| 单词 | 根瘤菌生态学研究 |
| 释义 | 【根瘤菌生态学研究】 根瘤菌类型、分布和在土壤中存活的变化 根瘤菌的不同类型及其土壤分布、在土壤中存活与根瘤菌的生产应用有十分密切的关系。Keyser等对美国大豆产区的土著大豆根瘤菌进行分离调查，从12个州65个大豆产区点得到927个分离物。分析表明，10个州的分离物中80%是无氢酶表型(HUP－)。927个菌株中有78．3%可被慢生型大豆根瘤菌的血清组归属。不同的血清组菌株其氢酶表型不同，如135血清组的分离物全部为HUP－，而122血清组分离物中92．7%为HUP+，其余的许多血清组分离物中两个表型都有。Keyser等的调查表明两点：(1)土著群体中大部分为HUP－表型，固氮率不高；(2)大豆产区中土著群体的血清组类型广泛，不同的血清组则与寄主共生、分布、侵染有密切关系。B．Val-divia等(1988)报道，在未接种的两种酸性土壤上种植了30～40a的红三叶草品种Florie的根瘤中分离的土著三叶草根瘤菌群体的血清组组成，分离物中没有一个是WS1－01或WS2－01血清组，而这两个血清组分离物却在地三叶草的根瘤内占支配地位，两个不同地点的分离物被分类为不同的血清组。5%的分离物在红三叶草上无效，48%的分离物在地三叶草上不能固氮。葛诚等的研究资料表明，三叶草根瘤菌的土著群体血清组类型、分布与土壤和寄主植物有一定的关系，共生特性则与寄主有很大关系。Ellis等的研究资料表明，在美国大豆的主产区土著群体为123血清组，而此血清组的分离物在固氮上通常是劣者。1988年，Brigitte等把慢生型大豆根瘤菌引入法国的无土著大豆根瘤菌群体的土壤后，经8a、10a、13a，分别从土壤及从种植的寄主植物根瘤中分离出这些大豆根瘤菌。他们比较了这些分离物与各自的出发菌株的冻干或4℃斜面保藏物的形态学的、血清学的和8种碳源利用、8种抗菌素耐受性、酶活性(碱性磷酸酶等19种)等特性，未发现在土壤中存留13a之后有明显突破，仅有两个分离物稍微提高了对卡那霉素的耐受水平。从土壤中直接分离的7个菌株保持了在寄主上的结瘤能力及与亲本菌株一样快的结瘤速率，表明共生能力无大的变化。 环境条件与侵染结瘤的关系 Kosslak和Bohlool研究了生物的非生物的因素对两个大豆根瘤菌株间竞争的影响。在明尼苏达的不同土壤里，USDA123分别占据69%和24%的大豆根瘤，而USDA110仅分别侵染2%和12%，这既表明菌株的不同影响了结瘤率，也表明土壤类型对根瘤菌的影响。增加硝酸盐或在大豆根际存在产抗菌素的放线菌都不影响两个菌株间的竞争模式。但作者发现大豆幼苗在移栽到土壤之前先接触的菌系，可以大大提高本身的结瘤率，以致改变了原来与其他菌系的结瘤竞争模式。认为虽然过去已经证明了种植日期不同和土壤H+浓度对根瘤菌侵染的影响，但是土壤中氮素水平高低对一些根瘤菌结瘤率影响的结果却没有最后结论。Moawad等观察了两种热带土壤在银合欢上结瘤的菌株间的竞争作用。在氧化土壤用单菌株接种时，菌株B 213和B 215超过了土著根瘤菌，分别形成92%和62%的根瘤，而B 214在此类土壤上的结瘤率最低，仅为30%，但是这个菌株在软土上却可形成70%的根瘤。就根瘤菌在土壤的存活对竞争结瘤的生态平衡影响，Hashem等(1988)测定了慢型大豆根瘤菌USDA117的专性噬菌体对土壤中残存的USDA117和110的作用。结果表明，随着噬菌体效价的增加，同源根瘤菌种群数量减低，但对非同源的根瘤菌种群无明显作用。在土壤中种植大豆寄主时，噬菌体的存在同样明显降低了同源菌株接种大豆寄主的瘤数、瘤重和乙炔还原活性，用非同源菌株接种则看不到噬菌体的明显影响。如用同源的和非同源的菌株联合接种时，菌体对同源敏感菌株产生明显的结瘤抑制作用。环境条件中温度对根瘤菌的侵染结瘤也有较大的影响。Olsen等证明，根部生长温度对两种苜蓿菌结瘤和侵染有影响。作者采用控制根部温度条件，使根温分别保持在7℃、12℃、17℃、21℃、25℃，气温24～30℃，结果表明，根瘤量增加最多时是在根温21℃，25℃时减少，7℃时产生的根瘤与21℃相比数量差异不大，但重量仅为后者的3／4。双侵染与根温相关，根温愈低，双侵染率愈高。Trinick研究了快生型豇豆根瘤菌NGR234与慢生型豇豆根瘤菌CB756在豇豆上的结瘤竞争，表明二者在结瘤位置上的竞争既受温度的影响，又受根瘤菌总数及混悬菌液比率的影响。与寄主亲合性的关系 在农牧业生产中，人们总是希望能够用高效菌系取代低效菌系，达到提高接种效果、增加产量的目的。美国农业部贝茨维尔的大豆遗传和固氮实验室的工作表明了这方面的突破。Cregan等在实验室中筛选了1278个大豆引种系和品种，从中选出17个基因型，与5个标准品种相比，它们表现了抑制USDA123结瘤。进一步又筛选出13个基因型，当接种USDA123时，这13个基因型每株的平均根瘤数为0～2个，而5个对照大豆品种USDA123的根瘤数每株均超过30个。进一步用其中两个PI引种系试验，当接种USDA129时，与对照相比，它们的根瘤干重和氮积累量都很低，用这两个基因型接种USDA129和其他高效菌株的混合物，它们表现了接纳高效菌株结瘤和抑制USDA123结瘤的显著效应，USDA123的结瘤率仅为0%～8%，其他高效菌系为97%～100%，对照品种Williams根瘤内USDA123却占75%～83%，试验取得了十分显著的效果。可是，研究发现，USDA123所属的123血清组属于一个庞大的血清群，群内还有USDA127和129血清组。Keyser等在此基础上仍用原来抑制123血清组结瘤的两个基因型进行试验，以从美国、中国分离的20个123血清群的分离物接种，属于127和129血清组的成员结瘤水平属中等或高频率，而属123血清组成员的皆为低频率结瘤。作者从20个分离物中又按结瘤等级各选出2个菌株做结瘤竞争试验，属123血清组成员的菌株在混合接种时，寄主明显接纳高效菌株而抑制123结瘤；另外2个血清组则呈相反趋势。因此还需要筛选能广泛抑制123血清群的基因型。Cergan等(1989)还试验了抑制123血清组的基因型PI468397，当其接种USDA123和快生大豆根瘤菌时，无土条件下USDA193可占据87%的根瘤。相反，在Williams大豆品种混合接种时，瘤内100%的菌株是USDS123。通过生物技术加以改造，可以得到高效的快生大豆根瘤菌生产菌株。可以用PI468397作为育种材料，培育出能够抑制USDA123血清组的优良大豆品种后代。除此以外，Cregan等(1989)通过几年筛选，选出一个可以减少在一些基因型上结瘤和竞争的123血清群的分离物(属127血清组)MN1－1C，该菌株在温室中与850个PI引种系和大豆品种做过结瘤试验，在其中5个大豆基因型减少了结瘤。通过土培等试验又选出2个基因型，即PI283326和PI417566，它们限制MN1－1C、USDA110和USDA138的结瘤。PI417566与USDA123和CB1809菌株有效瘤和固氮，PI283326则相反。在结瘤竞争试验里，Williams大豆和PI417566用MN1－1C和高质量接种菌株CB1809共同接种，在Williams上，MN1－1C结瘤率为90%，而CB1809仅侵染10%的根瘤。相比之下，PI417566有70%的根瘤是CB1809。由此可看出，PI41 7566减少MN1－1C结瘤和竞争，有利于提高高效菌株CB1809的结瘤能力，同时表明能够用专性的大豆基因型排斥专性分离物或123血清群的次生群体(非主要的123血清群成员)。分子生物学的渗透 Mozo等从Menorea岛和西班牙南部的几个点分离出45株驴喜豆根瘤菌，重点分析和比较了它们的质粒组成，nif和nod基因的位置和结构，他们发现在此自然菌株群体中质粒的数量和大小变化很大，可分为19个不同组，但质粒图式与菌株地理生态区无必然联系，全部菌株都有大小为187－349Md的质粒为共生质粒。用苜蓿根瘤菌的nif和nod探针进行杂交，证明驴喜豆根瘤菌的nif和nod序列非常保守。同时还表明所有菌株都有一个大于1000Md的特有的隐匿质粒。其次，对施入土壤的根瘤菌在重新被分离出来之后，也用分子生物学技术对其结瘤和固氮基因有无变化进行研究。Brigitte等在大豆根瘤菌施入特定土壤后，经8～13a后重新分离得到这些菌株，将亲本菌株和施入土壤后的分离菌株都提取总DNA，用限制性内切酶BamH1、PstI和SstI切割后以同源的nifD基因探针杂交，未发现二者的杂交模式不同，表明尽管它们施入土壤时间较长，但在无土著群体时，它们的结瘤因不发生大的变化。Bjourson等认为，使用去除杂交法可得到一些根瘤菌(如百脉根根瘤菌)菌株的专性DNA序列。用此专性DNA序列为探针，能更精确鉴定专性菌株，用于生态学研究将能得到更符合实际的研究结果，如此等等。可以看出，分子生物学将会在根瘤生态学研究中发挥更大的作用。(中国农业科学院葛诚研究员、江木兰撰) |
| 随便看 |
科学参考收录了7804条科技类词条，基本涵盖了常见科技类参考文献及英语词汇的翻译，是科学学习和研究的有利工具。