,固氮酶活性高,冬天及早春结瘤少,活性低。银合欢结瘤固氮的适宜温度为25-30℃,低于10℃或高于30℃时活性显著下降,处于0℃或45℃时活性极低,逆境温度处理时间越长活性越低。温度相近的条件下,土壤湿度对银合欢结瘤固氮的影响尤其突出,水分过多或干旱都严重影响结瘤固氮。遮光条件下银合欢根瘤固氮酶活性显著降低,晴天取样的根瘤固氮酶活性比阴天的高。银合欢根瘤固氮酶活性在一天中出现两个峰,第一个峰在11时,第二个峰在17-20时。离体根瘤的固氮酶活性随离体时间的延长而降低,表明植株光合作用产物对根瘤的供应及其在根瘤中的贮备对固氮酶活性有显著影响。     

花生接种根瘤菌共生固氮酶活性的研究

1983—1984年,分别利用生茬土和重茬土进行了盆栽花生接种根瘤菌共生固氮酶活性的研究,试验结果表明。花生接种8B6,97-1两株根瘤菌,显著提高结瘤数量,瘤重和固氮酶活性,提高植株干物重和含氮量。共生固氮酶活性高     

固氮植物的菌根研究

综述了固氮植物菌根研究的概况,并对固氮植物形成菌根的普遍性,固氮植物联合共生的增效作用及逆境条件下菌根技术在固氮植物上的应用前景进行了总结和评述,初步探讨了联合共生体中菌根菌促进固氮植物结瘤固氮的机理。     

高肥力土壤条件下不同基因型花生对氮素利用的差异

在桶栽条件下,利用¹⁵N示踪技术,选用20个基因型花生为供试材料,研究了高肥力土壤条件下不同基因型花生对氮素利用的差异.结果表明:高肥力土壤条件下花生氮素营养以土壤氮为主,根瘤固氮次之,肥料氮最低.不同基因型间花生对全氮、肥料氮、土壤氮和根瘤固氮的吸收和积累均存在显著差异,基因型间遗传变异以根瘤固氮最大,肥料氮和土壤氮相当.氮素荚果生产效率和氮肥利用率基因型间差异显著,最高值分别为最低值的3.6和2.1倍.全氮、肥料氮、土壤氮和根瘤固氮的氮素收获指数基因型间均存在显著遗传变异,且以根瘤固氮的氮素收获指数基因型间遗传变异最大.花生荚果产量与不同氮源氮素积累量及氮素收获指数、氮素荚果生产效率和氮肥利用率呈显著或极显著正相关.依据花生对不同氮源氮素吸收积累和荚果产量筛选出全氮高积累高产型、肥料氮高积累高产型、土壤氮高积累高产型和根瘤固氮高积累高产型四大类型花生,其中四大类型特征兼有的有4个花生基因型.     

一种高效研究大豆根瘤共生固氮的营养液栽培体系

为建立一种既可高效结瘤固氮, 又具有一定产量的大豆(Glycine max)营养液栽培系统, 设计并进行了2个试验。首先在不同供氮条件下, 研究了接种根瘤菌对大豆的结瘤状况、固氮能力、生物量及产量的影响。结果表明, 供氮过高或过低, 均影响大豆生长、产量形成及根瘤固氮; 并且植物生长所需的最适供氮水平远高于生物固氮所需的最适供氮水平。此外, 大豆生物固氮活性最高的时期在生殖期第一期(R1期)之前。由此推断, 大豆R1期前, 供应较低的氮, 有利于根瘤形成及固氮; 而从R1期起, 应提高供氮水平, 以促进植物生长及产量的形成。在此基础上开展第2个试验, 对供氮条件进行了优化处理(即R1期前低氮供应、R1期开始中氮供应)。结果表明, 与持续供应高氮相比, 优化供氮处理不仅可获得较多固氮酶活性较高的大根瘤, 还能保持较好的生长、获得更高的百粒重及维持80%左右的产量。研究结果不仅可为高效研究大豆根瘤共生固氮提供营养液配方, 还可为大豆高产高效栽培提供试验依据。     

台湾相思结瘤固氮与吸氢酶活性研究

台湾相思的根系具有多年生的根瘤,根瘤初发生时球状,以后发育成分叉瘤和扇状瘤。根瘤固氮活性因苗龄、成熟度不同而有明显差异。环境条件影响结瘤及固氮活性。15℃时结瘤受到明显抑制,固氮作用最适温度条件是25～30℃。光照不足降低根瘤固氮活性。短期轻度干旱不影响根瘤固氮活性,但持续干旱使固氮活性明显下降。pH4.5～8.5条件能正常结瘤,pH5.5时结瘤最好。根瘤固氮作用时不释放H_2,具有较高的吸氢酶活性,在固氮反应系统中加入5％的H_2,能提高根瘤固氮活性。     

几种生态因素对西北干旱地区豆科植物结瘤固氮的影响

通过对西北干旱地区栽培和野生豆科植物不同环境条件固氮状况的调查表明,栽培豆科植物一般能自然结瘤,野生豆科植物种的结瘤率极低。根瘤颜色栽培植物多为粉红色,而野生植物多为白色、黄色或棕色。通过对水分、光照强度和温度等不同条件下根瘤ARA测定,表明根瘤固氮活性与生态条件关系密切,而土壤水分是限制根瘤固氮活性表达的主要因素。     

1株高效花生根瘤菌的筛选与鉴定

从辽宁多地花生种植土壤及其鲜根瘤初步筛选到30株花生根瘤菌,进一步通过回接盆栽花生,测定花生根瘤数、根瘤干重,以及鲜根瘤固氮酶活性、植株全氮量等,筛选出1株结瘤固氮能力较强花生根瘤菌wz-6,通过16S rDNA序列分析,鉴定为圆明慢生根瘤菌(Bradyrhizobium yuanmingense)。为开发优质花生根瘤菌菌剂奠定基础。     

麦套花生产量形成期固氮酶和保护酶活性特征研究

以小麦品种烟农23号"和花生品种花育22号"为材料,研究了大田条件下花生产量形成期套种和清种花生根瘤固氮酶活性及SOD、POD、CAT活性等指标变化情况.结果表明:(1)麦套和清种花生单株根瘤重量和固氮酶活性变化均呈单峰曲线,高峰期分别出现在结荚末期和结荚中期;前者固N能力明显高于后者.(2)花生根系中SOD、POD、CAT活性基本上均是先增后降趋势,但麦套花生后期下降速率明显缓于清种花生;叶片中SOD、POD、CAT活性变化规律性明显不及根系,后期麦套花生SOD、CAT活性高于清种花生,POD则相反.(3)麦套花生根系中可溶性蛋白含量一直较高,而清种花生后期下降较快;麦套花生叶片中可溶性蛋白含量的高峰约出现在结荚中期,清种花生整个结荚期呈下降态势,两者进入饱果期后均趋于稳定.可见麦套花生生育后期根系衰老速率明显迟于清种花生.     

辽宁省第二届生物固氮学术讨论会在沈阳召开

辽宁省微生物学会第二届生物固氮学术讨论会,于8月4日至6日在沈阳召开。出席会议的有辽宁省农业科学院土肥所,中国科学院林业土壤所、沈阳农学院及有关市、地、县(区)、乡的农业技术推广站和菌肥厂等单位,共计46名代表。会议还邀请了中国农业科学院土肥所、油料所,黑龙江省农科院土肥所,吉林农业大学等单位的代表参加了会议。大会收到包括自生、共生、红萍、固氮生化和根瘤菌大田应用试验的报告及摘要共42篇。会议由学会农业组组长马麟祥同志主持。张宪武名誉理事长参加了会议并讲了话;丁鉴副理事长就非豆科共生固氮研究的概况作了报告;戴祥鹏常务理事兼副秘书长就生物固氮化学的研究现状及进展作了综述性演讲;中国农科院油料所周平贞同志详细介绍了菌种保藏条件对花生、大豆根瘤菌生长特性、结瘤和固氮量的影响,并介绍了干冻、     

灰金合欢的结瘤固氮及改土效应

灰金合欢是速生高产的豆科树种,其再生萌蘖力强,砍伐后再生的二年生树,平均株高达2.75米,地上部生物量每亩干重为706公斤。根系发达,一年四季可结瘤固氮,其结瘤固氮能力虽受外界环境条件影响,但在适宜条件下结瘤固氮能力较高。灰金合欢林每平方米年凋落物干重达600-800克,这些物质腐烂分解后,营养物质归还土壤,可改良土壤,提高肥力。种植九年的灰金合欢林地,土壤总团聚体、有机质、全N量和速效性含N物质均有较大提高。研究结果表明,灰金合欢适宜作绿化荒山、保持水土的先锋树种。     

南方红壤旱坡地花生植株对施用氮肥的响应

选用多年夏花生-冬蔬菜种植制度下的典型红壤旱坡地,通过田间试验,研究了5种氮肥水平下花生根系的形态特征、固氮能力、植株生物量以及荚果产量。结果表明:不同氮肥施用量对花生植株生物量及荚果产量影响均不显著(P=0.091);而不同处理的土壤固氮酶活性与氮肥施用量间呈极显著的负相关(R2=0.88,P=0.005);单株花生根系总长度、总表面积、总分叉数及根尖条数均随氮肥施用量的增加而减小,且与单株花生根瘤生物量呈极显著(P<0.001)正相关。     

长喙田菁-Azorhizobium caulinodans共生固氮体系在华南地区的生长、结瘤、固氮和种子生产

研究了长喙田菁－Ａｚｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍｃａｕｌｉｎｏｄａｎｓ共生固氮体系在华南地区的生长、结瘤、固氮和种子生产．结果表明,长喙田菁－Ａ．ｃａｕｌｉｎｏｄａｎｓ共生固氮体系在华南地区生长正常,并具旺盛的茎根瘤结瘤作用．经６５天的生长,其在湛江地区的单位面积生物量（干物质）和单位面积Ｎ产量分别为２８７５２和６８１ｋｇ·ｈｍ－２,远优于普通田菁的１６５２０和３５２ｋｇ·ｈｍ－２;茎瘤菌Ａ．ｃａｕｌｉｎｏｄａｎｓ品系ＡＲ１１１和ＡＲ５６在华南地区混合接种效果良好,植株茎瘤结瘤率达到１００％,平均单株茎瘤个数为１８２个,单株茎瘤鲜重约为１．２ｇ,茎瘤生物量在茎根瘤总生物量中所占比重为７０％,而其根瘤生物量略高于普通田菁;长喙田菁在华南地区能够正常开花结实,在栽植密度为４×１０４株·ｈｍ－２的条件下,其种子产量达３２００ｋｇ·ｈｍ－２．     

有益微生物缓解花生连作障碍机理研究进展

花生是我国重要的油料作物,种植过程中会遇到连作障碍问题.有益微生物可以有效缓解花生连作障碍,其机理包括有益微生物分解化感物质、改变花生根际微生物区系、增加花生抗病能力、促进花生结瘤固氮、促进花生养分吸收五个方面.阐明该机理,对花生连作障碍缓解有指导意义,对其他作物连作障碍的缓解也有参考价值.     

不同花生品种根瘤固氮特点及其与产量的关系

花生根系着生根瘤,能够直接利用大气中的氮气作为氮源,在花生氮素供应中占有举足轻重的地位.而有关根瘤高效固氮的机理研究甚少.本研究在盆栽条件下,利用¹⁵N示踪技术,研究了19个花生品种根瘤固氮特点及其与产量的关系.结果表明: 不同品种根瘤数量、鲜质量、内含物质和固氮量等指标品种间存在显著差异.根瘤数量和鲜质量变异幅度分别为每盆170.59～696.15个和0.83～3.74 g,变异系数分别为36.1%和41.1%;豆血红蛋白含量和固氮酶活性变异幅度分别为每盆15.51～23.23 mg和2.75～20.46 μmol C₂H₄·h^-1,变异系数分别为13.1%和57.2%,后者明显高于前者,表明固氮酶活性除受豆血红蛋白含量影响外,同时受到其他因素的影响.根瘤固氮和全氮积累量变异幅度分别为每盆0.71～1.82和2.16～3.72 g,变异系数分别为21.6%和12.9%,前者明显高于后者,表明花生根瘤固氮不足时,其他氮源在一定程度上能自动补偿根瘤留下的匮缺.花生以根瘤固氮为主,供氮比例平均占总氮量的2/5以上,最高可达50%,培育高供氮比例的品种,可作为花生减氮栽培的途径之一.上述指标中,除根瘤数量外,其余指标间以及这些指标与产量均呈极显著正相关,表明根瘤固氮生理指标与根瘤供氮能力及最终产量密切相关,提高这些指标有助于同时实现高产和化肥减施.     

根瘤菌吸氢酶基因转移的研究

通过三亲本杂交将含有花生根瘤菌吸氢基因的质粒pZ 55(Tcr)转入不吸氢的花生根瘤菌Ra 34等菌株 (Hup- ,Nif+,Apr)中 ,筛选到既具有吸氢又具有固氮能力的花生根瘤菌结合株Rz34 2。在自生和共生条件下 ,结合株均可表达高吸氢和高固氮活性。以结合株Rz34 2接种的花生植株叶片的干重比不接种的、接种受体株Ra34(Hup- )和接种对照菌株L8 3(Hup+,Nif+)的分别高 6.2 %、7.6%和 6.3% ;种子的含氮量分别高 8 9%、1.00 %和 6.0 % ;产量分别高 188%、1 0 5%和 1 0 7%。研究结果表明 ,以含吸氢基因的结合株接种花生能提高根瘤菌与花生的共生固氮效率 ,增加作物的产量。     

箭舌豌豆根瘤中根瘤菌的形态变化观察

箭舌豌豆(Vicia sativa)是一种抗性强、适应性广、产量高、营养丰富的优质饲料和绿肥作物,能大最结瘤固氮,有效提高土地肥力,因此全国各地广为种植。人们对箭舌豌豆的栽培技术、生长条件、遗传规律和有毒成份已有不少研究,但至今国内外对该种根瘤中根     

非豆科植物固氮研究概况

由于氮素化肥能源耗费和环境污染问题的日趋严重,人们逐渐认识到农林业生产完全依赖化肥终非良策,于是生物固氮研究日益受到世界各国的重视。豆科植物有与根瘤菌天然结瘤固氮的能力。长期以来人们一直希望非豆科植物也能结瘤固氮,以减少对化肥的依赖。对于人工诱导非豆科作物结瘤固氮的研究,国内外开展的研究工作较多。早在30年代初至60年代中期（1933－1967年）,许多学者就试验用离体的豆科植物根、愈伤组织和细胞培养物与相应的根瘤菌联合培养,以探索二者在体外共生的可能。但限于当时的技术条件,在30多年内一直未能证明根瘤菌能在…