不同共生效应根瘤菌株对紫花苜蓿光合特性和呼吸代谢的影响

摘要

为探究紫花苜蓿-根瘤菌共生系统结瘤固氮对紫花苜蓿的光合特性、呼吸代谢以及植株生物量积累的影响，以根瘤菌株LL2和QL5分别侵染‘甘农9号’紫花苜蓿，比较接种根瘤菌后紫花苜蓿的结瘤固氮能力、植株表型、光合特性和呼吸代谢等指标的差异。结果表明：1)接种根瘤菌株LL2后植株单株有效根瘤数（7个）、固氮酶活性(0.29μmol·g^-1·h^-1)、豆血红蛋白含量(0.76 mg·g^-1)显著高于接种根瘤菌株QL5处理，前者紫花苜蓿的地上干重、株高、叶面积均显著提升，说明根瘤菌株LL2是‘甘农9号’紫花苜蓿的高效匹配菌株，QL5是低效匹配菌株。2)接种高效根瘤菌株LL2后植株的气体交换参数、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、光合产物显著高于接种低效根瘤菌株QL5处理。3)接种根瘤菌株LL2后植株的ATP含量、ATP合成酶、己糖激酶、异柠檬酸脱氢酶、6-磷酸葡萄糖脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶活性显著高于接种根瘤菌株QL5处理，呼吸速率显著小于QL5处理。4)地上干重与蒸腾速率（相关系数为0.72）、淀粉含量（0.83）、ATP合成酶活性（0.72）呈显著正相关（P<0.05），与呼吸速率呈负相关（0.66）；结瘤固氮能力与净光合速率（0.83）、可溶性糖含量（0.79）呈极显著正相关（P<0.01），与叶绿素（a+b）含量（0.76）、6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性（0.85）呈显著正相关（P<0.05），与呼吸速率呈负相关。5)接种高效匹配根瘤菌株LL2的植株单位光照时间下产生的单位干重(0.06 g·h^-1)显著高于接种根瘤菌株QL5的处理(0.03 g·h^-1)。综上，高效匹配根瘤菌株LL2可通过提高结瘤和固氮能力促进植株对氮素的固定，为植株光合和呼吸提供更多的氮素能源，进而增加光合产物，降低呼吸速率，促进植株代谢循环，最终积累更高的生物量。

关键词

紫花苜蓿 / 根瘤菌 / 共生固氮 / 光合特性 / 能量 / 呼吸代谢