蛭石和珍珠岩作为根瘤菌与刺槐共生培养基质的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物栽培技术领域，具体涉及蛭石和珍珠岩作为根瘤菌与刺槐共生培 养基质的应用。
【背景技术】
[0002] 根瘤菌是一类重要的农业微生物，它们能与豆科植物共生形成根瘤，将大气氮还 原为氨，为宿主植物提供所需的氮素营养，这种共生体系是已知生物固氮能力最强的共生 体系之一，其每年的固氮量占全球生物固氮总量的50%以上，相当于全世界工业合成氮肥 量的2倍，是全球氮素循环的主要环节。豆科植物作为一种重要的绿肥或生态保护植物，如 毛苕子、草木犀、紫穗槐、刺槐等，在恢复土壤生态、水土保持、提高土壤生产力等方面发挥 着重要的作用；作为经济作物，如大豆，它可为人类提供大量的植物蛋白和食用油，同样，很 多豆科植物也是我国重要的中草药，如黄芪、甘草、苦参等。因此，研究根瘤菌与豆科植物匹 配、建立高效共生固氮体系、提高氮素转化效率、改善土壤质量具有重要的指导意义，是农 田土壤生态环境可持续发展的迫切需求。
[0003] 全世界豆科植物约650属，18000种，资源丰富，据报道可与豆科植物形成共生体 系的根瘤菌具有同样多的种类，如何从种类繁多的豆科植物和根瘤菌中快速筛选和匹配高 效共生固氮体系是我们面临巨大的挑战。传统的方法是通过试管水培方法建立共生体系， 它克服了土培的连作障碍，对于观察豆科植物根部结瘤与否及结瘤数量、大小及形态不需 要像基质培养那样取出植物。但在栽培过程中存在不少缺陷，主要表现营养液的浓度、温 度、pH值等易产生剧烈变化，透气性差，溶解氧低，根系环境稳定性差。另外，对于体积、重 量较大的种子，如黄豆、蚕豆等，滤纸对于种子的支撑有时会有一定困难，并且容易受到外 界微生物的污染，影响共生体系的形成。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷和不足，本发明发现了蛭石与珍珠岩能提高根瘤菌和刺槐 的共生效率，与传统的水培方法相比，不仅生成根瘤的时间短，而且根瘤数量明显增多。该 基质培养有效克服了水培过程中存在的缺点，促进植物生长，有利于快速建立共生体系。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 蛭石和珍珠岩作为根瘤菌与刺槐共生培养基质的应用。
[0007] 具体的，包括将蛭石和珍珠岩混合后作为基质，采用基质袋培养技术进行根瘤菌 与刺槐的共生培养。
[0008] 更具体的，所述的蛭石的颗粒粒径为1. 0~3. 0mm;所述的珍珠岩的颗粒粒径为 1. 5~2. 5mm，按质量比，輕石：珍珠岩=2:1。
[0009] 另外，所述的根瘤菌与刺槐的共生培养包括根瘤菌的活化、刺槐的催芽处理及将 活化的根瘤菌接种在催芽处理后的刺槐根部，将接种根瘤菌的刺槐在蛭石与珍珠岩的混合 基质中进行共生培养。
[0010] 同时，将根瘤菌接种在刺槐根部后的有效菌数为106~10 7CFU/mL。
[0011] 进一步的，待刺槐具有第一片真叶时向刺槐的根基处接种根瘤菌。
[0012] 更进一步的，将所述的蛭石与珍珠岩的混合基质灭菌后再进行根瘤菌与刺槐共生 的培养；
[0013] 所述的灭菌包括向基质袋中倒入蛭石与珍珠岩的混合基质，然后再向装有混合 基质的基质袋中倒入无氮营养液，最后将装有混合基质和无氮营养液的基质袋121°C灭菌 60min〇
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点为：
[0015] (1)本发明通过对比实验发现，采用蛭石与珍珠岩一起作为混合基质进行刺槐与 根瘤菌的共生培养，与传统的水培方法相比，不仅生成根瘤的时间短，而且得到的根瘤数量 明显增多；
[0016] (2)本发明采用基质袋培养技术进行刺槐与根瘤菌的共生培养，大大的缩短了培 养周期，解决了水培技术中存在的营养液的浓度、温度、pH值等生长环境参数易产生剧烈变 化，透气性差，溶解氧低，根系环境稳定性差等问题，同时，对于体积、重量较大的种子，如黄 豆、蚕豆等，解决了滤纸对于种子的支撑困难、容易受到外界微生物的污染及影响共生体系 形成的问题；
[0017] (3)本发明采用的蛭石和珍珠岩在121°C灭菌条件下不会发生性状改变，有效的 改善了植物的生长环境，防止外界微生物的污染，提高了刺槐_根瘤菌共生固氮能力，为科 研和实践生产提供了新的途径和技术。
【附图说明】
[0018] 图1基质袋栽培与传统试管水培方法中的根瘤数量，其中黑体正方形代表的是基 质袋方法，实心圆圈代表的是试管水培方法；
[0019] 图2基质袋栽培与传统试管水培方法中的植物地上部分干重；
[0020] 以下结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做具体说明。
【具体实施方式】
[0021] 本发明采用的蛭石为颗粒状，其颗粒大小为1. 0~3. 本发明采用的珍珠岩为 颗粒状，其颗粒大小为1. 5~2. 5mm。
[0022] 本发明采用如下方法实现：
[0023] (1)冻存根瘤菌的活化：应用YMA平板培养基。
[0024] (2)刺槐的催芽处理：取刺槐种子95%浓硫酸浸泡，期间慢速搅拌，8-10分钟后小 心去掉硫酸并用大量无菌水快速冲洗，再加入95%乙醇浸泡1-2分钟后，蒸馏水冲洗6次。 同时，配制1 %水琼脂培养基，将种子均匀放入冷凝后的水琼脂培养基上。然后将培养皿放 入30摄氏度培养箱中催芽约2天。
[0025] (3)育苗容器及基质制备：在基质培养中，蛭石与珍珠岩以2:1 (质量比）混合装 基质袋。配制6L左右无氮营养液，每袋基质袋中倒入约300ml，然后向事先准备洗净的大试 管中分别倒入约60ml无氮营养液。
[0026](4)实验处理如表1，共4个处理。将长度约为1cm发芽的刺槐苗，在无菌的条件 下定植于基质袋和大试管中，待第一片真叶长出时，向植物根基处接l〇ml菌，接菌后有效 菌数为（1〇6~10 7)CFU/mL。接菌后，每4天检测空白对照中细菌和所有处理真菌变化情况， 整个栽培周期为36天。
[0027] 表1六种培育组的制备数量
[0028]
[0029] 注：其中植物组是在基质袋中植入催芽后的刺槐，植物加菌组是在基质袋中植入 催芽后的刺槐并向其根部加lml根瘤菌液
[0030] (5)检测内容：植物结瘤最早时间，根瘤数量；植物地上部分干重测定；采用梯度 稀释平板技术法检测不同共生培养技术细菌和真菌变化。
[0031] 根据本发明处理数据可得出结论，基质袋培养技术中的刺槐地上干重明显高于水 培技术，结瘤早于水培，接菌第8天就观察到根瘤形成，水培技术中第12天出现少量根瘤， 在基质培养过程中，基质培养结瘤数多。基质培杂菌污染率较小，水培在培养到第24天时 开始出现霉菌，在第36天时，几乎所有水培都出现了霉菌，而基质培养在细菌检测中始终 没有霉菌出现。
[0032] 综合分析，基质袋培养的共生体系形成快，结瘤效率远高于水培，基质培养中，植 物杂菌污染率较小，培养过程中没有霉菌出现，而水培则在培养到第24天时就出现了霉 菌，基质中的植物干重统计结果总体高于水培，故基质培可作为实验室替代水培的一种新 型的培养方式。
[0033] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0034] 实施例一：
[0035] 1 材料：
[0036] 1. 1供试基质：蛭石和珍珠岩均购自鑫方试剂公司，蛭石的粒径为1. 0~3. 0mm ; 珍珠岩的粒径为1. 5~2. 5mm。
[0037] 1. 2基