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《第三届全国微生物资源学术暨国家微生物资源平台运行服务研讨会会议论文摘要集》2011年
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华南地区主要造林树种共生微生物资源研究与利用

康丽华  江业根  陆俊锟  马海宾  王胜坤  
【摘要】:相思属(Acacia)为含羞草科(mimosaceae)树种,原产于亚洲、非洲和大洋洲北部等地区。相思属拥有乔灌木植物约600余种其中仅乔木树种就有60余种,相思属树种具有生长迅速、适应性强、耐贫瘠及固氮等特性,是迹地更新、纸浆用材林、农用林业的主要造林树种,也是干旱及贫瘠地区造林的先锋树种。我所在1994年与澳大利亚科工组织植物与工业研究所合作,进行研究黑木、灰木相思等外引相思根瘤菌的研究、1996年承担国家"九五"攻关项目开展马占、厚荚相思根瘤菌研究、2001年承担国家"十五"攻关项目开展根瘤菌肥料的应用研究。很多资料表明大多数豆科作物的根瘤菌最适合在中性和微碱性环境中生长繁殖,相思根瘤菌也和其它豆科作物根瘤菌的生长特性一样,因此在热带、南亚热带红壤地区相思栽培中筛选耐酸根瘤菌具有重要意义和应用价值。对从澳大利亚引进和我们自己分离的根瘤菌进行耐酸特性的研究,筛选出能在pH3.86的酸性条件下生长的耐酸菌株2株。通过接种根瘤菌相思苗木的氮含量和总氮量的研究结果得出固氮效益为10.43-72.41%。从200多株根瘤菌中筛选出20多株具有溶磷能力的菌株,并进行16SrDNA测序,测序结果已在GenBank上登记。华南地区主要造林树种之一木麻黄属于非豆科结瘤共生固氮树木,是一种重要的固氮微生物资源,是陆地生态系统中氮输入的主要贡献者之一,在自然界氮素循环和生态平衡中起着重要的作用。木麻黄是目前国际上发现的8科24属223个种的非豆科植物有结瘤共生固氮作用的树种之一,我所在1986年从木麻黄根瘤中成功地分离获得弗兰克氏菌(Frankia)纯培养,从广东、福建、广西、海南等11个地点的普通木麻黄(Casuarina equisetifolia L.)、细枝木麻黄(C.cunninghamiana Miq.)、粗枝木麻黄(C.glauca Sieb.ex Spreng)、山地木麻黄(C.junghuhniana Miq.)和滨海木麻黄(Allocasuarina littoralis(Salisb.)L.Johnson)根瘤中,成功地分离出上百株的弗兰克氏菌(Frankia),进行生理生化特性研究,筛选出适合的碳、氮源及培养条件。并对其侵染特性进行研究,结果发现Frankia存在交叉侵染现象。开展以草炭、蛭石和海藻酸钙为载体的菌剂研究,建立一系列适合于苗圃、大田接种的应用方便、操作简单的接种技术。在我国首次应用弗兰克氏菌菌剂进行大面积的人工接种,并在生产上推广应用取得成功。接菌提高木麻黄高生长、叶片N含量及土壤营养元素,其中速效N的增幅最大,比造林前增加了349.9%;树高和胸径分别比对照(不接种)增加106.6%~153.1%和116.8%~145.9%。应用效果在第2年最为显著。经测定接种弗兰克氏菌的木麻黄固氮量为每年每公顷林地可固定33.34~122.83KgN,按尿素含N量46%计算,折成尿素为72.48~267.02Kg。同时,弗兰克氏菌能抑制木麻黄青枯病菌的生长,降低青枯病的发病率。红树林处于陆海交界的生态脆弱区,极易受到损坏,中国红树林已属于濒危森林资源。我们于2001年开展红树林根际PGPR菌研究,重点进行固氮菌与解磷菌研究。研究了广东深圳、福建龙海和海南海口三个地点红树林土壤微生物数量与土壤主要理化因子的关系,及其解磷菌在红树植物根际的分布状况。结果表明:三个地点的土壤微生物数量均以细菌类群占绝对优势,其次是放线菌和丝状真菌;深圳红树林土壤微生物总数、细菌、放线菌和丝状真菌数量在三个地点中最高,其中丝状真菌数量与其余两地差异极显著(P0.01);微生物总数、细菌数与土壤全氮、全磷呈极显著正相关(P0.01),真菌数与全磷呈显著正相关(P0.05);多元统计分析结果表明影响土壤微生物总数与细菌数量最主要因子是全氮;影响放线菌与真菌数量最主要的因子的是全磷;从根际不同部位筛选出31株解磷菌株,细菌占多数;三地红树林解磷菌在根际的分布以土壤中含量最多。并鉴定供试菌株的种属地位,了解菌株所具有的促进植物生长能力。运用nifH与16SrRNA基因序列对供试菌株进行遗传分析,采用钼锑抗比色法和乙炔还原法分别测定菌株的溶磷、固氮能力。通过接种试验验证菌株促进红树植物生长的能力。通过对菌株nifH与16SrRNA的同源性、系统发育树分析,HN011与需钠弧菌(Vibrio natriegens)的相似性最高,SZ7-1、SZ7-2与产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)的相似性最高。而SZ002在16SrRNA的系统发育分析中归属为类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.),却在nifH基因分析中与克雷伯氏属(Klebsiella sp.)的相似性最高。供试菌株都具有较强的溶磷能力和高固氮酶活性。接种后植株有较好的生长表现,部分接种植株在干重、全氮、全磷含量等方面较对照有显著地增加(P0.05)。首次发现兼具溶磷-固氮两种能力的红树林植物促生菌,接种试验也表现菌株具有良好的促生能力,为红树林人工接种促生菌的应用提供了可靠的理论依据。降香黄檀别名花梨、香红木、香枝木、花梨、黄花梨,为我国海南特有种、国家二级保护植物,属蝶形花科黄檀属树种,半落叶乔木,其木材极其珍贵,是我国国家标准5属8类34种红木之一,排位仅次于紫檀类的珍贵红木,是我国常见的珍贵红木品种。降香黄檀是豆科植物(Legurninosae)蝶型花科多年生高大乔木,它们和其它豆科植物一样,能与根瘤菌营共生固氮。可以和土壤中的根瘤菌共生形成根瘤,将空气中植物不能吸收利用的分子态氮(N2)转化为植物可以吸收利用的氨态氮(NH3),为宿主植物提供大量氮肥,因此充分发挥豆科植物的固氮作用,可以减少化学氮肥的施用量,还可改良土壤和培肥地力,有利于林业的持续发展。
【作者单位】:中国林业科学研究院热带林业研究所
【分类号】:S714.3

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