酸性土壤上花生高效根瘤菌的发现及应用

论文摘要

花生（Arachis hypogaea L.）是世界上重要的油料和经济作物。在我国南方产区,大部分花生种植地土壤为酸性。酸性土壤不仅pH值低、瘦瘠,而且还有低磷、铝毒等诸多障碍因素,严重限制了花生的生物固氮及产量。因此,分离及应用适应酸性土壤的高效固氮根瘤菌,对提高花生固氮效率及产量,改良酸性土壤具有重要意义。本研究从福建省三个典型的酸性土壤地点:安溪、福安、尤溪,采集了17个花生品种的根瘤。利用平板划线结合镜检的方法,从田间采集的新鲜花生根瘤中分离、纯化根瘤内生菌。主要研究结果如下:（1）分离到可培养的花生根瘤内生菌189株,进行分子鉴定,结果显示,分离到的菌主要包含根瘤菌属,慢生型根瘤菌属,芽孢杆菌属,雷夫松氏菌属,微杆菌属,类芽孢杆菌属,葡萄球菌属,单胞菌属等32个细菌属。通过16S V4-V5区段的测序分析发现,其中32株根瘤内生菌属于花生根瘤菌,经过系统发育树分析,27株根瘤菌与Bradyrhizobium SEMIA6396、Bradyrhizobium japonicun MN-139聚在一起,5株根瘤菌与Rhizobium G2312和Rhizobium 5502G聚在一起。（2）利用编码固氮酶铁蛋白组分的结构基因nifH和结瘤基因nodA对所得到的32个花生根瘤菌菌株的菌液进行PCR目的片段扩增并鉴定,其中10个分离物存在固氮酶铁蛋白组分的结构基因nifH和结瘤基因nodA。利用16S rDNA进行序列全长测定,并进行系统发育进化树分析。经16S rDNA全长序列测定,发现8株为慢生型根瘤菌（Bradyrhizobium）和2株为根瘤菌属根瘤菌（Rhizobium）并分别与慢生型根瘤菌Bradyrhizobium SEMIA6396、Bradyrhizobium japonicun MN-139和根瘤菌根瘤菌Rhizobium sp.strain G2312、Rhizobium miluonense strain5502G聚在一起。（3）利用闽花8号、闽花6号、泉花3号花生材料对所得的32株根瘤菌菌株中的19个菌株进行水培回接验证。水培回接试验发现,上述存在固氮酶铁蛋白组分的结构基因nifH和结瘤基因nodA的10株根瘤菌均能够与花生共生,形成有效根瘤,证实是具有结瘤固氮的花生根瘤菌。（4）选取4株固氮效率较高,综合表现较好的根瘤菌,利用花生材料闽花8号、泉花3号、冀花26号,在酸性茶园土壤上进行田间应用试验。结果表明,4株根瘤菌均能与花生在酸性土壤上形成根瘤,而未接种的花生根部几乎没有根瘤。接种根瘤菌显著提高了花生株高,增加了花生分枝数,提高了叶片SPAD值。还可以显著改善花生氮营养,磷营养和钾营养,提高了花生的生物量和产量。与不接种的对照相比,接种根瘤菌后,花生生物量、产量和氮含量分别呈现极显著差异。通过利用上述4种根瘤菌的混合根瘤菌剂进行田间试验发现,接种混合菌剂的提升效果比单菌接种的效果更好,产量最高提高一倍以上。综上所述,本研究分离鉴定了一批花生高效根瘤菌。这些根瘤菌具有较广的寄主适应性,在酸性土壤上能够高效固氮、促进花生生长和提高花生产量,具有重要的应用前景。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 英文缩略语及中英文对照
• 1 前言
•   1.1 酸性土壤成土原因及我国酸性土壤现状
•   1.2 生物固氮与花生根瘤菌共生固氮系统
•     1.2.1 生物固氮
•     1.2.2 花生根瘤菌共生固氮系统
•   1.3 根瘤菌多样性与系统发育的研究
•     1.3.1 根瘤菌多样性研究现状
•     1.3.2 根瘤菌表型分类研究
•     1.3.3 细菌分子鉴定研究
•   1.4 根瘤内生菌研究现状
•   1.5 酸性土壤根瘤菌研究和田间应用现状
•     1.5.1 根瘤菌肥料
•     1.5.2 生物固氮在农业中的利用现状
•     1.5.3 我国酸性土壤根瘤菌研究现状
•     1.5.4 我国花生根瘤菌菌剂应用现状
•     1.5.5 在酸性土壤作物种植存在的问题
•   1.6 研究目的与意义
•   1.7 技术路线
• 2 材料与方法
•   2.1 试验材料
•     2.1.1 花生材料
•     2.1.2 花生种植土壤类型与理化性质
•     2.1.3 细菌培养基
•     2.1.4 主要试剂及配方
•     2.1.5 主要仪器
•   2.2 试验方法
•     2.2.1 花生根瘤材料种植及根瘤采集
•     2.2.2 根瘤内生菌分子鉴定
•     2.2.3 高效固氮根瘤菌初筛及结瘤功能分析
•     2.2.4 田间酸性土壤高效固氮根瘤菌功能分析
•   2.3 数据统计分析
• 3 结果与分析
•   3.1 花生根瘤内生菌分离鉴定与系统进化分析
•     3.1.1 根瘤内生菌分离纯化
•     3.1.2 根瘤内生菌分离物鉴定及根瘤菌系统发育分析
•     3.1.3 花生根瘤菌的初筛
•     3.1.4 16S rDNA系统发育分析
•   3.2 花生高效根瘤菌水培初筛
•     3.2.1 花生水培接种根瘤菌对花生结瘤的影响
•     3.2.2 接种根瘤菌对水培花生植株氮磷钾含量的影响
•     3.2.3 水培花生接种根瘤菌对植株生物量的影响
•     3.2.4 花生固氮菌株综合筛选
•   3.3 花生根瘤菌在酸性土壤上的应用
•     3.3.1 接种根瘤菌对花生结瘤的影响
•     3.3.2 在酸性土壤上根瘤菌的固氮酶活测定结果
•     3.3.3 酸性土壤下接种根瘤菌对花生株高、分枝数、SPAD值的影响
•     3.3.4 酸性土壤上接种根瘤菌对花生含氮、磷、钾量的影响
•     3.3.5 酸性土壤上接种根瘤菌对花生产量的影响
•     3.3.6 酸性土壤花生接种混合根瘤菌剂对产量的影响
• 4 讨论
•   4.1 花生根瘤中细菌多种多样
•   4.2 根瘤菌对土壤环境选择适应性和宿主特异性强
•   4.3 花生高效根瘤菌在酸性土壤上的应用前景
• 5 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间的学术论文与研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘鹏

导师: 廖红,钟永嘉

关键词: 花生,根瘤菌,酸性土壤,生物固氮

来源: 福建农林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农作物

单位: 福建农林大学

分类号: S565.2;S182

总页数: 97

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