【摘 要】
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植物生长必须的氮素营养可以通过吸收人工合成化学氮肥和自身生物固氮两种方式获取。人工施氮成本高、利用率低,过量施用严重污染环境和土壤;生物固氮是固氮菌通过自身固氮酶系统将空气中氮气还原成植物可利用的铵态氮的过程,不消耗能源,也不污染环境,是一种高效利用资源,环境友好的农业绿色可持续发展途径。大豆等豆科作物与根瘤菌的共生固氮体系是生物固氮中效率最高的,使其成为农业生态系统中氮素的关键来源。利用根瘤菌固
【基金项目】
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山西省重点研发一般项目（201703D221004-5）; 山西省重点研发计划重点项目（201703D211001）; 山西省自然科学基金（201801D121247,201901D111304）; 山西农业大学科技创新基金（zdpy201706）
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植物生长必须的氮素营养可以通过吸收人工合成化学氮肥和自身生物固氮两种方式获取。人工施氮成本高、利用率低,过量施用严重污染环境和土壤;生物固氮是固氮菌通过自身固氮酶系统将空气中氮气还原成植物可利用的铵态氮的过程,不消耗能源,也不污染环境,是一种高效利用资源,环境友好的农业绿色可持续发展途径。大豆等豆科作物与根瘤菌的共生固氮体系是生物固氮中效率最高的,使其成为农业生态系统中氮素的关键来源。利用根瘤菌固氮这一天然手段以减少氮肥的使用,已经引起越来越多人们重视。生物固氮体系在美国、巴西等国家的大豆生产中发挥重要作用。我国农业实践已经基本上放弃了这一传承千年的传统。为了更好的利用这一共生固氮体系,本研究对山西省大豆根瘤菌进行分离、鉴定和分类;通过与山西主栽大豆品种的匹配性筛选,挑选出共生固氮效果好的根瘤菌;对晋大53和平南杂交的RIL群体进行表型变异和遗传分析,采用复合区间作图法进行结瘤相关性状的QTL定位。具体研究结果如下:（1）本研究从山西省大同广灵、晋中太谷、太原清徐分离出的187株根瘤菌都可以扩增出nif H和nod A基因,172株为快生型根瘤菌BTB染色变黄,属于S.fredii,是当地的优势菌,15株为慢生型根瘤菌BTB染色变蓝,分别属于B.diazoefficiens和B.daqingense。BOX-PCR聚类表明,此次分离的根瘤菌分为16类,表明山西根瘤菌资源丰富,种类繁多。（2）筛选出耐盐性较好的根瘤菌TG1、TG14、TG16、TG44、TG53、TG79和GL93,都可以耐1%的Na Cl,TG14、TG16、TG44和TG53可以在2%的Na Cl平板上生长。盐胁迫下,根瘤的性状下降较植株性状更大,表明根瘤对盐胁迫更加敏感。接种根瘤菌可以缓解盐胁迫的伤害,提高大豆植株对盐的抵抗能力。150 m M Na Cl胁迫下,与晋大88匹配性较好的耐盐根瘤菌是TG1和TG14。通过共生匹配性筛选发现与晋大88匹配性较好的是GL11和GL43,其地上部、根和根瘤的生物量都较接种USDA110增加在22.2%～41.5%之间。与科丰1号匹配性较好的是TG37,其地上部干重、根干重、根瘤鲜重、根瘤干重和根瘤数较接种USDA110增加在15.0%～60.6%之间。为后续的大田实验提供的菌剂资源。（3）将不同的大豆根瘤菌接种到亲本中,筛选出在亲本结瘤性状中显著差异的根瘤菌TG44,然后用其接种RIL群体,在苗期和盛花期测定结瘤相关指标。各性状都有双向超亲分布,结瘤性状的变化要比植株性状的大,根瘤性状中存在个别极端个体。对盛花期RIL群体结瘤相关性状进行测定,结果表明总根瘤干重与节数、分枝数、地上部干重和根干重呈极显著正相关。总根瘤平均鲜重和总根瘤平均干重与根干重呈极显著正相关。总根瘤数与节数呈显著正相关,与根鲜重呈显著负相关。通过对大豆苗期和盛花期结瘤相关性状进行QTL定位,共定位到51个QTL位点,分别解释了RIL群体结瘤相关性状5.8%～13.2%的遗传变异。与前人重复定位到的QTL位点有7个,新定位到的QTL位点有44个。将根瘤性状中重复定位到的和与前人共同定位到的QTL位点,进行生物信息学分析发现2个在根瘤中高表达的候选基因Glyma.06g126700和Glyma.14g214700,可作为后续重点研究的基因。
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