根瘤菌不仅可以与宿主豆科植物共生结瘤固氮,还可以作为内生菌定殖于水稻等非豆科植物体内。本文以gfp基因标记的苜蓿中华根瘤菌1021(Sinorhizobium meliloti1021,简称Sm1021)和非豆科植物水稻(日本晴)为材料,从形态学、细胞生物学、分子生物学水平上研究了根瘤菌对水稻幼苗的促生作用及其机理;同时,为研究室外自然条件下根瘤菌对水稻的促生作用,用三种不同根瘤菌接种水稻,从生长生理学水平上评估了不同根瘤菌对水稻促生效果的差异,为根瘤菌作为微生物菌肥应用于水稻实际生产奠定实验和理论基础。结果表明:　　 (1)同对照相比,苜蓿中华根瘤菌1021处理水稻幼苗第6天后,便出现明显促生现象,其中地上部分高度和鲜重分别增加21.35％、34.50%,根长度和鲜重分别增加5.06%、15.70%。　　 (2)通过激光共聚焦显微镜观察发现,gfp基因标记的苜蓿中华根瘤菌1021接种水稻2天后,定殖于水稻幼苗根毛和侧根裂隙处,并且有的根瘤菌通过根毛进入根内;接菌5-8天后,定殖于水稻根部的根瘤菌数量逐渐增加,并快速向上迁移至水稻幼苗叶鞘和叶片内,同时观察到根瘤菌进入叶肉细胞。应用平板分离技术检测结果表明,水稻幼苗接种根瘤菌后随着天数的增加,其根部和地上组织内根瘤菌群体数量逐渐增加。　　 (3)运用实时定量PCR技术,分析水稻幼苗接种根瘤菌5天后相关基因的表达变化。选择与植物光合作用、防卫反应、植物生长素和信号转导相关基因作目的基因,结果这些基因都上调表达。其中与植物防卫反应和信号转导相关蛋白基因的表达变化,说明水稻幼苗接种根瘤菌后,在分子水平上做出一定的应答机制,同时,与光合作用、植物生长素相关蛋白的上调表达,有利于促进水稻幼苗的生长。　　 (4)室外盆栽自然环境下,水稻接种三种不同根瘤菌:苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti1021)、田菁茎瘤根瘤菌(Azorhizobiumcaulinodans ORS571)、三叶草根瘤菌(Rhizobium leguminosarum bv.Triprolii E11)后,提高了分蘖期和灌浆初期阶段的叶片净光合作用速率,地上高度和干重、根体积和干重、有效分蘖数、种子产量以及各部分含氮量都有增加,但是,不同根瘤菌对水稻促生效果不同。