廣西甘蔗高效聯(lián)合固氮體系的篩選.pdf

1、過量的氮肥投入是甘蔗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因子，減少氮肥施用量，降低甘蔗種植成本是當(dāng)前我國(guó)甘蔗產(chǎn)業(yè)的重要任務(wù)。前人的大量研究表明甘蔗能通過與固氮菌聯(lián)合固氮獲得部分氮素從而減少氮肥施用，但固氮促生效果受到固氮菌種類以及甘蔗基因型的影響，不同的“甘蔗-固氮菌”聯(lián)合體系間表現(xiàn)出較大差異。本研究利用nifH的RT-PCR技術(shù)篩選獲得一批能表達(dá)固氮菌的nifH基因、具有有效促進(jìn)內(nèi)生固氮作用潛力的甘蔗品種;對(duì)不同土壤生態(tài)條件下不同甘蔗品種中聯(lián)合固

2、氮菌的遺傳多樣性進(jìn)行了分析比較，初步明確了甘蔗品種及土壤環(huán)境因子對(duì)聯(lián)合固氮體系的影響;進(jìn)一步篩選獲得了一批具有良好固氮促生潛力的聯(lián)合固氮菌株，比較了不同固氮菌株或組合處理對(duì)甘蔗的接種效果，明確了不同菌株或組合對(duì)甘蔗的促生效應(yīng)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1.建立并優(yōu)化了利用RT-PCR檢測(cè)固氮菌的nifH基因在甘蔗組織中表達(dá)的技術(shù)體系。經(jīng)過兩年重復(fù)篩選試驗(yàn)，從88個(gè)甘蔗品種材料中篩選獲得能表達(dá)nifH基因，具有潛在有效促進(jìn)內(nèi)

3、生固氮作用能力的甘蔗品種16份。
　　 2.將6個(gè)經(jīng)前期篩選證明具有潛在聯(lián)合固氮能力的甘蔗品種同時(shí)種植在3種不同土壤條件下，分別于甘蔗伸長(zhǎng)初期和伸長(zhǎng)中期對(duì)植株的內(nèi)生固氮菌進(jìn)行分離和鑒定。結(jié)果表明從不同甘蔗品種中分離獲得的內(nèi)生固氮菌的數(shù)量和種類存在顯著差異，土壤及生態(tài)條件等對(duì)甘蔗內(nèi)生固氮菌遺傳多樣性有顯著影響。經(jīng)菌株nifH基因和16S rRNA序列初步分析，所有分離獲得的內(nèi)生固氮菌株分類上分別屬于Klebsiella sp.、E

4、nterobactersp.、Bacillus sp.、Herbaspirillum sp.和Sphingomonas sp.，其中大部分菌株屬于Klebsiella sp.，首次從廣西甘蔗上分離獲得內(nèi)生固氮菌Herbaspirillum sp.。所有獲得的固氮菌株的16S rRNA序列和部分nifH序列已在GenBank上登錄。
　　 3.對(duì)來源于13個(gè)甘蔗產(chǎn)區(qū)的甘蔗植株和根系土壤的聯(lián)合固氮菌進(jìn)行分離、篩選、鑒定和促生功能評(píng)價(jià)

5、，分離得到能在無氮培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的細(xì)菌分離物127株，經(jīng)PCR驗(yàn)證能表達(dá)nifH基因的有36個(gè)菌株，其中有20株來源于甘蔗組織，16株分離自根際土壤。經(jīng)16S rRNA序列分析顯示，36個(gè)固氮菌株在分類上分別與Enterobacter sp.、Burkholderia sp.、Klebsiella sp.和Bacillus sp.等9個(gè)屬的細(xì)菌最相似。36個(gè)菌株均具有一種或多種促生特性，如分泌生長(zhǎng)素和溶解無機(jī)磷等。用兩對(duì)簡(jiǎn)并引物分別擴(kuò)增n

6、ifH的結(jié)果表明，Z引物比P引物效率更高。
　　 4.探討了3株聯(lián)合固氮菌單株或組合接種對(duì)甘蔗組培苗的促生效應(yīng)。采用室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，分別設(shè)單菌株或不同菌株組合共7個(gè)接菌處理接種新臺(tái)糖22號(hào)組培苗，設(shè)1個(gè)不接菌處理為對(duì)照，接種70天取樣測(cè)量各項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)果表明7個(gè)接菌處理對(duì)甘蔗植株的生物量、株高、氮磷含量和根系活力均有不同程度的提高，其中處理Ⅶ（接種菌株11-31、07-98，菌株獨(dú)立培養(yǎng)后等量混合，稀釋成1×107接種菌液）的促生效