鷹嘴豆根瘤菌新種群的發(fā)現(xiàn)，豐富了國(guó)際上對(duì)鷹嘴豆根瘤菌生物地理學(xué)分布的認(rèn)識(shí)，也為選育優(yōu)質(zhì)高效的鷹嘴豆共生根瘤菌提供了資源和條件。

　　鷹嘴豆是藥食兼用的豆類植物，因其種子面形奇特、尖如鷹嘴而得名，2000多年前沿古絲綢之路傳入我國(guó)。

　　如今，新疆木壘縣是鷹嘴豆的傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)，面積和產(chǎn)量均居國(guó)內(nèi)*。除了木壘縣的10余萬畝種植面積外，近幾年，鷹嘴豆在云南、寧夏、吉林和黑龍江等省區(qū)也有1萬~2萬畝的引種面積。

　　“我國(guó)目前鷹嘴豆種植面積有限，但由于其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，未來種植面積一定會(huì)得到很大提升。”來自鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院的張俊杰博士認(rèn)為，“在大多數(shù)新引種地區(qū)，如果想種好鷹嘴豆，就必須接種適宜當(dāng)?shù)赝寥罈l件的鷹嘴豆共生根瘤菌，否則鷹嘴豆不可能形成根瘤，更不能進(jìn)行生物固氮，*終影響其生長(zhǎng)和產(chǎn)量。”

　　鷹嘴豆根瘤菌新物種的發(fā)現(xiàn)

　　鷹嘴豆主要種植區(qū)域多數(shù)是邊疆或者少數(shù)民族地區(qū)，這些地區(qū)一般土壤都比較貧瘠，氣候也比較干旱，鷹嘴豆恰恰適應(yīng)這種環(huán)境。

　　張俊杰解釋說，“一方面鷹嘴豆可以與土壤中的共生根瘤菌形成根瘤并進(jìn)行生物固氮，解決了土壤貧瘠缺肥的問題，另一方面鷹嘴豆—根瘤菌共生體系比較耐干旱。”

　　今年4月，張俊杰在國(guó)際系統(tǒng)與進(jìn)化微生物學(xué)雜志（IJSEM）發(fā)表了一個(gè)分離自鷹嘴豆的根瘤菌新物種，定名為文新中慢生根瘤菌，種名來自我國(guó)*土壤微生物學(xué)家和細(xì)菌分類學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士陳文新名字的拉丁化。

　　“2015年，我們對(duì)甘肅的鷹嘴豆根瘤菌進(jìn)行了土壤捕捉和遺傳多樣性研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域土壤中存在較豐富的鷹嘴豆土著根瘤菌，并且除了多數(shù)菌株屬于木壘中慢生根瘤菌種群外，又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的種群。經(jīng)過近三年的詳細(xì)分析和鑒定，包括對(duì)其進(jìn)行數(shù)值分類分析、基因系統(tǒng)發(fā)育分析和基因組比較分析等，*終命名為文新中慢生根瘤菌。”張俊杰告訴記者。

　　文新中慢生根瘤菌的發(fā)表，豐富了國(guó)際上對(duì)鷹嘴豆根瘤菌生物地理學(xué)分布的認(rèn)識(shí)，使得自我國(guó)分離的鷹嘴豆根瘤菌種群數(shù)量增加為2個(gè)，另外一個(gè)是木壘中慢生根瘤菌。這也是張俊杰2012年的一項(xiàng)研究成果。

　　“當(dāng)時(shí)我們從新疆主產(chǎn)區(qū)共分離得到了90余株共生根瘤菌，發(fā)現(xiàn)與國(guó)際上比較流行的已知種群并不相同，后經(jīng)過對(duì)其進(jìn)行多相分類學(xué)鑒定，命名為木壘中慢生根瘤菌。”張俊杰說。

　　世界范圍內(nèi)，自鷹嘴豆中分離和命名的根瘤菌種群還有地中海中慢生根瘤菌和鷹嘴豆中慢生根瘤菌?，F(xiàn)在，我國(guó)和國(guó)外發(fā)表的鷹嘴豆根瘤菌種群數(shù)量各占一半。

　　之后，他們又對(duì)木壘中慢生根瘤菌與國(guó)際上流行的2個(gè)種群進(jìn)行了土壤和蛭石中的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)瘤試驗(yàn)。“結(jié)果表明，該土著菌在新疆當(dāng)?shù)赝寥乐懈?jìng)爭(zhēng)結(jié)瘤優(yōu)勢(shì)明顯，也啟示我們當(dāng)?shù)夭恍枰臃N外來的根瘤菌，土著菌已經(jīng)很豐富，足以滿足鷹嘴豆結(jié)瘤固氮的需要。”張俊杰說。

　　因地制宜 *接種

　　不過，在除新疆和甘肅以外的其他種植地區(qū)是否也如此？

　　張俊杰研究組在為每個(gè)要接種省份或區(qū)域選育優(yōu)質(zhì)高效的鷹嘴豆共生根瘤菌方面展開了研究，包括對(duì)大田土壤樣品的采集、溫室盆栽鷹嘴豆和不同鷹嘴豆根瘤菌適應(yīng)性及競(jìng)爭(zhēng)性的大田試驗(yàn)等。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論外來種群，還是該研究組發(fā)表的2個(gè)種群的菌株，都可以與鷹嘴豆結(jié)瘤，但是大田數(shù)據(jù)說明在不同區(qū)域供試菌的結(jié)瘤率存在明顯差異，這體現(xiàn)了不同菌株對(duì)不同區(qū)域土壤適應(yīng)性的差異；且經(jīng)過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)瘤試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，國(guó)外種群（鷹嘴豆中慢生根瘤菌）具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)瘤優(yōu)勢(shì)，這個(gè)結(jié)果與在新疆土壤中的結(jié)果正好相反。

　　張俊杰表示，下一步，一方面要研究土壤非生物因子對(duì)不同種群菌株在我國(guó)不同鷹嘴豆種植區(qū)域的適應(yīng)性和競(jìng)爭(zhēng)性差異的影響，另一方面則要通過土壤微生物組成分析等方法，研究土壤生物因子的影響，*終揭示其中所包含的分子生態(tài)機(jī)制。

　　同時(shí)，為了滿足鷹嘴豆大規(guī)模引種過程中鷹嘴豆接種根瘤菌的需求，張俊杰目前收集和保藏鷹嘴豆根瘤菌菌株1500余株，是目前國(guó)內(nèi)*的鷹嘴豆根瘤菌種質(zhì)資源庫(kù)。

　　*近幾年，張俊杰研究組聯(lián)合中國(guó)農(nóng)科院、云南省農(nóng)科院和吉林白城農(nóng)科院等機(jī)構(gòu)，在云南文山地區(qū)、吉林白城地區(qū)和黑龍江大慶地區(qū)開展了精細(xì)的田間接種試驗(yàn)。

　　他表示，“經(jīng)過根瘤菌接種，不同種群根瘤菌菌株都可以一定程度上提高鷹嘴豆的產(chǎn)量和品質(zhì)，其中對(duì)產(chǎn)量的提高可以達(dá)到5%~15%，而對(duì)品質(zhì)的提高主要考查指標(biāo)是看種子中蛋白含量的提升，達(dá)到5%~10%。”

　　此外，他們近幾年還對(duì)鷹嘴豆根瘤菌菌劑進(jìn)行了持續(xù)全面的研究，包括菌劑發(fā)酵專用菌株和培養(yǎng)基的選擇與優(yōu)化、發(fā)酵條件的優(yōu)化、保存方法和接種方法的研究和探索等。

　　“目標(biāo)只有一個(gè)，就是促進(jìn)鷹嘴豆根瘤菌菌劑生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化和接種便利化，以增強(qiáng)生物固氮作用，減少化學(xué)氮肥的施入。”張俊杰說。

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