摘要：在西北荒漠地区土壤缺水少氮的环境条件下，寄主植物与根瘤菌共生关系对固沙植物沙冬青的生长发育具有重要作用。沙冬青根瘤菌的多样性及其抗性与沙冬青抗旱、抗寒和抗高温的特性有着密切的关系。随着分子生物学技术的发展，微生物多样性的研究正在不断深入，尤其是功能微生物的多样性研究得到关注。加强沙冬青根瘤菌资源多样性的研究和保护，对濒危植物沙冬青的保护和利用具有重要作用。对沙冬青的研究现状，包括沙冬青根瘤菌多样性研究现状及研究方法的进展进行简单回顾和介绍。
　　关键词：沙冬青；根瘤菌；多样性
　　中图分类号：Q939.9　文献标志码：A
　　
　　土壤中发育着丰富的微生物群落，它们参与土壤生物化学过程、有机物的分解转化，与植物互利共生，直接或间接影响着生物多样性和生态系统的功能。土壤微生物功能多样性与土壤功能关系密切，是土壤功能的保证，
　　根瘤菌是一类广泛分布于土壤中的革兰氏阴性细菌，侵染豆科植物根或茎部后形成根瘤或茎瘤，以共生体形式固定空气中的N₂，为植物提供可吸收利用的NH₃。目前已知能够与豆科植物结瘤的细菌约有43种，属于细菌域(Bacteria)、变形杆菌门(Proteobacte-ria)。全世界已知的豆科植物约750属，近2万种，我国已知有172属，1485种，还有许多能够与根瘤菌共生结瘤的豆科植物正在不断被收录和记载。
　　在微生物与植物共生固氮、联合固氮和自生固氮体系中，根瘤菌与豆科植物的共生固氮作用是生物固氮中效率最高的体系。据估计，全球豆科植物年固氮量为1.12×10⁸t，约占各种生物固氮体系总量(1.40×10⁸t)的4/5，超过了世界化工合成氨产量的总和(约4×10₇t)，成为农业生产的主要氮源。对生物固氮的研究已有100多年的历史，20世纪下半叶国际上取得了显著的成果：60年代固氮酶的提纯，70年代固氮基因的发现和定位，80年代结瘤基因的定位，90年代结瘤因子和共生关系中分子对话机理的揭示，根瘤菌系统发育体系的建立和近几年根瘤菌与宿主植物的基因组学、功能基因组学和蛋白质组学研究进展迅速。生物固氮研究已是生命科学重要的基础研究内容之一，是跨世纪的研究课题。
　　
　　1　沙冬青的分布及根瘤菌的多样性研究
　　
　　沙冬青隶属豆科沙冬青属(Aminopiptanthus)，目前世界上仅俄罗斯、蒙古和我国新疆、内蒙古、宁夏、甘肃有少量分布，是生长在我国西北荒漠地区唯一的超旱生常绿阔叶灌木树种，被国家首批列为重点保护的珍稀濒危植物。沙冬青属仅有2种：一种是蒙古沙冬青(A.mongolicus(Maxim)Cheng f.)，又名大沙冬青，为国家三级保护植物；另一种是新疆沙冬青(A.nanus(M.pop)cheng f.)，别名矮黄花木，也叫小沙冬青，为国家二级保护植物，仅见于新疆喀什地区南部昆仑山与帕米尔交界的狭长地带，具体分布在新疆南部乌恰境内的康苏、托云、阿克陶一带山地，垂直分布海拔为1800～2500 m。
　　沙冬青作为一种豆科植物与根瘤菌建立的共生关系，在西北荒漠地区土壤缺水少氮的环境条件下，对沙冬青的生长发育、优良性状的形成及生物群落的发育和多样性的维系具有重要作用。韩善华等用透射电镜研究了沙冬青根瘤中的根瘤菌，发现沙冬青根瘤中的根瘤菌形态结构各不相同，彼此差异很大，主要随侵染细胞发育程度不同而异，但有其自己的特点。在发育成熟的侵染细胞中根瘤菌很多，一般为圆形，也有不少根瘤菌是杆状或其他形状，呈现出多样化的特征。研究还发现沙冬青根瘤菌内含有一种电子密度很高的特殊内含物，呈圆形或半圆形，与红豆草根瘤菌特殊内含物结构非常相似，推断可能与植物耐盐碱、耐干旱的抗性有关。何恒斌等对沙冬青不同分布区根瘤的特点和根瘤菌抗逆性研究表明，随着降水减少和地下水位降低，沙冬青根系结瘤量减少，表明在降雨量少、蒸发强烈、气候干燥、热量资源丰富的西北荒漠地区，高温干旱是沙冬青群落和微生物生长发育的限制因子；从沙冬青不同分布区分离获得的根瘤，形态、颜色、结瘤量、着生部位均存在差异；不同分布区沙冬青根瘤菌，在耐盐性、耐酸碱性、耐高温性和抗生素抗性方面，也都表现出极大的不同，说明豆科植物与根瘤菌的共生关系因区域地理环境的差异而具有多样性，并且沙冬青根瘤菌抗逆性的差异性可能是对所处自然环境的适应。另外，研究还发现同一地区，沙冬青与其伴生植物的根瘤菌在抗盐碱、抗高温等方面表现出一定的相似性，说明生态环境对豆科植物一根瘤菌共生体有重要的影响。沙冬青的高抗性与沙冬青根瘤菌的高抗性可能有密切的关系，其间的相互作用机理和沙冬青根瘤菌较强抗逆性的分子机理有待进一步研究。据资料显示，近年来，沙冬青根瘤菌的研究主要集中在根瘤菌的形态特性和表现型方面，随着豆科植物根瘤菌资源的不断挖掘以及分子生物学技术的发展和应用，对于沙冬青根瘤菌生物多样性保护和利用研究具有重要的意义。
　　
　　2　根瘤菌多样性研究方法
　　
　　根瘤菌虽然极可能具有共同的起源，但在长期进化过程中，由于受寄主选择和环境胁迫，分别向不同方向进化，形成了丰富的生物多样性，通常以表现型(phenotype)和遗传型(genotype)的多样性来表述。Colwell等首次提出多相分类的概念，它主要是从微生物的表现型、遗传型和系统发育方面获取信息并加以综合分析，从而较全面地反映根瘤菌的生物多样性特征。多相分类技术被认为是现代细菌分类的重要里程碑，也是根瘤菌多样性研究工作中常常采用的技术手段。
　　2.1　根瘤菌表现型多样性
　　2.1.1　数值分类(numerical taxonomy) 数值分类的原理源于法国植物学家AdanSon等提出的“等权”原则，由Sneath等完善和发展而成。数值分类借助计算机可对众多菌株大量表现型数据进行数学分析比较，聚类分析以相似性80％作为种群划分标准，分析得出的树状图(dendrogram)则揭示同一表观群(phenon)内菌株的表现型一致性以及不同表观群菌株表现性状的差异。Graham首次将数值分类应用于根瘤菌分类研究以来，数值分类被广泛应用于根瘤菌的表现型多样性研究中。数值分类的不足之处在于测试的性状多，费时费力；但由于该方法能够定性和定量反映供试菌生物多样性的程度，并能提供供试菌株具体的表现型性状鉴定特征，因此在根瘤菌分类和多样性研究中仍被广泛应用。
　　2.1.2　全细胞可溶性蛋白质电泳分析(SDS-PAGEof water-soluble cellular proteins) 用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳对可溶性蛋白质的组成成分进行分析，可以得到反映生物基因组成的蛋白质图谱信息，这是

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