ACC脱氨酶对大豆快生根瘤菌及苜蓿中华根瘤菌共生固氮与竞争结瘤的影响

利用大肠杆菌S17-1与根瘤菌进行两亲本接合转移,将苜蓿中华根瘤菌Sm1021中的ACC脱氨酶基因导入大豆快生根瘤菌HH103,在苜蓿中华根瘤菌Sm1021中过表达ACC脱氨酶基因,探讨ACC脱氨酶对根瘤菌共生固氮及竞争结瘤的影响。结果显示:接种过表达ACC脱氨酶的重组根瘤菌Sm1021,宿主植物地上部分鲜质量与结瘤数量有所增加;接种外源导入ACC脱氨酶的重组根瘤菌HH103,能够增加结瘤数,提高植物地上部分干质量且竞争结瘤能力增强。但是,接种2种重组根瘤菌后,宿主植物的根瘤鲜质量和根瘤固氮酶酶活性无明显变化。     

豌豆根瘤菌ohrB基因的抗氧化和共生固氮表型

采用基因敲除构建豌豆根瘤菌ohr B基因突变株,研究突变株的抗氧化和共生固氮表型。结果表明:ohr B基因不影响菌株在自生培养条件下的生长能力,但对氢过氧化枯烯(cumene hydroperoxyde,Cu OOH)、过氧化氢(H2O2)、次氯酸钠(Na Cl O)等氧化物敏感,且在Cu OOH胁迫下,相比野生型菌株,突变株的存活率显著下降。荧光定量RT-PCR结果显示,豌豆根瘤菌ohr B基因表达不受H2O2诱导,且ohr B基因的缺失对其他抗氧化基因的表达没有影响。共生实验表明,ohr B基因对根瘤菌共生固氮能力及根际定殖能力没有影响,但在7 d瘤龄的豌豆根瘤类菌体中表达水平显著提高,并对根瘤菌结瘤能力有影响。ohr B基因虽对豌豆根瘤菌的自生生长、共生固氮、根圈定殖没有影响,但在抗氧化及竞争结瘤中发挥重要作用。     

快生型大豆根瘤菌生物学特性研究

由当地分离纯化并回接有效而获得的４株快生型大豆根瘤菌株，通过形态、生理鉴定，表明与慢生型菌株有明显差异；在菌株与大豆品种亲和性的盆栽试验中，其中Ａ０３４菌株与“徐州四号”、Ａ０３２与“东解选”大豆品种间具有良好共生效应；其株高、茎叶干重及含氮量、株瘤数与瘤重、及固氮酶活性等，均明显高于不接种对照；固氮率分别提高为４８．１％与４４．５％；     

苜蓿中华根瘤菌共生固氮相关基因突变体的分离和鉴定

为了阐明豆科植物共生反应与免疫反应的协调机制,揭示参与植物细胞侵染、定殖及固氮过程中根瘤菌基因的功能,以苜蓿中华根瘤菌Sm2011为材料,构建了约8 000株Tn5-sacB转座子插入的突变体库。利用巢式PCR检测技术,从中鉴定和筛选出nodC、nifH、smc01188和smc04024等4个特定目标基因的插入突变体及其插入位点。通过结瘤试验考察突变体共生及固氮表型,结果显示:植株接种smc01188突变体28d后,与对照植株相比,该基因突变导致根瘤固氮酶活下降,与慢生型大豆根瘤菌该基因突变体的表型类似;smc04024基因突变不影响植株生长,根瘤发育基本正常;接种nifH突变体后,植株呈缺氮表型,生长发育受阻,根瘤为白色;接种nodC突变体后植株不结瘤,说明Tn5-SacB的插入导致nifH、nodC基因功能丧失。利用PCR检测、鉴定和分离目标基因突变体是一种行之有效的方法。     

快生型大豆根瘤菌（Rhizobium fredii）与我国栽培大豆共生有效性研究

26株快生型大型大豆根瘤菌（R.fredii）与我国25个栽培大豆品种共生试验表明：R.fredii能与我国栽培大豆有效共生,固氮酶活性[C#-（2）H#-（4）]一般在3～6nmol·L#+(-1) g#+(-1) h#+(-1),接种在跃进5号、山宁2号、鲁豆4号、民权圆蛋粒和上海早毛豆等品种上共生效果与慢生型大豆根瘤菌B.japonicum 15006（P.R.C. 005）相当或超过之。但R.fredii对大豆品种的选择性更明显,26个菌株的接种有效率平均为49%,其中15067（USDA191）为89%。4株R.fredii接种在夏大豆跃进5号、鲁豆4号和山宁2号上的田间小区实验每亩增产大豆10.6～32.1kg,增产幅度9.4%～31.4%。大田接种平均每亩增产大豆22.1kg。     

华癸中慢生根瘤菌7653R MCHK_8182基因的共生固氮功能

根据华癸中慢生根瘤菌7653R全局转录组分析结果,获得在共生固氮阶段显著上调表达的基因MCHK_8182;设计重叠延伸PCR引物,构建MCHK_8182双交换突变重组质粒载体;通过三亲本杂交,将突变载体导入7653R;在蔗糖压力培养下进行筛选,最终获得MCHK_8182双交换突变株。PCR及测序验证双交换突变株构建成功。植物盆栽试验结果显示,与7653R野生型接种的植株相比,MCHK_8182突变菌株接种的植株根瘤数减少,但固氮酶活未见明显差异。     

新疆快生大豆根瘤菌的数值分类

选用分离自新疆昌吉市郊土壤的快生大豆根瘤菌５０株和参比菌３株,对它们进行唯一碳氮源、抗生素抗性和抗逆性等表型性状分析,聚类结果表明,所有菌株在７０．６％相似水平上聚在一起,４６株供试的新疆快生大豆根瘤菌与新疆中华根瘤菌聚为一群;６株供试菌聚的一小群,抗逆性强,所有供试快生菌株与费氏中华根瘤菌相似性低,所以新疆快生大豆根瘤菌可能是与费氏中华根瘤菌相独立的一个种。     

快生型大豆根瘤菌的耐盐机制和结瘤性状

1983年,我们自天津及新疆盐碱地分离了14株快生型大豆根瘤菌,一般都能耐0.3—0.4MNaCl,其中 RT19菌株为轻度嗜盐细菌,在无盐的 YM 培养液中生长缓慢,但在含有0.3MNaCl 的 YM 培养液中生长迅速,而且在0.6MNaCl 条件下仍可生长。该茵还可在酸性(pH5.0)和碱性(pH10.5)条件下生长,表现出较强的抗逆性。从美国引进的 USDA191等11株快生型大豆根瘤菌也能在0.3—0.4MNaCl 条件下生长。将这些菌株在夏播大豆112-2-4作结瘤试验,发现除 USDA191外,其他快生型大豆根瘤菌的结瘤和固氮能力一般较差。天津快生型大豆根瘤菌也有类似现象,但其中 RT14菌株表现出较高的固氮酶活性。USDA191能在13个不同的大豆品种结瘤,表明该菌具有广谱性。在0.2MNaCl 条件下,USDA191菌株细胞内的谷氯酸含量急剧上升,以平衡培养基的渗透性。而且,它的耐盐性与培养基所含的氨基酸有关。     

洪湖市土壤中快生型大豆根瘤菌的多样性

从湖北省洪湖市土壤中分离纯化了９２株快生型大豆根瘤菌。用来自８个取样地点的１２个快生型典型菌株和１个慢生型菌株的抗血清检测了该快生型大豆根瘤菌群体的抗原构成。其中６５株菌归入１５个血清型，２０．７％属于ＵＳＤＡ２０５型，１５．２％为Ａｄ３０１（１）型。有２７株不与已知抗血清反应，为未知的血清型。对供试菌株质粒进行的快速检测结果表明，各菌株均含有２～６个质粒，其中最大的质粒在５００Ｍｄ左右。含４个质     

解磷菌和根瘤菌复合接种对大豆和紫云英共生固氮的影响

从大豆根际及根瘤中分离获得2株具有较高解磷能力的细菌PSB-1和HZP1,通过Salkowski比色法和钼锑钪比色法,对这2个菌株产生IAA(indole-3-acetic acid,IAA)的能力和溶解无机磷的能力进行了测定,同时对紫云英和大豆进行接种,并对田间栽培的大豆进行了菌剂接种试验。结果显示:PSB-1及HZP1均具有解磷及产IAA的特性;单接种解磷菌HZP1或PSB-1均有促进紫云英和大豆生长的作用;相比于单接种根瘤菌,将这2株解磷细菌分别与根瘤菌混合接种能进一步提高大豆和紫云英的地上生物量、根瘤鲜质量和根瘤数。田间试验结果显示,单独接种根瘤菌剂或解磷菌剂都有一定的增产效果,但双接种根瘤菌剂和解磷菌剂的增产效果不明显。     

大豆与快生型及慢生型根瘤菌配对选优的研究

本文研究了快、慢生型大豆根瘤菌与不同大豆品种共生固氮体系的配对选优,结果表明:不同大豆品种与不同类型大豆根瘤菌株之间亲和性不同。沈农25104、哈7799、黑农26和合丰25等品种与快生型大豆根瘤菌 QB113具有很强的亲和性;铁丰18、长农6、哈7799、黑农26、合丰25等品种与慢生型大豆根瘤菌 B16—11C 有较强的亲和性:而开育8等大豆品种则与慢生型大豆根瘤菌61A76(美国)有较强的亲和性。接种大豆根瘤菌配合使用启动氮,对促进六豆与根瘤菌共生体系固氮活性和大豆籽粒产量的提高有明显的效果。     

快生型大豆根瘤菌血清学特性的研究

以自新疆、黑龙江、辽宁、吉林、湖北、天津和北京等地分离的16株快生型大豆根瘤菌为供试菌,用交叉凝集反应比较研究了它们与目前国内外已报道的9株快生型大豆根瘤菌标准血清型菌株之间的血清学关系,研究结果表明：（1）菌株J711,NJ16、NJ111和A212均属O#-1（2048）血清型。（2）菌株RT15、Two-7和93F41与供试标准血清型菌株的菌体抗原均不相同,命名为O#-9、O#-10和O#-（11）3种新的血清型。菌株6-1为自凝菌株,其血清型为O#-0。（3）交叉抗原吸收试验结果表明,菌株92X10、C333、RT10和2056同属O#-5血清型,并可进一步区分为O#-（5ab）、O#-（5bcd）、O#-（5def）和O#-（5fg）4个血清亚型。菌株HA10-1-3、HA12-1-12和2120分属O#-6血清型的O#-（6ab）、O#-（6bcd）和O#-（6de）3个血清亚型。（4）将2048等6个标准菌株重新命名为O#-1,O#-2,O#-3,O#-4,O#-7和O#-8血清型。     

快生型大豆根瘤菌的研究——Ⅱ.湖北ZA1等11个菌株的共生性和竞争性

从湖北分离的11株快生型大豆根瘤菌在大豆矮脚早、猴子毛、泰兴黑豆和鄂豆2号上能有效共生,有些菌株的固氮能力强于慢生型大豆根瘤菌113—2和005。所有快生型菌株无氢酶。竞争结瘤表明,快生型大豆根瘤菌ZA_1、ZA_6和ZA_(11)菌株在矮脚早上具有较强的竞争能力,而快生型GH_(35)、GH_(37)菌株在猴子毛上是不良的竞争者。     

16株快生型大豆根瘤菌生物学与分子生物学特性的比较研究

以快生型大豆根瘤菌标准菌株ＵＳＤＡ２０５为对照，对自我国吉林处和湖北省土壤中分离的１５株快生型大豆根瘤菌的培养特性，碳氮源利用、生长速度、耐盐性、ＰＨ适应范围、天然抗一、质粒图谱、Ｇ＋Ｃ克分子、血清学特性和共生固氮效率进行了系统的对比研究，并选择２个随机引物经ＰＣＲ扩增比较分析了供式菌ＰＡＰＤＳ扩增谱带的多样性。     

不同地理来源的快生大豆根瘤菌的质粒研究

本研究以国产材料为主建立了一种分离效果好、快速简便的S. Fredii菌株的质粒分析方法-改良的Eckhardt in well lysis（样井内裂解）技术。对来自辽宁等9省（区）的129个S.fredii菌株的质粒组成进行分析后发现,这些菌株含有1-6条质粒,大小约在32-＞1000kb之间,菌株的质粒组成具有多样性,在菌株的质粒组成与地理来源之间存在一定的关系。37℃高温和70μg/ml吖啶橙处理对S.fredii具有消除质粒的作用,但不同的菌株对这些处理有不同的敏感性。对C331和DE332菌株消除了质粒的衍生株结瘤能力及产黑色素能力的测定结果表明,C331的结瘤作用和DE332的产黑色素能力是由质粒控制的。     

华癸中慢生根瘤菌7653R SraG sRNA的共生固氮功能

基于前期对华癸中慢生根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)7653RsRNA(small non-coding RNA,sRNA)的生物信息学预测,经Northern blot验证获得SraGsRNA。本研究采用RACE与转录组高通量深度测序确定了SraG全长,并分别利用RNAfold软件和TargetRNA软件预测了SraG二级结构和靶位点,进而构建了M.huakuii 7653R的SraG插入失活突变体(M.huakuii SraGmut),并对突变体接种紫云英的共生表型进行了检测。盆栽试验结果表明,与野生型菌株M.huakuii 7653R相比,接种突变株M.huakuii SraGmut的固氮能力显著下降,突变株固氮酶活性下降约40%,植株鲜质量和根瘤数目也显著降低。结果表明,SraG的功能与M.huakuii 7653R的共生固氮过程相关,作为sRNA可能参与根瘤菌的共生固氮调控过程。     

大豆共生固氮与叶片全氮含量之间关系的研究

:研究了在不同配比的NO3- -N与NH4 +-N下大豆根瘤的生长及根瘤固氮酶活性和叶片全氮含量的变化。结果表明 :7种配比的NO3- -N与NH4 +-N均降低根瘤鲜重 ,抑制根瘤固氮酶活性 ,但提高叶片全氮含量。叶片全氮含量与根瘤鲜重、根瘤固氮酶活性之间呈显著负相关     

快生型大豆根瘤菌G+Cmol%测定及与其它根瘤菌之间的DNA同源性

用热变性温度法测定了快生型大豆根瘤菌DNA中G+Cmol%，结果表明其G+Cmol%为58.4-65.6，菌株间差为7%，提示了不同种的存在。以液相复性速率法测定了快生型大豆根瘤菌与其它根瘤菌种之间的DNA同源水平，测定证明它们之间的同源水平很低。快生型大豆根瘤菌与慢生型大豆根瘤菌三个DNA同源组间的同源率分别为15%，10%和25%，表明其亲缘关系很远。同源水平的测定为进一步研究奠定了基础。