[其他]耐硝酸鹽大豆

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85106041
• 申請(qǐng)日: 1985-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85106041A
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得M·格雷曉夫;伯納德丁·卡羅爾;大衛(wèi)L·麥克納爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 農(nóng)業(yè)遺傳學(xué)研究所(有限)
• 主分類號(hào): A01H1/00
• 分類號(hào): A01H1/00
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 王孫佳

本發(fā)明一般涉及豆科植物，特別是涉及那些具有耐硝酸鹽根瘤形成作用和超級(jí)根瘤形成作用之表現(xiàn)型的大豆品種。新奇的是，已發(fā)現(xiàn)一些在遺傳上變更了的、有著耐硝酸鹽和超級(jí)根瘤形成作用的大豆植物。這些大豆植物在具有耐硝酸鹽根瘤形成作用或超級(jí)根瘤形成作用的表現(xiàn)型方面是與野生型大豆和馴化了的栽培品種大豆有區(qū)別的。一種植物栽培的方法，即一種把耐硝酸鹽根瘤形成作用和超級(jí)根瘤形成作用的特性引入馴化了的栽培品種的方法已被發(fā)現(xiàn)了。而且，一種生產(chǎn)和選擇耐硝酸鹽植物和超級(jí)根瘤形成的植物的遺傳學(xué)操作方法也被發(fā)現(xiàn)了。具有耐硝酸鹽根瘤形成作用的植物在農(nóng)學(xué)上是非常有用的，這是因?yàn)樗鼈兡軌蛟诒葌鹘y(tǒng)的栽培品種更早的生長(zhǎng)階段就在含有內(nèi)生的硝酸鹽的土壤中生成了有效的根瘤。早期的根瘤形成促進(jìn)了已經(jīng)加入的任何土壤接種物的有效性，這就可防止生長(zhǎng)的延遲，這種生長(zhǎng)延遲通常是在植物成長(zhǎng)期間在有效根瘤形成之前因內(nèi)生的硝酸鹽的減少而引起的。超極根瘤形成作用同樣也促進(jìn)了土壤接種物的有效性，并有助于對(duì)減少對(duì)外界氮源的依賴。

耐硝酸鹽的根瘤形成作用在這里被定義為在接種一定數(shù)量共生細(xì)菌的情況下，在具有限定硝酸鹽含量的支承培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)，植物形成有效根瘤的能力。有效的根瘤是指那些能夠發(fā)揮固氮作用的根瘤。固氮作用是一個(gè)使分子氮還原成生物學(xué)上有用形式的氮（如氨）的過(guò)程。

該過(guò)程過(guò)去一直是通過(guò)乙炔的還原來(lái)測(cè)定的，這是因?yàn)榇呋肿拥€原作用的酶即固氮酶也能夠催化乙炔的還原作用。于是，還原乙炔的能力就被認(rèn)為是與固定氮的能力相等的，并且是具有活性的固氮酶酶活性存在的特性。支承培養(yǎng)基是這樣一個(gè)術(shù)語(yǔ)，這里被用來(lái)表示用于支承植物正常直立生長(zhǎng)的任何物質(zhì)，其中包括無(wú)限的土壤、沙、蛭石等等。共生微生物意指任何微生物，最典型的是指根瘤菌屬細(xì)菌，即能夠在適當(dāng)?shù)臈l件下生成有效根瘤的細(xì)菌共生微生物中形成根瘤的數(shù)量對(duì)于分布支承培養(yǎng)基中的這樣的有機(jī)體來(lái)說(shuō)足以讓野生型或傳統(tǒng)的栽培品種生成足夠數(shù)目的根瘤以支持在基本上是無(wú)氮的支承培養(yǎng)基中植物的正常生長(zhǎng)。

硝酸鹽的含量被定義為每單位體積土壤中硝酸鹽的量，而這種土壤是通過(guò)施加了一定濃度的溶液狀的硝酸鹽后得到的，而這種濃度又適用于特定條件下的植物，硝酸鹽的含量是根據(jù)所加入的溶液的濃度來(lái)定義的，這是因?yàn)橥寥赖母闪选⑾跛猁}吸收和其他這類因素會(huì)使得所測(cè)土壤的濃度不一樣。例如5mM的硝酸鹽含量，如已經(jīng)所描述的，相當(dāng)于用深為12″、直徑為10″的壺，每天以1/4升的5mM（毫克分子濃度）KNO，溶液澆灌在植物上的量，這樣一種作業(yè)規(guī)程可提供一個(gè)比較穩(wěn)定的硝酸鹽含量，從而指出了要獲得土壤中可溶物質(zhì)的恒定濃度之困難。

超級(jí)根瘤形成作用被定義為當(dāng)植物在接種一定量共生細(xì)菌的支承培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)，各株植物形成有效根瘤的能力，即在根瘤的數(shù)量上和大小上都大于野生型植物，至少為野生型植物的兩倍，超級(jí)根瘤形成的植物可能是耐硝酸鹽的，但也不一定，超級(jí)根瘤形成作用的表現(xiàn)型可以在不存在外加硝酸鹽的情況下觀察到。

一般的野生型豆科植物和農(nóng)學(xué)上被認(rèn)為是重要的豆科作物的馴化的栽培品種，例如大豆，在土壤中硝酸鹽含量低的情況下是不會(huì)形成有效根瘤的。在含有5.5mM（毫克分子濃度，以下相同）硝酸鹽的土壤中，根瘤的大小和固定氮的能力與在外加硝酸鹽的、基本上不含硝酸鹽的土壤中生長(zhǎng)的對(duì)照組豆科植物相比較，大大地降低了。殘留的硝酸鹽通常也可在土壤中被發(fā)現(xiàn)，在這樣的土壤中實(shí)際上進(jìn)行著輪作，已施過(guò)肥的作物，例如玉米，也已在一個(gè)季節(jié)被種下了，大豆通常是與施肥的作物進(jìn)行輪作的，通過(guò)土壤中硝化細(xì)菌和有機(jī)物質(zhì)的作用，就會(huì)使土壤出現(xiàn)高的硝酸鹽含量。某些土壤，尤其是那些火山發(fā)源地的土壤，其硝酸鹽含量自然就很高。在這樣的情況下，有效的根瘤形成作用就受到了阻止或推遲，直到殘存于土壤的硝酸鹽基本上被耗盡為止，這時(shí)植物生長(zhǎng)的延遲性就可觀察到了。這種有時(shí)伴隨瞬間發(fā)黃現(xiàn)象的延遲性是因根瘤形成作用的推遲而造成的，在延遲期間和以后的階段中，到達(dá)成熟所需的時(shí)間和對(duì)應(yīng)力的敏感性都有害地影響了作物的最終產(chǎn)量，如果根瘤形成作用出現(xiàn)得遲導(dǎo)致了共生微生物群體的減少或無(wú)效，那么在種植過(guò)程中對(duì)土壤接種共生細(xì)菌的價(jià)值也就不大了，耐硝酸鹽根瘤形成的表現(xiàn)型在農(nóng)學(xué)上對(duì)防止或減少這樣的不利影響是很有利的。

從土壤中淋溶出來(lái)的硝酸鹽迅速變成了河流和蓄水層的嚴(yán)重污染物。這種污染是由于對(duì)土壤連續(xù)施肥和雨水所致的來(lái)自土壤的淋溶而造成的。由于大豆通過(guò)氮固定作用所獲得的氮大約占它們所要的總氮的70%，這就減少了對(duì)外加肥料的依賴，這也就有利于緩和污染的問(wèn)題，耐硝酸鹽和超極根瘤形成的突變種減少了對(duì)外加肥料的依賴。