红桤木生理生态、固氮活性及根瘤放线菌研究

论文摘要

红桤木（Alnus rubra）为非豆科共生固氮速生、先锋树种,主要分布在北美太平洋西北部。该树种能改良土壤,是良好的伴生树种,具有很好的商业价值。以引种到我国南京及周边地区的红桤木为材料,本文系统地研究了红桤木的扩繁技术、生长规律、光合生理、根瘤固氮活性及氮磷营养生理,进行了根瘤超微结构观察和Ca2+-和ATPase的细胞化学定位,对放线菌根瘤内生菌进行了分离、培养和观察,进一步比较研究了两个菌株生长特征及生理特性。主要结果如下:播种育苗的技术关键包括播种时间与深度、苗床覆盖、苗期水分管理等。试验表明,红桤木幼苗能在南京地区安全过暑和越冬。在研究嫩枝和硬枝扦插技术的基础上,分六次测定了扦插生根过程中内源激素的含量,其初终值为:IAA 106.66和162.02 ng/g,GA1/3,16.62和25.37ng/g,ZR 8.2和22.23ng/g,均呈“上升-下降-上升”趋势,谷值出现在第37天。ABA（176.54和150.02ng/g）呈“下降-上升-下降”,峰值也出现在第37天。通过两地四年的连续观察证实:在安徽南陵,4年生苗木高1.5～7.0 m,地径2.130～9.456 cm;在南京六合,4年生苗木高2.1～5.3 m,地径2.682～10.2cm;并且呈现更加快速生长的趋势;在两试验地第四年普遍开花结实。两年生苗木季节性生长规律观察表明,苗高和地径生长曲线均呈“S”形。这些结果说明红桤木速生,适合两地生长,引种成功。二年生苗光合特性测定结果表明:净光合速率日变化单峰型,出现在4月24日（13.94μmol/m2?s）、10月10日（16.64μmol/m2?s）和11月20日（10.28μmol/m2?s）,或呈双峰型,出现在6月11日11:00和15:00时（13.7和12μmol/m2?s）和8月9日9:00和15:00时（17.7和16.85μmol/m2?s）。蒸腾速率也具有明显季节性变化,日变化曲线均呈单峰曲线,最高值出现在10月10日,峰值为4.921μmol/m2?s。作者还对净光合速率和蒸腾速率与光量子密度等气象因子和气孔导度等生理生态因子间的关系,进行了相关和回归分析。与未结瘤对照相比,结瘤苗木显著地提高了组织中叶绿素含量、硝酸还原酶（NR）活性、谷氨酰胺合成酶（GS）活性、可溶性蛋白含量和硝态氮含量,也显著提高了生长量和生物量;结瘤植株叶面喷施无氮Hoagland营养液,与未结瘤植株喷施含混合氮或硝态氮Hoagland营养液相比,表现出更好的生理和生长状态;施加磷肥也促进了红桤木的生长。这些结果显示红桤木表现出良好的固氮活性。透射电镜观察表明,Ca2+和H+-ATPase反应颗粒在根瘤细胞中的定位具有一致性。在根瘤无菌细胞中,主要沉积在细胞质膜和淀粉粒周围,以及内陷的质膜和壁内突上。在含菌丝的根瘤细胞内,反应颗粒的定位与菌丝发育的时期有关。从放线菌根瘤中分离出菌株33个,对其中的23株包括红桤木8个（LH001～LH005,NL001～NL003）、四川桤木7个（SM003～SM004和SM006～SM010）、江南桤木4个（ZP1,ZP3,ZP4,ZP6）和杨梅4个（ZY1～ZY4）,进行了结构观察和生长状况的分析。LH002和NL001两菌株具有以下特点:适应性强,可利用多碳源,适生pH范围分别为6.0-12.8和4.0-12.0,耐盐能力强,NaCl浓度达到5%时仍能生长。这些特性显示两菌株具有很高的潜在应用价值。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章文献综述
• 1 红桤木的研究进展
• 1.1 桤木属植物概况
• 1.2 红桤木概况
• 1.3 红桤木的有性生殖
• 1.4 红桤木果实的成熟、采种与贮藏
• 1.5 红桤木的繁殖
• 1.6 红桤木的生长
• 1.7 红桤木的生理特性
• 1.8 红桤木引种及良种选育
• 1.9 桤木林的建立与管理
• 2 弗兰克氏菌的研究进展
• 2.1 弗兰克氏菌的形态特征
• 2.2 弗兰克氏菌的生理生化特性
• 2.3 弗兰克氏菌的生态特征
• 2.4 影响弗兰克氏菌结瘤的因素
• 3 红桤木的固氮生物学
• 3.1 固氮率的统计
• 3.2 影响红桤木固氮率的因素
• 3.3 内生菌与宿主植物的共生效应
• 第二章 红桤木的育苗技术研究
• 1 实生苗育苗技术研究
• 1.1 材料与方法
• 1.2 播种方式和田间管理
• 1.3 小结与讨论
• 2 红桤木的扦插繁殖技术研究
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.3 小结与讨论
• 第三章 红桤木的生长规律研究
• 1 红桤木的引种栽培研究
• 1.1 试验条件、材料与方法
• 1.2 结果与分析
• 1.3 小结与讨论
• 2 二年生红桤木苗木的季节性生长规律
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.3 小结与讨论
• 第四章 红桤木的光合生理研究
• 1 红桤木光合与蒸腾速率对气象因子的响应
• 1.1 材料与方法
• 1.2 结果与分析
• 1.3 小结与讨论
• 2 红桤木光合速率季节性日变化特征的研究
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.3 小结与讨论
• 第五章 结瘤对红桤木生长的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 生长状况观察
• 2.2 相关生理指标的比较
• 2.3 苗木生长状况的比较
• 2.4 全氮、全磷含量的比较
• 3 小结与讨论
• 3.1 叶绿素含量的比较
• 3.2 氮代谢相关生理指标的比较
• 3.3 苗木生长状况的比较
• 3.4 全氮、全磷含量的比较
• 第六章 氮肥对红桤木生长的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 3 小结与讨论
• 3.1 叶绿素含量的变化
• 3.2 与氮代谢相关生理指标的变化
• 3.3 生物量的累积
• 3.4 红桤木各器官全氮、全磷含量的比较
• 第七章 磷肥对红桤木生长的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料与设计
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 生理指标的测定
• 2.2 生物量的测定
• 2.3 各器官全氮、全磷含量的比较
• 3 小结与讨论
• 3.1 磷对红桤木叶片中主要生理指标的影响
• 3.2 磷对红桤木生物量的影响
• 3.3 磷对红桤木全氮、全磷含量的影响
• 2+-和ATPASE 定位'>第八章 红桤木根瘤的超微结构及CA²⁺-和ATPASE 定位
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 取样时间与试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 根瘤的外部形态特征及其在根系上的分布
• 2＋在根瘤细胞中的沉积'>2.2 Ca^2＋在根瘤细胞中的沉积
• +-ATPase 反应颗粒在根瘤细胞中的分布'>2.3 H⁺-ATPase 反应颗粒在根瘤细胞中的分布
• 3 小结与讨论
• 第九章 根瘤内生菌的分离和培养研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 培养基
• 1.3 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 内生菌在BAP 培养液中生长的形态特征
• 2.2 部分菌丝的显微观察
• 3 小结与讨论
• 第十章 两株内生菌的观察和生理特性测定
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 根瘤的形态结构
• 2.2 生长状况的比较
• 2.3 显微结构的比较
• 2.4 超微结构的比较
• 2.5 生长特性的比较
• 3 小结与讨论
• 3.1 两菌株的基本状况
• 3.2 两菌株对碳源的利用
• 3.3 丙酸钠含量对两菌株生长的影响
• 3.4 培养液中pH 值对两菌株生长的影响
• 3.5 氯化钠含量对两菌株生长的影响
• 第十一章 FRANKIA 菌基因组DNA 的提取
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 实验试剂
• 1.3 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 根瘤内痕量DNA 的提取
• 2.2 菌株DNA 的提取
• 3 讨论
• 第十二章 主要结论和研究展望
• 1 红桤木的育苗技术研究
• 2 红桤木的生长规律研究
• 3 红桤木的光合生理研究
• 4 红桤木对结瘤和氮、磷肥响应的研究
• 5 根瘤内生菌的相关研究
• 6 本研究的特色
• 7 存在的问题
• 8 进一步研究展望
• 8.1 红桤木的栽培和推广技术的研究
• 8.2 根瘤内生菌的研究
• 附录：图版及说明
• 参考文献
• 详细摘要