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根瘤菌-豆科植物高效共生固氮体系是自然界中间氮效率最高的体系之一,固定的氮素占全球固氮总量的主要部分,具有重要的生态和经济价值,在畜牧业的可持续发展中也具有重要作用。紫花苜蓿和根瘤芮对酸性环境均很敏感,南方大面积的酸性上壤严重阻碍了苜蓿的“北草南引”及其产业化。所以研究根瘤菌在酸性土壤中与苜蓿植株的识别、定殖和迁移过程,找到在酸性土壤中的高效共生固氮体系具有一定意义。已有研究多通过筛选耐酸苜蓿根瘤菌来研究其对根瘤菌-紫花菖蓿共生体系的固氮能力的影响。本研究通过红色荧光蛋白(Redfluorescence protein, RFP)标记耐酸苜蓿根瘤菌,选取耐酸能力不同的根瘤菌菌株进行竞争结瘤能力、根瘤菌的群体感应变化的研究以及pH对根瘤菌在苜蓿体内定殖和运移情况的影响,为耐酸苜蓿根瘤菌与苜蓿植物在酸胁迫下的共生固氮研究提供研究手段。实验得到的结果如下：1、用电转化法,成功将rfp基因导入S.meliloti91512、91532中,获得了rfp标记菌株E91512和E91532,标记菌株在纯培养条件下和共生条件下均能稳定表达红色荧光蛋白。接种E91512、E91532和接种出发菌株的菖蓿植株结瘤动力学曲线没有显著差异,对苜蓿植株的正常生长和与苜蓿植株共生固氮没有影响。接种根瘤菌处理和不接种对照相比明显促进了苜蓿植株的生长,其中E91532对苜蓿植株的生长的促进作用优于E91512。2、用试管水培研究酸性胁迫对标记菌株E91512和E91532对紫花苜蓿侵染、定殖和迁移的影响,结果表明,pH5.2的水培液处理较pH5.8和pH7.0处理明显降低了标记菌株从根系向上部的迁移速率,在pH7.0和pH5.8的水培液中,标记菌株E91532均能够在10-15天开始从根系向上部茎叶迁移,而pH5.2水培液中标记菌株E91532从根系向上部茎叶迁移的时间推迟至15～20天。E91512和E91532两菌株在pH5.8的水培液中从苜蓿根系向上部迁移动态过程不完全一致,pH对E91512的影响大于E91532,pH5.8时对标记菌株E91532从苜蓿根系向上部的迁移与pH7.0没有显著差异,但E91512在pH5.8处理从根系向上迁移速率较pH7.0明显降低。3、在三种pH下,标记菌株E91512和E91532均能在苜蓿植株根系、茎部和叶片定殖,定殖密度从多到少依次为根系、茎部和叶片。pH5.2处理的菖蓿植株根系、茎部的根瘤菌群体密度显著低于pH5.8和pH7.0处理,pH5.2时可显著降低根瘤菌在苜蓿植株体内的群体密度和迁移速率,酸性胁迫下不仅影响根瘤菌的存活,同时降低了根瘤菌在植物体内的定殖密度和迁移速率。4、用红色荧光蛋白标记技术,研究不同耐酸能力菌株在不同酸度土壤和不同接种量下的竞争结瘤能力。占瘤率反映菌株的竞争结瘤能力,结果显示：菌株的竞争结瘤能力与菌株自身的遗传特性和耐酸能力相关,在黄壤、砂壤和紫色土中,接种E91532+91512体积比1：1处理中S.meliloti91512的占瘤率分别为12.22%、28.69%和11.80%,远低于接种E91532+MA2体积比1：1处理中S.meliloti MA2的占瘤率分别为68.89%、50.14%和44.44%,在三种土壤中,根瘤菌MA2的竞争结瘤能力均高于根瘤菌91512；在酸性黄壤中,E91532+91532体积比100：1和1：1处理相对酸性黄壤敏感的S.meliloti91532的占瘤率仅为7.78%和52.15%,明显低于E91532+MA2体积比100：1和1：1处理耐酸S.meliloti MA2的占瘤率20.71%和68.89%,而在砂壤和紫色土中,苜蓿根瘤菌91532的占瘤率和根瘤菌MA2相差不大；耐酸性研究发现MA2在pH4.2时依然可以生长,而91512和91532的耐酸能力分别为pH5.2和pH4.8,耐酸能力较高的MA2在酸性黄壤中的占瘤率也较高,根瘤菌的竞争结瘤能力与菌株的耐酸能力有关,在酸性黄壤中接种耐酸能力较高的S.meliloti MA2可以提高菌株的竞争结瘤能力。同时菌株的竞争结瘤能力与土壤的酸碱度相关,对酸性黄壤敏感的S.meliloti91532在酸性黄壤中的占瘤率显著低于耐酸S.meliloti MA2,而在pH偏向于中性的砂壤和紫色士中,S.meliloti91532的占瘤率和S.meliloti MA2相似,这与pH在水培条件下对根瘤菌的影响相似,水培中pH5.2的对根瘤菌定殖密度和迁移的影响较pH5.8和pH7.0大。其次菌株的竞争结瘤能力与接种量有关,同一接种组合不同体积比的占瘤率均表现为100：1>1：1>1：100,适当增加接种量可以提高菌株的占瘤率。5、在黄壤、砂壤和紫色土中,接种根瘤菌处理均提高了土壤全氮、碱解氮含量,在黄壤中,接种根瘤菌E91532+91532、E91532+91512、E91532+MA2处理和不接种对照相比显著提高了土壤碱解氮含量,分别提高了21.45%、20.28%、26.67%。接种根瘤菌E91532+MA2处理的全氮含量与对照相比有显著差异,提高了16.06%。土壤类型的酸碱度可以影响土壤中根瘤菌数量、微生物活性、群体感应强度。同一接种处理在酸性黄壤中的根瘤菌数量、微生物活性、群体感应强度及结瘤数均显著低于砂壤和紫色土；在酸性黄壤中,体积比1：1和1：100时,接种E91532+MA2处理土壤根瘤菌的数量、微生物活性、群体感应水平、结瘤率和总结瘤数均高于接种E91532+91532和E91532+91512处理,接种E91532+MA2体积比1:1和1:100处理较接种E91532+91532和E91532+91512效果较好。在砂壤和紫色士中,体积比1：1和1：100时,接种E91532+MA2处理较接种E91532+91532和E91532+91512处理根部氮含量和地上部氮含量没有显著差异,但接种E91532+MA2处理部氮含量和地上部氮含量低于接种E91532+91532和E91532+91512处理,接种竞争结瘤能力较强的MA2与苜蓿植株的共生固氮能力不高。群体感应与其他测定指标的相关分析表明,在酸性黄壤和紫色士中,根瘤菌的群体感应水平与苜蓿植株总结瘤数、结瘤率、植株生物量均有显著正相关,群体感应强度在根瘤菌与苜蓿植株共生固氮过程中具有重要作用,酸性土壤显著降低了根瘤菌的群体感应水