甘蔗内生固氮细菌的分离、鉴定和生长特性

论文摘要

甘蔗是重要的糖料作物和能源作物，在甘蔗栽培中，氮肥和水分是两个最重要的因子。作为具有高光效的C4作物，理论上其生产潜力很大，但在生产中，由于氮肥的大量投入，大大降低了甘蔗的生产效益，同时氮肥的过量使用，给农业的可持续发展也带来了巨大的负面影响。 氮素固定是我们这个星球上维持生产力的一个重要生态反应，生物固氮是解决人类目前面临人口、粮食、能源和环境这一总体问题的一个重要方面。在现有对甘蔗固氮研究的基础上，如何充分利用甘蔗的生物固氮特性，充分发挥其经济效益和生态环境效益，在提高甘蔗产量和降低生产成本以及在农业可持续发展战略中显得尤为重要。 目前有关甘蔗的联合固氮在巴西研究的较多，但在国内的报道还较少。为了更好地开发和利用甘蔗的固氮特性，了解不同的地域条件对甘蔗生物固氮的影响，了解广西的甘蔗植株内的固氮菌种类，为生物固氮特性在甘蔗科研、生产的应用提供参考依据。本论文通过把引进的巴西固氮甘蔗品种与本地现有主要甘蔗栽培品种一起进行试验，从不同甘蔗品种的固氮酶活性检测、不同甘蔗品种不同部位固氮细菌的分离与鉴定、几个固氮菌生物学特性的研究、不同甘蔗品种的固氮酶活性与甘蔗氮代谢指标的相关性等方面进行了研究，主要试验结果如下： 1．本文较全面地了解了巴西引进的甘蔗品种和广西主栽的甘蔗品种不同部位内生固氮细菌的存在情况，从形态、生理生化特性和16S rDNA方面鉴定了几个固氮酶活性较高的菌株，并对其在系统发育上的地位和生物学特性进行了研究，结果表明：B9LA是鞘氮醇单胞菌属（Sphingomonas sp．）中的一个种，PCR扩增出其16S rDNA全序列共1339bp（GenBank的登录号为DQ466571）；B16SA属于苍白杆菌属（Ochrobactrum sp．），PCR扩增出其16S rDNA全序列共1400bp（GenBank的登录号为DQ466569）；B16SH属于微杆菌属（Microbacterium sp．）中的一个种，PCR扩增出其16S rDNA全序列共1346bp（GenBank的登录号为DQ466572）；B8L是木糖氧化粪产碱菌（Achromobacter xylosoxidans），PCR扩增出其16S rDNA全序列共1463bp（GenBank的登录号为DQ466568）；B8R、B25R、B11S、B17SH是嗜麦芽假单胞菌(Stenotrophomonas

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 氮的重要性及循环方式
• 1.2 生物固氮
• 1.2.1 关于生物固氮的几个概念
• 1.2.2 固氮酶研究概况
• 1.2.3 联合固氮细菌进入植物的方式
• 1.2.4 影响联合固氮的因素
• 1.2.5 主要联合固氮细菌的研究
• 1.3 生物固氮的研究重点及展望
• 1.4 甘蔗内生固氮的研究
• 1.5 国内甘蔗生物固氮研究
• 1.6 本课题立论依据及重要意义
• 1.7 本研究的目标
• 第二章 不同甘蔗品种联合固氮细菌的分离、筛选、鉴定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.1.3 分离细菌所用培养基
• 2.1.4 分离细菌的固氮酶活性检测
• 2.1.5 细菌的形态特征观察
• 2.1.6 细菌生理生化特性的测定
• 2.1.7 细菌的16S rRNA序列分析
• 2.1.8 菌株的16S rRNA基因的序列测定
• 2.1.9 系统发育树的构建
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 内生细菌的分离
• 2.2.2 不同菌株的固氮酶活性检测条件
• 2.2.3 应用不同培养基分离所得菌株的固氮酶活性大小
• 2.2.4 菌株的培养特征
• 2.2.5 不同菌株的生理生化特性
• 2.2.6 不同菌株的系统发育学分析
• 2.2.6.1 菌株的16S rRNA基因的PCR扩增
• 2.2.6.2 不同菌株的16S rRNA基因的全序列分析及系统发育树的构建
• 2.3 讨论
• 第三章 培养条件对几个甘蔗内生固氮细菌的生长特性和固氮酶活性的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.1.2.1 不同温度对菌株生长的影响
• 3.1.2.2 不同pH对菌株生长的影响
• 3.1.2.3 不同葡萄糖和蔗糖浓度对菌株生长的影响
• 3.1.2.4 不同硝酸钾和氯化铵浓度对菌株生长的影响
• 3.1.2.5 不同温度和不同pH对菌株固氮酶活性的影响
• 3.1.2.6 不同葡萄糖和蔗糖浓度对菌株固氮酶活性的影响
• 3.1.2.7 不同硝酸钾和氯化铵浓度对菌株固氮酶活性的影响
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同pH和不同温度对不同菌株生长的影
• 3.2.2 不同氯化钠浓度对固氮菌生长的影响
• 3.2.3 不同蔗糖与葡萄糖浓度对不同菌株生长的影响
• 3.2.4 不同氮源对菌株生长的影响
• 3.2.5 不同温度和不同pH对菌株固氮酶活性的影响
• 3.2.6 不同葡萄糖和蔗糖浓度对菌株固氮酶活性的影响
• 3.2.7 不同硝酸钾和氯化铵浓度对菌株固氮酶活性的影响
• 3.3 讨论
• 第四章 不同甘蔗品种氮代谢差异的比较
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 方法
• 4.1.2.1 组培苗整株固氮酶活性的测定
• 4.1.2.2 组培苗中分离物存在的检测
• 4.1.2.3 桶栽试验
• 4.1.2.4 不同甘蔗品种茎、叶固氮酶活性的测定
• 4.1.2.5 氮代谢和氨同化各种指标的测定
• 4.1.2.5.1 硝酸还原酶活性（NR）的测定
• 4.1.2.5.2 谷氨酰胺合成酶（GS）的活性测定
• 4.1.2.5.3 叶片硝态氮含量的测定
• 4.1.2.5.4 叶片铵态氮含量的测定
• 4.1.2.5.5 蛋白质含量的测定
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 组培苗整株固氮酶活性的测定
• 4.2.2 组培苗中分离物存在的检测及固氮酶活性测定
• 4.2.3 甘蔗伸长盛期不同品种不同部位的细菌菌株调查
• 4.2.4 甘蔗伸长盛期不同品种叶片与茎的固氮酶活性检测
• 4.2.5 氮代谢和氨同化各种指标
• 4.2.5.1 不同甘蔗品种硝酸还原酶活性的比较
• 4.2.5.2 不同甘蔗品种谷氨酰胺合成酶活性的比较
• 4.2.5.3 不同甘蔗品种硝态氮含量的比较
• 4.2.5.4 不同甘蔗品种铵态氮含量的比较
• 4.2.3.5 不同甘蔗品种蛋白质含量的比较
• 4.2.5.5 几个生化指标间的相关分析
• 4.3 讨论
• 第五章 结论
• 第六章 研究展望及后续工作
• 6.1 甘蔗内生固氮细菌的研究展望
• 6.2 本试验的后续工作
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文