微生物学报

采样点 Sampling point	经纬度信息 Longitude and latitude information	取样植株 Sampling plants	酸碱度 pH	电导率 Electrical conductivity (EC) (µS/cm)
通辽珠日河中化基地东 East of Zhurihe Sinochem Base, Tongliao	44°12′5.29″N, 121°35′58.35″E	苜蓿 Alfalfa	8.57±0.17	96.10±5.21
通辽珠日河中化基地西 West of Zhurihe Sinochem Base, Tongliao	44°12′22.32″N, 121°31′47.40″E	苜蓿 Alfalfa	8.56±0.13	137.93±13.39
通辽扎鲁特旗 Tongliao Jalut Banner	44°23′12.97″N, 121°15′44.22″E	苜蓿 Alfalfa	6.69±0.22	141.17±23.13
乌拉特中期第二基地 Urad Mid-term Second Base	41°13′59.24″N, 108°46′48.97″E	苜蓿 Alfalfa	8.70±0.04	141.80±4.90
黑麻洼 Heimawa	40°23′3.75″N, 111°33′3.80″E	苜蓿 Alfalfa	8.50±0.04	127.10±13.9
和林格尔 Horinger County	40°29′3.59″N, 111°50′6.71″E	苜蓿 Alfalfa	8.67±0.04	76.41±7.31

采样点 Sampling point	经纬度信息 Longitude and latitude information	取样植株 Sampling plants	酸碱度 pH	电导率 Electrical conductivity (EC) (µS/cm)
通辽珠日河中化基地东 East of Zhurihe Sinochem Base, Tongliao	44°12′5.29″N, 121°35′58.35″E	苜蓿 Alfalfa	8.57±0.17	96.10±5.21
通辽珠日河中化基地西 West of Zhurihe Sinochem Base, Tongliao	44°12′22.32″N, 121°31′47.40″E	苜蓿 Alfalfa	8.56±0.13	137.93±13.39
通辽扎鲁特旗 Tongliao Jalut Banner	44°23′12.97″N, 121°15′44.22″E	苜蓿 Alfalfa	6.69±0.22	141.17±23.13
乌拉特中期第二基地 Urad Mid-term Second Base	41°13′59.24″N, 108°46′48.97″E	苜蓿 Alfalfa	8.70±0.04	141.80±4.90
黑麻洼 Heimawa	40°23′3.75″N, 111°33′3.80″E	苜蓿 Alfalfa	8.50±0.04	127.10±13.9
和林格尔 Horinger County	40°29′3.59″N, 111°50′6.71″E	苜蓿 Alfalfa	8.67±0.04	76.41±7.31

分组 Group	发芽势 Germination energy (%)	发芽率 Germination rate (%)	发芽指数 Germination index (GI)	种子活力指数 Vigor index (VI)	平均根长 Mean root length (cm)
YCK	90.00±10.00a	90.00±10.00ab	2.45±0.69abc	5.11±1.31bc	2.11±0.12c
CK	86.67±15.28a	86.67±15.28abc	3.00±0.33ab	17.48±2.47a	5.86±0.92a
TY	70.00±20.00abc	73.33±20.82abc	2.89±0.51abc	14.59±2.95a	5.03±0.15a
YTY	66.67±15.28abc	70.00±17.32abc	2.34±0.58abc	4.51±2.00bc	1.88±0.49c
Y17512	73.33±57.74abc	76.67±5.77abc	2.56±0.20abc	6.13±1.42bc	2.43±0.72bc
Y17675	53.33±15.28bc	56.67±11.55c	1.89±0.38c	5.25±0.46bc	2.84±0.52bc
Y1B1Y	46.67±23.09c	60.00±26.46bc	2.00±0.88bc	5.28±2.23bc	2.66±0.19bc
Y1B2Y	60.00±26.46abc	66.67±32.15abc	2.22±1.07abc	3.71±0.62c	1.96±0.90c
Y2B3Y	66.67±11.55abc	70.00±17.32abc	2.33±0.58abc	7.32±1.38b	3.26±1.00b
Y9B3Y	80.00±20.00ab	93.33±5.77a	2.89±0.38abc	7.73±3.06b	2.62±0.68bc
Y11C1Y	76.67±15.28abc	93.33±5.77a	3.11±0.19a	6.68±1.36bc	2.16±0.53bc
Y15B1Y	86.67±15.28a	90.00±10.00ab	3.00±0.33ab	7.69±1.10b	2.57±0.36bc
Y16C1Y	90.00±10.00a	93.33±5.77a	3.11±0.19a	6.99±1.07bc	2.24±0.21bc
Y17C2Y	76.67±5.77abc	76.67±5.77abc	2.56±0.20abc	5.52±0.64bc	2.16±0.12bc

分组 Group	发芽势 Germination energy (%)	发芽率 Germination rate (%)	发芽指数 Germination index (GI)	种子活力指数 Vigor index (VI)	平均根长 Mean root length (cm)
YCK	90.00±10.00a	90.00±10.00ab	2.45±0.69abc	5.11±1.31bc	2.11±0.12c
CK	86.67±15.28a	86.67±15.28abc	3.00±0.33ab	17.48±2.47a	5.86±0.92a
TY	70.00±20.00abc	73.33±20.82abc	2.89±0.51abc	14.59±2.95a	5.03±0.15a
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Y1B2Y	60.00±26.46abc	66.67±32.15abc	2.22±1.07abc	3.71±0.62c	1.96±0.90c
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Y9B3Y	80.00±20.00ab	93.33±5.77a	2.89±0.38abc	7.73±3.06b	2.62±0.68bc
Y11C1Y	76.67±15.28abc	93.33±5.77a	3.11±0.19a	6.68±1.36bc	2.16±0.53bc
Y15B1Y	86.67±15.28a	90.00±10.00ab	3.00±0.33ab	7.69±1.10b	2.57±0.36bc
Y16C1Y	90.00±10.00a	93.33±5.77a	3.11±0.19a	6.99±1.07bc	2.24±0.21bc
Y17C2Y	76.67±5.77abc	76.67±5.77abc	2.56±0.20abc	5.52±0.64bc	2.16±0.12bc

菌株 Strain	固氮 Nitrogen fixation	解有机磷 Organic-phosphate solubilization	解无机磷 Inorganic-phosphate solubilization	解钾 Potassium solubilization	铁载体 Siderophore production	吲哚-3-乙酸 IAA (mg/L)	胞外多糖 Exopolysaccharide (g/L)
1B1Y	+	-	-	+	-	63.4±1.2	2.379±0.117
1B2Y	+	-	-	+	-	61.3±10.0	2.130±0.052
2B3Y	+	+	-	+	+	58.9±3.4	0.500±0.018
9B3Y	+	+	-	+	+	67.5±10.7	1.166±0.118
11C1Y	+	+	-	+	+	49.0±9.7	0.551±0.018
15B1Y	+	+	-	+	-	56.0±4.4	2.320±0.074
16C1Y	+	+	-	+	-	61.1±2.6	2.684±0.051
17C2Y	+	+	-	+	+	57.0±2.2	0.730±0.029

菌株 Strain	固氮 Nitrogen fixation	解有机磷 Organic-phosphate solubilization	解无机磷 Inorganic-phosphate solubilization	解钾 Potassium solubilization	铁载体 Siderophore production	吲哚-3-乙酸 IAA (mg/L)	胞外多糖 Exopolysaccharide (g/L)
1B1Y	+	-	-	+	-	63.4±1.2	2.379±0.117
1B2Y	+	-	-	+	-	61.3±10.0	2.130±0.052
2B3Y	+	+	-	+	+	58.9±3.4	0.500±0.018
9B3Y	+	+	-	+	+	67.5±10.7	1.166±0.118
11C1Y	+	+	-	+	+	49.0±9.7	0.551±0.018
15B1Y	+	+	-	+	-	56.0±4.4	2.320±0.074
16C1Y	+	+	-	+	-	61.1±2.6	2.684±0.051
17C2Y	+	+	-	+	+	57.0±2.2	0.730±0.029

内蒙古地区苜蓿耐盐促生根瘤菌的筛选及盆栽验证

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郑杜翔 ¹^,⁴ , 魏杰 ² , 闫伊茹 ³ , 刘长涛 ³ , 闫瑞智 ³ , 张晓霞 ¹^,^*

微生物学报 | 研究报告 2026,66(3): 1211-1224

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微生物学报 | 研究报告 2026, 66(3): 1211-1224

内蒙古地区苜蓿耐盐促生根瘤菌的筛选及盆栽验证

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郑杜翔¹^,⁴, 魏杰², 闫伊茹³, 刘长涛³, 闫瑞智³, 张晓霞¹^,^*

作者信息

^1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室，北京

^2.内蒙古大学生命科学学院，内蒙古自治区高校生物种质资源保护与利用工程研究中心，内蒙古呼和浩特

^3.蒙草生态环境(集团)股份有限公司，内蒙古呼和浩特

^4.山东农业大学生命科学学院，山东泰安

Screening of salt-tolerant and plant growth-promoting rhizobia from alfalfa in Inner Mongolia and verification through pot experiments

Duxiang ZHENG¹^,⁴, Jie WEI², Yiru YAN³, Changtao LIU³, Ruizhi YAN³, Xiaoxia ZHANG¹^,^*

Affiliations

^1.State Key Laboratory of Efficient Utilization of Arid and Semi-arid Arable Land in Northern China, Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing, China

^2.Inner Mongolia Higher Education Engineering Research Center for Protection and Utilization of Biological Germplasm Resources, School of Life Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot, Inner Mongolia, China

^3.M -Grass Ecology and Environment (Group) Co. , Ltd. , Hohhot, Inner Mongolia, China

^4.College of Life Sciences, Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong, China

出版时间: 2026-03-04 doi: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250763

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摘要

收起

目的针对内蒙古盐渍化土壤制约苜蓿生产的问题，从该地区苜蓿根瘤中筛选耐盐能力强、促生效果优的根瘤菌，明确其系统发育地位与功能潜力，为开发本地化苜蓿高效共生结瘤的根瘤菌菌剂提供菌种资源和理论依据。方法在内蒙古自治区采集6个不同盐碱区域的土壤，通过捕获法获取土著苜蓿根瘤菌，分离纯化后采用16S rRNA基因序列分析鉴定菌株分类地位；通过结瘤试验、固氮/解磷/解钾能力测定、产吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)与胞外多糖含量检测等评价促生功能；结合种子萌发试验与耐盐盆栽试验测定菌株缓解盐胁迫的效果。结果共分离出250株菌株，其中苜蓿根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)占90.8% (227株)；筛选出8株高效结瘤菌株(1B1Y、1B2Y等)，均具备固氮与解钾能力，部分菌株(如2B3Y、9B3Y)可解有机磷、产铁载体；9B3Y的IAA分泌量最高(67.5 mg/L)，16C1Y的胞外多糖含量最高(2.684 g/L)；在盐胁迫(0.4% NaCl)条件下，2B3Y处理组苜蓿地上部鲜重较盐水对照组增长29%，且显著缓解种子萌发抑制(根长提升明显)。结论筛选获得的菌株(尤其是2B3Y)能通过固氮、分泌IAA与胞外多糖等机制有效缓解盐胁迫对苜蓿的抑制作用，有望应用于内蒙古盐渍化土壤的苜蓿生产与土壤改良。

关键词

内蒙古 / 苜蓿 / 盐渍化土壤 / 根瘤菌 / 耐盐促生

Abstract

收起

Objective To screen indigenous rhizobia with high salt tolerance and plant growth-promoting traits from alfalfa nodules and clarify their phylogenetic status and functional potential, thereby providing strain resources and a theoretical basis for developing localized, efficient alfalfa symbiosis and further addressing the constraints of saline soil on alfalfa production in Inner Mongolia. Methods Indigenous alfalfa rhizobia were collected from six saline-alkali sites in Inner Mongolia via a trapping method. Following isolation and purification, the taxonomic status of the strains was determined by 16S rRNA gene sequencing. The plant growth-promoting functions were evaluated through nodulation tests, along with assays for nitrogen fixation, phosphorus solubilization, potassium solubilization, indole-3-acetic acid (IAA) production, and exopolysaccharide (EPS) content. Seed germination and pot experiments were carried out to evaluate the salt stress-alleviating effect of the target strain. Results A total of 250 strains were isolated, with Sinorhizobium meliloti being predominant (227 strains, 90.8%). Eight efficient nodulating strains (e.g., 1B1Y and 1B2Y) were screened out, all of which possessed nitrogen-fixing and potassium-solubilizing capabilities. Some strains (e.g., 2B3Y and 9B3Y) could solubilize organic phosphorus and produce siderophores. Strain 9B3Y secreted the highest amount of IAA (67.5 mg/L), while 16C1Y produced the highest EPS content (2.684 g/L). Under salt stress (0.4% NaCl), the aboveground fresh weight of alfalfa inoculated with strain 2B3Y increased by 29% compared with that of the saline control, and the strain significantly alleviated the inhibition on seed germination (notably increasing the root length). Conclusion The strains screened out, particularly strain 2B3Y, can effectively mitigate the inhibitory effects of salt stress on alfalfa through nitrogen fixation and the secretion of IAA and EPS. These strains show promise for application in alfalfa production and soil improvement in saline regions of Inner Mongolia.

Key words

Inner Mongolia / alfalfa / saline soil / rhizobia / salt tolerance and plant growth promoting

引用本文

郑杜翔, 魏杰, 闫伊茹, 刘长涛, 闫瑞智, 张晓霞. 内蒙古地区苜蓿耐盐促生根瘤菌的筛选及盆栽验证. 微生物学报, 2026 , 66 (3) : 1211 -1224 . DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250763

Duxiang ZHENG, Jie WEI, Yiru YAN, Changtao LIU, Ruizhi YAN, Xiaoxia ZHANG. Screening of salt-tolerant and plant growth-promoting rhizobia from alfalfa in Inner Mongolia and verification through pot experiments[J]. Acta Microbiologica Sinica, 2026 , 66 (3) : 1211 -1224 . DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250763

正文

收起

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为豆科多年生优质牧草，因其高蛋白含量、强适口性及良好的土壤改良作用，在我国畜牧业发展和生态修复中占据重要地位^[1]。内蒙古是我国重要的畜牧业基地，苜蓿种植面积逐年扩大，但其生产常受到土壤盐渍化的严重制约。该地区地处干旱半干旱区，蒸发量远大于降水量，加之不合理的灌溉方式，导致土壤盐渍化问题日益突出，据统计，内蒙古盐渍化土壤面积已超过450万hm²，其中许多地块因盐分过高导致苜蓿种子萌发率降低、幼苗生长受阻、产量大幅下降，严重影响了牧草产业的可持续发展^[2]。

土壤盐渍化会通过渗透胁迫、离子毒害及氧化损伤等多种途径抑制植物生长，还会破坏根瘤菌与苜蓿的共生关系，干扰结瘤过程，表现为结瘤数量减少、固氮能力下降^[3]。其机制主要与根瘤细胞中Na⁺过量积累及关键离子转运蛋白定位异常有关。传统的物理改良(如深耕松土)和化学改良(如施加改良剂)存在成本高、易造成二次污染等局限^[4]。近年来，利用微生物缓解植物盐胁迫的生物修复技术因其环境友好、可持续性强等优势成为研究热点。耐盐促生菌(salt-tolerant plant growth-promoting rhizobacteria, ST-PGPR)可通过多种机制促进盐胁迫下植物的生长，如分泌吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)、赤霉素等植物激素调控植物生理代谢，产生1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC)脱氨酶降低乙烯积累以缓解胁迫，溶解土壤中难溶性磷、钾并固定氮素改善营养供应，还可通过合成胞外多糖、产生抗氧化酶等增强植物的耐盐能力^[5]。

目前，针对苜蓿根际促生菌的筛选已在新疆、宁夏等盐渍化地区开展了部分研究，筛选出的菌株在实验室条件下表现出一定的耐盐促生效果，但由于土壤微生物的分布具有显著的地域特异性，不同生态环境中的菌株其功能特性差异较大^[6]。内蒙古地区独特的气候条件(昼夜温差大、冬季寒冷干燥)和土壤类型(多为栗钙土、棕钙土)形成了特殊的根际微生态系统^[7]，从中筛选出的耐盐促生菌可能具有更适应本地环境的功能优势，但其相关研究仍较为匮乏。

本研究以内蒙古盐渍化土壤中生长的苜蓿根瘤为材料，分离筛选具有高效耐盐能力和促生特性的根瘤菌资源，明确其分类地位及促生潜力，旨在为开发适用于当地的微生物菌剂、改良盐渍化土壤、提高苜蓿产量提供优质资源。

1 材料与方法

收起

1.1 采样地点概况

土样采集于内蒙古境内主要盐碱地分布地区，具体位置及理化信息见表1。

1.2 培养基

YMA培养基(g/L)：甘露醇10.0，酵母提取物1.0，K₂HPO₄ 0.5，MgSO₄·7H₂O 0.2，NaCl 0.1，琼脂20.0 (固体培养基用，液体培养基不加琼脂)。

TY培养基(g/L)：胰蛋白胨10.0，酵母粉5.0，NaCl 5.0，琼脂20.0。

阿须贝无氮培养基(g/L)：甘露醇10.0，KH₂PO₄ 0.2，MgSO₄·7H₂O 0.2，NaCl 0.2，CaCl₂ 0.1，CaCO₃ 5.0，琼脂15.0。

蒙金娜有机磷培养基(g/L)：葡萄糖10.0，(NH₄)₂SO₄ 0.5，NaCl 0.3，KCl 0.3, FeSO₄·7H₂O 0.03，MnSO₄·H₂O 0.03，蛋黄卵磷脂(提前加热溶解于蒸馏水) 0.2，CaCO₃ 5.0，酵母粉0.4，琼脂12.0。

无机磷培养基(g/L)：葡萄糖10.0，(NH₄)₂SO₄ 0.5，KCl 0.2，Ca₃(PO₄)₂ 5.0，MgSO₄·7H₂O 0.03，MnSO₄·H₂O 0.03，FeSO₄ 0.003，NaCl 0.2，酵母粉0.5，琼脂12.0。

解钾培养基(g/L)：葡萄糖5.0，硫酸铵0.5，MgSO₄·7H₂O 0.5，NaCl 0.1，碳酸钙1.0，钾长石粉(或黑云母) 2.0，琼脂20.0，溴百里酚蓝4.0。

铁载体培养基(g/L)：葡萄糖2.0，l-天冬酰胺0.5，K₂HPO₄ 0.5，MgSO₄·7H₂O 0.2，琼脂15.0。CAS显色液(g/L)：铬天青S (CAS) 0.6，FeCl₃·6H₂O 0.027，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 0.72。

组分A (g/L)：KH₂PO₄ 8.8，KCl 62.0，MgSO₄·7H₂O 100.0；组分B (g/L)：CaCl₂ 86.0；组分C (g/L)：柠檬酸铁12.0；组分D (g/L)：NaNO₃ 12.0，MnSO₄·H₂O 0.4，ZnSO₄ 0.1，CuSO₄·5H₂O 0.1，H₃BO₃ 0.1，Na₂MoO₄ 0.02。松本哲良营养培养基使用时将上述4种组分等体积混合，再用蒸馏水稀释200倍后使用。

种子：本研究使用的种子为蒙草生态环境(集团)股份有限公司慷慨提供的紫花苜蓿‘沃苜2号’。

1.3 菌株的富集、分离及鉴定

将采集点原位土混入无菌营养土:无菌蛭石=1:1基质中进行盆栽试验，利用豆科植物特异捕获根瘤菌的特性开展原位土盆栽试验。待苜蓿成熟结瘤后进行根瘤的收获^[8]。

将根瘤从根部完整分离并进行表面消毒，消毒条件为75%乙醇浸泡2 min+2%次氯酸钠浸泡3 min，浸泡过程中不断摇晃，最后用无菌水快速冲洗10次^[9]。用无菌镊子夹破样品，将创伤面贴在含1%刚果红的YMA平板上，30 ℃培养2-4 d，根据菌落形态、颜色、黏稠度和表面光滑程度等特征选择单菌落并划线纯化，对菌落进行编号，然后用20%甘油保存于-80 ℃冰箱中待用^[10]。

1.4 根瘤菌分子鉴定

挑取适量YMA培养基上单菌落于装有30 µL无菌水的离心管中，沸水浴10 min，然后-20 ℃冰箱冷冻30 min，10 000 r/min离心5 min取上清液，即为DNA粗提液。

对细菌16S rRNA基因进行PCR扩增，引物为27F (5′-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3′)和1492R (5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′)。PCR扩增体系(25 µL)：2×Taq PCR StarMix 12.5 µL，上、下游引物(10 µmol/L)各1 µL，模板2 µL，ddH₂O 8.5 µL。PCR反应程序：94 ℃预变性3 min；94 ℃变性30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸150 s，共30个循环；72 ℃终延伸10 min；4 ℃保存。PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳测试合格后送往北京擎科生物科技股份有限公司测序，测序结果上传至NCBI数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)和EzBioCloud数据库(https://www.ezbiocloud.net/)，与模式菌进行BLAST在线比对，确定菌株分类地位。运用软件MEGA X采用邻接法(neighbor-joining method)构建系统发育树。

1.5 根瘤菌促生能力检验

1.5.1 结瘤试验

采用滤纸桥法^[11]进行水培试验。将滤纸裁剪成400 mm×340 mm滤纸条，翻折制成“M”型，中间凹处提前剪出“V”型小孔，将滤纸桥放入20 mm×180 mm试管中，加入约40 mL松本哲良营养液，封口，于0.1 MPa灭菌20 min，备用。

选取大小均一的苜蓿种子，种子经75%乙醇浸泡1 min+2%次氯酸钠浸泡2 min消毒处理3次，无菌水冲洗10次，将种子平铺于四层纱布的潮湿育苗盘中置于黑暗处进行育苗。取供试菌株接种于YMA培养平板，加入适量无菌水用一次性接种环刮洗菌苔，振荡制成菌悬液。2 d后将萌发幼苗移至滤纸桥，并按照营养液体积1% (约0.4 mL菌悬液)添加菌悬液后进行培养，定期补充营养液。30 d后调查试验结果，调查内容包括苜蓿植株株高、地上部分鲜重、地下部分鲜重、根瘤数量。

1.5.2 固氮能力测定

选择在阿须贝氏无氮固体培养基上能够生长的菌株，接种至新的阿须贝培养基上进行传代培养，30 ℃培养，连续传代3次，观察菌株的生长情况，若能够正常生长则表明该菌具有固氮能力^[12]。

1.5.3 解磷和溶磷能力测定

供试菌株接种到蒙金娜无机磷培养基(测定溶解无机磷能力)和蒙金娜卵磷脂培养基(测定溶解有机磷能力)上，每株菌重复3次，28 ℃培养4 d后观察是否有透明圈产生，有则表明该菌具有解磷能力^[13]。

1.5.4 解钾能力测定

供试菌株接种到解钾培养基上，每株菌重复3次，28 ℃培养72 h，观察硅酸盐细菌培养基平板中是否有透明油滴状菌落且有黄色晕圈出现，菌落有透明油滴状且有黄色晕圈则证明有解钾能力^[14]。

1.5.5 产铁载体能力测定

供试菌株接种到CAS检测培养基上，每株菌重复3次，28 ℃培养48 h，菌落周围产生黄色晕圈，晕圈越大、颜色越深表明产铁量越多，为产铁载体阳性菌^[15]。

1.5.6 产吲哚-3-乙酸(IAA)能力测定

供试菌株接种于盛有10 mL含0.2 g/L色氨酸的YMA液体培养基的20 mL摇菌管中，每个处理3个重复，200 r/min培养96 h。用50 mL 35% HClO₄、1 mL 0.5 mol/L FeCl₃配制成Salkowskis比色液。培养产物于4 ℃、8 000 r/min离心10 min，吸取50 µL上清液滴于白色瓷板上，同时滴加50 µL Salkowskis比色液，以等量不接菌的培养基为空白对照，避光显色30 min后观察颜色变化，若颜色变成粉色表明该菌株能够产生IAA，迅速用酶标仪测定发生颜色变化溶液在波长为530 nm处的吸光度，采用分析纯的IAA标准品(0、5、20、40、60、80、100 mg/L)绘制标准曲线，根据标准曲线计算IAA的含量^[16]。

1.5.7 产胞外多糖能力测定

供试菌株接种于盛有100 mL YMA液体培养基的250 mL锥形瓶，28 ℃、200 r/min培养72 h。取适量菌液于4 ℃、10 000 r/min离心10 min，上清液即为根瘤菌胞外多糖粗提^[17]。

采用硫酸-蒽酮法测定胞外多糖含量^[18]。取0.1 mL EPS粗提液于试管中，加入0.9 mL蒸馏水，再加入5.0 mL蒽酮硫酸试剂快速混匀，沸水浴10 min，冷水浴快速冷却，测定620 nm处吸光值，依照葡萄糖标准曲线计算总糖含量。

1.6 种子萌发试验

将TY培养基培养48 h菌液稀释至OD₆₀₀=0.2 (CFU≈10⁸)备用，种子经75%乙醇浸泡1 min+2%次氯酸钠浸泡2 min，无菌水冲洗10次备用。将消毒后的苜蓿种子在菌悬液中短暂浸泡，对照(CK)为未接菌处理，种子浸泡在无菌液体培养基中。将种子置于0.7%水琼脂培养基中，每皿10粒，重复3次，光照培养箱培养，24 h观察种子萌发情况，于第3天测定根长。计算发芽指标：发芽势、发芽率、发芽指数(germination index, GI)、活力指数(vigor index, VI)^[19]。其中，发芽指数(GI)与活力指数(VI)分别按公式(1)和公式(2)计算。

GI=∑(G_t/D_t)(1)

式中：GI为发芽指数；G_t为第t日的发芽数；D_t为相应的发芽日数。

VI=GI×S(2)

式中：VI为活力指数；GI为发芽指数；S为培养第3日测得的幼苗平均根长(cm)。

1.7 耐盐促生盆栽试验

1.7.1 耐盐浓度确认

配制NaCl浓度分别为0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的水琼脂(0.7%)，高温灭菌后倒入无菌塑料盒内。选取大小一致的苜蓿种子，用75%乙醇消毒1 min，再用2%次氯酸钠消毒2 min，最后用无菌水冲洗10次。消毒后的种子点植于盛有水琼脂(0.7%)的一次性塑料盒内，避光室温培养3 d后统计每组萌发率。

1.7.2 耐盐促生盆栽验证

将营养土与蛭石按体积比1:1混合，每小钵装入100 g混合基质后浇灌100 mL无菌盐水，播入数量一致的供试种子，置于(25±2) ℃、16 h光/8 h暗、相对湿度60%-70%的温室中培养并适时补水；待幼苗生长1周即将进入三叶期时，将培养至对数生长期的供试菌剂调节至OD₆₀₀=0.5，每株根部浇灌0.5 mL菌剂，对照处理浇灌相应的培养基，每组设7次重复，菌剂处理1个月后收获植株用于后续指标测定。

1.8 数据处理

试验数据使用Excel 2021和GraphPad Prism 8.0软件处理。

2 结果与分析

收起

2.1 菌株分离鉴定结果

从6处采样点各取3份土样(共18份)，这些土样基本属于盐碱地范畴。对每份土样进行3组菌种捕获盆栽试验(共54组)，采集新鲜苜蓿根瘤样品，利用划线法进行菌落纯化，共计分离纯化菌株250株。其中，包括苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti) 227株，占比90.8%；芽孢杆菌(Bacillus sp.) 15株，占比6.0%；其他菌株8株，占比3.2%。所分离菌株中根瘤菌16S rRNA序列之间差异不大，以代表性菌株2B3Y为例构建系统发育树以明确其分类地位，结果显示其属于S. meliloti (图1)。

2.2 结瘤能力测定结果

在缺氮的松本哲良营养液环境中添加不同菌剂，实验分3个批次完成，共计完成200株根瘤菌的结瘤能力测定。在不同批次中分别挑取结瘤能力强且在低氮环境下农艺性状表现稳定的适量菌株进行后续检验，确认8株菌株在结瘤能力、株高、产量等方面表现较好，分别编号为1B1Y、1B2Y、2B3Y、9B3Y、11C1Y、15B1Y、16C1Y、17C2Y (图2)，用于后续功能检验。

2.3 耐盐浓度检验

根据不同氯化钠浓度下种子萌发情况对苜蓿种子的最大耐受能力进行评测。结果表明，随着盐浓度梯度升高，植株的萌发抑制逐渐增强。当种子处于0.4%浓度的氯化钠环境中时，将近半数(50%)种子的萌发受到明显影响(图3)，萌发根长低于种子长度，未达到萌发标准^[20]。

2.4 萌发实验结果

经不同菌株发酵液浸种处理的种子，其萌发指数表现出不同影响(表2)。当种子处于0.4% NaCl的实验组中时，相较于在清水中各项萌发指标均显著下降，发芽势降至70%，发芽率为73.33%，发芽指数为2.45，种子活力指数为5.11，平均根长缩短近半至2.11 cm，表明盐胁迫对苜蓿种子的萌发存在显著抑制作用。接种菌液处理后，2B3Y相较于盐水对照在根长方面表现出显著的促进作用，11C1Y、15B1Y、16C1Y、17C2Y在萌发指标各方面均高于盐水对照组，具有一定的缓解作用。

2.5 耐盐盆栽验证

由图4农艺性状数据可知，苜蓿经菌液灌根处理后，其植株的茎粗、地上/地下部鲜重与干重、株高、主根长及结瘤数等农艺性状指标均显著提升。其中，菌株2B3Y等在缓解盐碱胁迫方面表现突出(图4A)，可有效在植株根部定殖并形成根瘤(图4B)，对苜蓿茎粗、地上部干重、地下部干重及结瘤数等指标具有较为稳定的显著促进效果(图4C)。以地上部鲜重为例，盐水对照组(0.125 g)仅为清水对照组(0.182 g)产量的68.7%，这表明该试验所用盐浓度显著抑制了苜蓿产量；而施加菌液2B3Y组(0.162 g)相较于盐水对照组(0.125 g)增长29.6%，相较于阳性对照ACCC 17512 (0.152 g)、ACCC 17675 (0.158 g)约提升2.5%-6.6%。由此可见，施加菌液有效增强了植株的耐盐性与生长活力，提升了牧草产量。

2.6 促生功能鉴定

将获得8株高效结瘤菌株进行各项促生功能检测(表3)，结果显示8株菌株均具有固氮能力，在解磷、铁载体产生及次生代谢物分泌等方面存在一定差异。解磷特性方面：2B3Y、9B3Y、11C1Y、15B1Y、16C1Y、17C2Y具备解有机磷能力；所有菌株均无解无机磷能力。解钾特性方面：8株菌株均具有解钾能力。铁载体与酶活性方面：2B3Y、9B3Y、11C1Y、17C2Y可产生铁载体。IAA与胞外多糖方面：各菌株IAA分泌量介于49.0-67.5 mg/L，其中9B3Y最高(67.5 mg/L)；胞外多糖含量为0.500-2.684 g/L，16C1Y最高(2.684 g/L)。

3 讨论

收起

3.1 菌株分离结果与地域适应性分析

目前研究表明与苜蓿共生结瘤的根瘤菌主要分布于Sinorhizobium、Rhizobium、Pararhizobium、Shinella、Neorhizobium 5个属的20余个有效种中，其中Sinorhizobium 属内的2种(Sinorhizobium melilot和Sinorhizobium medicae)为优势核心种，占我国已分离苜蓿根瘤菌的80%-90%，且在不同生态区存在遗传群分化^[21]。本研究从内蒙古6个采样点的苜蓿根瘤中分离得到250株细菌分离物，其中根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)占比高达90.8%，这可能与内蒙古独特的气候(昼夜温差大、冬季寒冷)和土壤类型(栗钙土、棕钙土)密切相关。已有研究指出，土壤微生物分布具有显著的地域特异性，不同生态环境会筛选出功能适配的菌株^[6-7]。本研究中根瘤菌的高占比印证了Sinorhizobium meliloti对内蒙古盐渍化根际微环境的良好适应性，也说明该地区苜蓿根瘤存在稳定的优势根瘤菌种群，为后续筛选高效菌株奠定了资源基础。

与新疆、宁夏等盐渍化地区的研究相比，本研究分离的菌株在促生功能上呈差异化分布。已有研究表明，新疆地区的解磷菌株资源较为丰富^[22]，而本研究中的8株高效菌株未表现出解无机磷的能力，但都能有效解钾，其中6株(2B3Y、9B3Y等)具有解有机磷的功能。该功能谱为区域专用菌剂的精准开发提供了靶点。

3.2 菌株促生机制与盐胁迫缓解效果

对8株高效结瘤菌株的促生功能测定结果显示，其核心促生机制可归纳为3类。

3.2.1 养分供应优化

所有菌株均具备固氮潜力，可与苜蓿形成共生关系，在缺氮盐渍化土壤中与苜蓿共生为宿主提供氮源；同时，全部具备解钾能力，能将土壤中难溶性钾转化为有效钾，缓解盐胁迫下苜蓿的钾离子吸收障碍^[5]。此外，部分菌株(如2B3Y)的解有机磷能力可提升土壤有机磷利用率，进一步补充养分。

3.2.2 植物激素调节

八株菌株的IAA分泌量在49.0-67.5 mg/L之间，其中9B3Y等分泌量最高。IAA作为关键植物激素，可促进苜蓿根系生长(如主根伸长、侧根增多)，增强根系对水分与养分的吸收能力，这也是9B3Y在种子萌发试验中显著提升根长的重要原因^[16]。

3.2.3 盐胁迫抵御

16C1Y的胞外多糖含量最高(2.684 g/L)，胞外多糖可在根系表面形成保护膜，减少盐离子渗透与积累，降低离子毒害^[5]；而2B3Y、9B3Y等菌株产铁载体的特性能增强苜蓿对铁元素的吸收，缓解盐胁迫下的铁缺乏症状，同时提升植株抗氧化能力，减少氧化损伤^[15]。

耐盐盆栽试验进一步验证了菌株的实际应用价值：在0.4% NaCl胁迫下，2B3Y处理组苜蓿地上部鲜重较盐水对照组增长29.6%，且茎粗、结瘤数等指标均显著提升，说明该菌株能有效缓解盐胁迫造成的产量损失。与当前使用广泛的生产菌株(ACCC 17512、ACCC 17675)相比，2B3Y在根长、地下部鲜重等指标上表现更优，凸显其在促进苜蓿根系发育、增强抗逆性方面的优势，具备开发为本地化菌剂的潜力。

3.3 研究局限与未来方向

本研究仍存在2点局限：(1) 菌株筛选仅基于实验室与盆栽条件，未开展田间试验验证，实际应用中可能受自然气候(如干旱、低温)影响，需进一步通过田间小区试验评估其稳定性；(2) 对菌株促生机制的研究较浅，仅测定了宏观功能指标，未深入分析关键功能基因的表达特征，难以揭示其分子层面的耐盐促生机制。

未来研究可围绕2方面展开：(1) 以2B3Y为核心菌株开展不同盐渍化程度土壤的田间试验，优化菌剂的施用剂量与方式(如拌种、灌根)；(2) 通过基因组测序与转录组分析挖掘菌株的耐盐与促生关键基因，明确其分子机制，为菌株的基因工程改造(如增强耐盐基因表达)提供靶点。

4 结论

收起

本研究从内蒙古盐渍化土壤的苜蓿根瘤中筛选获得8株高效耐盐促生根瘤菌，其中菌株2B3Y表现最优。该菌株具备固氮、解有机磷、解钾、产铁载体与高IAA分泌能力，能显著缓解0.4% NaCl胁迫对苜蓿种子萌发(提升活力指数、根长)与植株生长(增加地上部鲜重、结瘤数)的抑制作用。该菌株适配内蒙古盐渍化土壤的生态与养分特点，可作为核心菌株开发本地化微生物菌剂，为该地区苜蓿产业可持续发展与盐渍化土壤改良提供重要支撑。

基金

收起

呼和浩特市科技创新领域人才项目(2023RC-联合体-1)
中国农业科学院重大科技任务(CAAS-ZDRW202407)

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文献

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2026年第66卷第3期

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doi: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250763

接收时间：2025-10-12
首发时间：2026-03-12
出版时间：2026-03-04

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收稿日期：2025-10-12
录用日期：2025-12-08

基金

Hohhot Talent Project in the Field of Science and Technology Innovation(2023RC-Consortium-1)

呼和浩特市科技创新领域人才项目(2023RC-联合体-1)

Major Scientific and Technological Tasks of the Chinese Academy of Agricultural Sciences(CAAS-ZDRW202407)

中国农业科学院重大科技任务(CAAS-ZDRW202407)

作者信息

^1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室，北京

^2.内蒙古大学生命科学学院，内蒙古自治区高校生物种质资源保护与利用工程研究中心，内蒙古呼和浩特

^3.蒙草生态环境(集团)股份有限公司，内蒙古呼和浩特

^4.山东农业大学生命科学学院，山东泰安

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

采样点 Sampling point	经纬度信息 Longitude and latitude information	取样植株 Sampling plants	酸碱度 pH	电导率 Electrical conductivity (EC) (µS/cm)
通辽珠日河中化基地东 East of Zhurihe Sinochem Base, Tongliao	44°12′5.29″N, 121°35′58.35″E	苜蓿 Alfalfa	8.57±0.17	96.10±5.21
通辽珠日河中化基地西 West of Zhurihe Sinochem Base, Tongliao	44°12′22.32″N, 121°31′47.40″E	苜蓿 Alfalfa	8.56±0.13	137.93±13.39
通辽扎鲁特旗 Tongliao Jalut Banner	44°23′12.97″N, 121°15′44.22″E	苜蓿 Alfalfa	6.69±0.22	141.17±23.13
乌拉特中期第二基地 Urad Mid-term Second Base	41°13′59.24″N, 108°46′48.97″E	苜蓿 Alfalfa	8.70±0.04	141.80±4.90
黑麻洼 Heimawa	40°23′3.75″N, 111°33′3.80″E	苜蓿 Alfalfa	8.50±0.04	127.10±13.9
和林格尔 Horinger County	40°29′3.59″N, 111°50′6.71″E	苜蓿 Alfalfa	8.67±0.04	76.41±7.31

采样点

Sampling point

经纬度信息

Longitude and latitude information

取样植株

Sampling plants

酸碱度

电导率

Electrical conductivity (EC) (µS/cm)

通辽珠日河中化基地东

East of Zhurihe Sinochem Base, Tongliao

44°12′5.29″N, 121°35′58.35″E

苜蓿

Alfalfa

8.57±0.17

96.10±5.21

通辽珠日河中化基地西

West of Zhurihe Sinochem Base, Tongliao

44°12′22.32″N, 121°31′47.40″E

苜蓿

Alfalfa

8.56±0.13

137.93±13.39

通辽扎鲁特旗

Tongliao Jalut Banner

44°23′12.97″N, 121°15′44.22″E

苜蓿

Alfalfa

6.69±0.22

141.17±23.13

乌拉特中期第二基地

Urad Mid-term Second Base

41°13′59.24″N, 108°46′48.97″E

苜蓿

Alfalfa

8.70±0.04

141.80±4.90

黑麻洼

Heimawa

40°23′3.75″N, 111°33′3.80″E

苜蓿

Alfalfa

8.50±0.04

127.10±13.9

和林格尔

Horinger County

40°29′3.59″N, 111°50′6.71″E

苜蓿

Alfalfa

8.67±0.04

76.41±7.31

分组 Group	发芽势 Germination energy (%)	发芽率 Germination rate (%)	发芽指数 Germination index (GI)	种子活力指数 Vigor index (VI)	平均根长 Mean root length (cm)
YCK	90.00±10.00a	90.00±10.00ab	2.45±0.69abc	5.11±1.31bc	2.11±0.12c
CK	86.67±15.28a	86.67±15.28abc	3.00±0.33ab	17.48±2.47a	5.86±0.92a
TY	70.00±20.00abc	73.33±20.82abc	2.89±0.51abc	14.59±2.95a	5.03±0.15a
YTY	66.67±15.28abc	70.00±17.32abc	2.34±0.58abc	4.51±2.00bc	1.88±0.49c
Y17512	73.33±57.74abc	76.67±5.77abc	2.56±0.20abc	6.13±1.42bc	2.43±0.72bc
Y17675	53.33±15.28bc	56.67±11.55c	1.89±0.38c	5.25±0.46bc	2.84±0.52bc
Y1B1Y	46.67±23.09c	60.00±26.46bc	2.00±0.88bc	5.28±2.23bc	2.66±0.19bc
Y1B2Y	60.00±26.46abc	66.67±32.15abc	2.22±1.07abc	3.71±0.62c	1.96±0.90c
Y2B3Y	66.67±11.55abc	70.00±17.32abc	2.33±0.58abc	7.32±1.38b	3.26±1.00b
Y9B3Y	80.00±20.00ab	93.33±5.77a	2.89±0.38abc	7.73±3.06b	2.62±0.68bc
Y11C1Y	76.67±15.28abc	93.33±5.77a	3.11±0.19a	6.68±1.36bc	2.16±0.53bc
Y15B1Y	86.67±15.28a	90.00±10.00ab	3.00±0.33ab	7.69±1.10b	2.57±0.36bc
Y16C1Y	90.00±10.00a	93.33±5.77a	3.11±0.19a	6.99±1.07bc	2.24±0.21bc
Y17C2Y	76.67±5.77abc	76.67±5.77abc	2.56±0.20abc	5.52±0.64bc	2.16±0.12bc

分组

Group

发芽势

Germination energy (%)

发芽率

Germination rate (%)

发芽指数

Germination index (GI)

种子活力指数

Vigor index (VI)

平均根长

Mean root length (cm)

YCK

90.00±10.00a

90.00±10.00ab

2.45±0.69abc

5.11±1.31bc

2.11±0.12c

86.67±15.28a

86.67±15.28abc

3.00±0.33ab

17.48±2.47a

5.86±0.92a

70.00±20.00abc

73.33±20.82abc

2.89±0.51abc

14.59±2.95a

5.03±0.15a

YTY

66.67±15.28abc

70.00±17.32abc

2.34±0.58abc

4.51±2.00bc

1.88±0.49c

Y17512

73.33±57.74abc

76.67±5.77abc

2.56±0.20abc

6.13±1.42bc

2.43±0.72bc

Y17675

53.33±15.28bc

56.67±11.55c

1.89±0.38c

5.25±0.46bc

2.84±0.52bc

Y1B1Y

46.67±23.09c

60.00±26.46bc

2.00±0.88bc

5.28±2.23bc

2.66±0.19bc

Y1B2Y

60.00±26.46abc

66.67±32.15abc

2.22±1.07abc

3.71±0.62c

1.96±0.90c

Y2B3Y

66.67±11.55abc

70.00±17.32abc

2.33±0.58abc

7.32±1.38b

3.26±1.00b

Y9B3Y

80.00±20.00ab

93.33±5.77a

2.89±0.38abc

7.73±3.06b

2.62±0.68bc

Y11C1Y

76.67±15.28abc

93.33±5.77a

3.11±0.19a

6.68±1.36bc

2.16±0.53bc

Y15B1Y

86.67±15.28a

90.00±10.00ab

3.00±0.33ab

7.69±1.10b

2.57±0.36bc

Y16C1Y

90.00±10.00a

93.33±5.77a

3.11±0.19a

6.99±1.07bc

2.24±0.21bc

Y17C2Y

76.67±5.77abc

2.56±0.20abc

5.52±0.64bc

2.16±0.12bc

菌株 Strain	固氮 Nitrogen fixation	解有机磷 Organic-phosphate solubilization	解无机磷 Inorganic-phosphate solubilization	解钾 Potassium solubilization	铁载体 Siderophore production	吲哚-3-乙酸 IAA (mg/L)	胞外多糖 Exopolysaccharide (g/L)
1B1Y	+	-	-	+	-	63.4±1.2	2.379±0.117
1B2Y	+	-	-	+	-	61.3±10.0	2.130±0.052
2B3Y	+	+	-	+	+	58.9±3.4	0.500±0.018
9B3Y	+	+	-	+	+	67.5±10.7	1.166±0.118
11C1Y	+	+	-	+	+	49.0±9.7	0.551±0.018
15B1Y	+	+	-	+	-	56.0±4.4	2.320±0.074
16C1Y	+	+	-	+	-	61.1±2.6	2.684±0.051
17C2Y	+	+	-	+	+	57.0±2.2	0.730±0.029

菌株

Strain

固氮

Nitrogen fixation

解有机磷

Organic-phosphate solubilization

解无机磷

Inorganic-phosphate solubilization

解钾

Potassium solubilization

铁载体

Siderophore production

吲哚-3-乙酸

IAA (mg/L)

胞外多糖

Exopolysaccharide (g/L)

1B1Y

63.4±1.2

2.379±0.117

1B2Y

61.3±10.0

2.130±0.052

2B3Y

58.9±3.4

0.500±0.018

9B3Y

67.5±10.7

1.166±0.118

11C1Y

49.0±9.7

0.551±0.018

15B1Y

56.0±4.4

2.320±0.074

16C1Y

61.1±2.6

2.684±0.051

17C2Y

57.0±2.2

0.730±0.029