间作作物种间根系相互作用提高豆科植物共生结瘤固氮的机理研究

追求高产而大量施用氮肥，不仅带来严重的环境风险，而且大幅度抑制了豆科植物的共生固氮（"氮阻遏"现象）。研究表明，豆科植物与禾本科植物间作后能够不同程度地克服这种"氮阻遏"，但对其机理认识不清。针对这个问题，本项目以蚕豆/玉米间作体系为研究对象，根据豆科植物和根瘤菌通过若干相互识别过程最后形成根瘤的研究进展，提出了间作条件下豆科作物-根瘤菌高效共生体形成的科学假设。应用根系分泌物的原位收集技术、结瘤因子活性测定的常规和分子技术、根系互作研究技术以及15N同位素技术，从种间竞争降低土壤氮素、种间根系相互作用调控豆科植物根分泌结瘤信号物质的种类和水平及其对结瘤因子的诱导、玉米根分泌物直接调控根瘤菌结瘤因子活性和蚕豆根系形态变化等方面进行深入研究，从豆科植物和根瘤菌形成根瘤的"分子对话"过程水平上，阐明间套作增加豆科植物结瘤固氮的机理，为挖掘豆科植物生物固氮潜力的生物学途径提供理论依据。