甘蔗内生固氮地研究进展.pdfVIP

中曩I作物学会甘蘑JIP业委员会】眵-4-：o起掌术讨论会 论 文 嘉 甘蔗内生固氮的研究进展叫 梁俊‘2； 梁朝旭1J (1．广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室，南宁530007； 2．广西大学。南宁530003：3．广西甘蔗研究所．南宁530007) 摘要：在巴西，长期种植甘蔗都是只施少量的氮，但是这种种植方式并没有造成土 壤中S元素流失；因此，人们认为可能是生物固氮造成这种现象。从1950年至1970 年。不少研究者就从甘蔗中分离到许多固氮菌，但是一直到80年代初，人们才通 过N平衡法与N15 dilution证明一些巴西甘蔗菌能通过生物固氮得到大量的氮元 素．同时不少研究者也利用一些生理技术对甘蔗内生固氮作用进行研究这些研究结 果更新了寻找生物圊氮菌的效果。国内在甘蔗内生固氮的研究方面很少，还没有很、 大的进展；建议以甘蔗固氮育种与甘蔗内生固氮应用基础研究为重点，加大对甘蔗 内生圆氮研究的投入。 关键词：甘蔗；固氮；内生固氮菌 l绪论 氮素是植物需求量最大的矿质营养元素，同时也是植物个体乃至自然生态系 统和人工生态系统(包括农业系统)生长最常见的限制因子。每年的总固氮量之 中，约有60％来自生物固氮，工业合成氨约占25％，其余15％则产生于闪电。由此 可以看出生物固氮在整个生态系统中发挥极其重要的作用。自从100多年前，科 学家证明某些微生物可以把大气中的N：转化供植物生长利用，现在已经鉴定为 固氮生物的有古细菌2个属中约87个种，细菌的38个属和氰细菌的20个属。固 氮微生物可以分为两类，一类是能独立生存的非共生微生物，‘另一类是与其他植 物共生的共生微生物。研究最广泛的固氮菌是根瘤菌，这些固氮菌与豆科植物等 寄主共生，将其固定的氮供应给寄主，同时从寄主取得所需的营养物质。 氮素对于甘蔗生长也有很大的意义，氮素占蛋白质成分的15-18％。缺少氮 素，甘蔗体内一系列生理过程，如蛋白质合成、光合作用、呼吸作用等都将遭到 破坏。二十世纪八十年代以前的大部分研究认为，甘蔗没有生物固氮作用，只能 从土壤中吸收无机化合物的氮化物，如硝态氮(硝酸盐)、铵态氮(铵盐)以及 尿素等．八十年代初，在巴西最先有人提出不同观点，认为甘蔗也可以通过固氮 菌把大量N：转化成自身需要的氮营养物质，这些固氮菌寄生于甘蔗内部，并且 基金项目：广西科学基金项目(桂科基0448092)。广西农业科学院科技发展基金(2004013)与广西创新 能力建设项目(桂科能0330015．IE)支持：第一作者并通讯作者简介：粱俊．男，1976年出生。硕士．助 理研究员。从事甘蔗研究．E-Mail：croklj2000@163．com． 113 甲■|1事物掌鼍|．甘曩}。t业j}贝量】F十二麓足掌木讨‘诧。奢 论 文 毒 从许多巴西甘蔗品种中分离到甘蔗内生固氮菌。其他国家，例如泰国在这方面也 一 进行了一些试验研究。 2甘蔗内生固氮的开端 在巴西，许多地区的甘蔗栽培已有几十年甚至几百年的历史，这些甘蔗不仅 用来生产糖以满足国内市场和出口需要，而且用来生产酒精。生产糖、酒精要从 蔗茎中移走大量的氮素，在蔗叶中遗留的N素大部分由于燃烧蔗叶而流失掉，剩 下的在蔗梢中，或是饲喂牲畜，或是留在蔗田中。但是在巴西种植甘蔗的圣保罗 州，氮肥推荐施用量，新植蔗是80kg／公顷左右。宿根蔗是120kg／公顷左右n∞。 若是甘蔗连作似乎会耗尽土壤N营养元素，如此下去甘蔗产量最终会下降。然而， 在甘蔗连作数十年后，一般都没有观察到这种产量和土壤N元素的下降。因此， 许多巴西的科学家认为，甘蔗生长得益于生物固氮，并开展对甘蔗固氮的研究。 Associative 蔗联合固氮作用(Sugarcane Nitrogen Fixation)的概念。随后陆 续有学者报道在甘蔗的根际