四川攀西干热河谷区根瘤菌的多样性研究

采用数值分类、BOXAIR-PCR和16S rDNA PCR-RFLP方法,对分离自四川攀西干热河谷区11种豆科植物上的43株根瘤菌的表型和遗传多样性进行了研究.数值分类结果表明,攀西地区根瘤菌具有极大的表型性状多样性,在80%相似性水平上绝大多数供试菌株单独成群,能耐60℃(10min处理)的高温,在低温(10℃)或者低pH(4.0)条件下生长很差.与数值分类结果相比较,BOXAIR-PCR的分群结果更分散,说明供试菌株在遗传性状上也具有多样性.在数值分群基础上,选取15个代表菌株进行16S rDNA PCR-RFLP分析.结果表明,供试的15株代表菌株遗传差异明显,仅CCBAU61224与Rhizobium leguminosarum USDA2370T,CCBAU61303与Agrobacterium tumerfacienseIAM13129T具有相同的遗传图谱类型.数值分类和16S rDNA PCR-RFLP分析具有较好的一致性,BOXAIR-PCR适合于对根瘤菌种内菌株间的遗传多样性研究.图4表2参21     

四川盐边植烟土壤放线菌的遗传多样性及抗菌活性

从四川省盐边县代表性烟草种植区域的植烟土壤样品中分离出52株放线菌菌株,采用16S rDNA限制性片段长度多态性(16S rDNA-RFLP)和16S rDNA序列分析研究了其遗传多样性及系统发育地位,并初步探索了其抗菌活性.16S rDNA-RFLP分析结果表明,在非加权组平均法(UPGMA)聚类图中,所有菌株在75%的相似水平上聚为一类,而在88%的相似水平上分为8个遗传类型.在主成分分析聚类图中,供试菌株可分为5个类群,揭示了植烟土壤放线菌菌株具有一定的遗传多样性.代表菌株系统发育分析显示,供试菌株均属于链霉菌属(Streptomyces),链霉菌是植烟土壤中的绝对优势放线菌.初筛结果显示,共有13株菌株表现出了一定的抗菌活性,而在复筛中仅有3株表现较好.根据初筛和复筛结果选择菌株SAUAS3-2进行玉米盆栽试验,结果表明,该菌株具有一定抗菌活性的同时还具有促生作用.本研究揭示了盐边县植烟土壤具有丰富的放线菌资源.     

我国蚕豆根瘤菌的多样性和系统发育研究

采用数值分类、16S rDNA PCR-RFLP、IGS PCR-RFLP等方法对分离自我国11个省的50株蚕豆根瘤菌及11株参比菌株进行了表型测定和遗传型研究,同时对5株蚕豆根瘤菌的代表菌株进行了16S rDNA全序列测定.表型测定的结果表明,在80%的相似水平上供试菌株分为4个群,各群间存在地区交叉;16S rDNA PCR-RFLP的聚类结果与数值分类的聚类结果有很好的一致性;IGSRFLP反映的多样性更明显,形成的遗传群较多,可用于菌株间的鉴别.实验结果表明我国蚕豆根瘤菌具有极大的表型多样性和遗传多样性.系统发育研究结果表明,蚕豆根瘤菌的代表菌株均位于快生根瘤菌属(Rhizobium)系统发育分支,与R.leguminosarum USDA2370的全序列相似性达99.9%,说明蚕豆根瘤菌属于Rhizobium,系豌豆根瘤菌的一个生物型.图4表3参12     

链格孢菌菌株致病性及其遗传差异性

对分离自紫茎泽兰的19个链格孢菌菌株的致病性进行了比较研究，并对这19个菌株和其它来源的3个菌株的5．8S rDNA及其两侧的ITS1区和ITS2区进行了序列分析．结果显示，链格孢菌菌株的致病性差异明显；21株链格孢菌菌株在5．8SrDNA及其两侧的转录问区（ITS区）的序列无差异，而与百日草链格孢菌（Alternaria zinnine）的序列差异显著，表明21株链格孢菌菌株属种内变异．采用AFLP分子标记技术对21株链格孢菌的DNA扩增片段长度多态性进行了分析，结果表明，链格孢菌自然变异群体内存在很高的遗传多样性．链格孢菌菌株的相似性与菌株的地理来源有一定的相关性，但基于AFLP标记划分的AFLP类群与基于寄主病情指数划分的致病力类群问关系不相一致；起始菌株与变异菌株相似性显著，但二者和致病性的关系不显著．图2表1参18     

不同生境产脂肪酶菌株的筛选及多样性

为发掘不同特性脂肪酶微生物资源,采用纯培养方法从青海高寒草地、雅安山区、成都平原分离得到产脂肪酶菌株54株.通过对菌株的DNA进行ERIC-PCR指纹图谱分析,按聚类树划分为5个操作分类单元.16S rDNA序列测定和聚类分析显示,分离菌株分布于芽孢杆菌属(Bacillus)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、假单胞菌属(Pseudomonas)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、肠杆菌属(Enterobacter).多样性分析表明,与青海高寒草地、雅安山区相比,成都平原产脂肪酶菌株遗传多样性更为丰富.在54株菌中都出现了300 bp和1 300 bp两个特异且稳定出现的条带,这两个特异条带可能是产脂肪酶菌株的SCAR标记条带.     

四川盆地大豆根瘤内生细菌的分离鉴定及促生效果

以四川盆地大豆根瘤为材料,采用划线法分离内生细菌、16S rDNA PCR-RFLP分析其遗传多样性,并结合菌株促生特性和盆栽试验筛选优良促生菌.从分离获得的130株内生细菌中选取了40株细菌作为供试菌株,16S rDNA序列表明分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium).以大豆为供试作物筛选出了12株具有促生能力的细菌,所有菌株均能分泌吲哚-3-乙酸(IAA),浓度达到0.353-32.404μg/mL;7株能产铁载体,活性单位为7.35%-34.31%;有11株具有溶磷能力,溶磷量达到4.26-10.6μg/mL;6株具有固氮能力.接种12株供试菌株后,玉米的农艺性状、植株全氮和全磷含量均优于单施化肥处理,其中菌株DA16-5效果最好,表现出良好的促生潜力.综上,四川盆地大豆根瘤内生菌遗传多样性丰富并且普遍具有促生能力,是重要的生物资源.     

岩生植物金发草遗传多样性的ISSR和AFLP比较研究

禾本科岩生植物金发草〔Pogonatherum paniceum(Lam.)Hack.〕具有开发为新型国产草坪草种的潜力.用IS-SR与AFLP分子标记,分析了四川、重庆、云南及广西等地22个金发草种群的遗传多样性.用14个ISSR引物、10对AFLP引物分别扩增出239、485条谱带,多态位点百分率分别为94.98%、90.93%.两种标记均揭示出金发草种群具有丰富的遗传多样水平.由于标记原理不同,两种标记的结果呈现出微小的差别.相对而言,基于ISSR标记分析的遗传多样性参数高于AFLP标记得到的遗传多样性参数,这可能是由于金发草种群间存在着大量的微卫星变异所致.两种标记基于Nei遗传距离的聚类分析结果存在着一定的差异,但用Mantel测试对两种方法检测的遗传一致度进行相关性分析表明,它们之间存在着显著的相关性(r=0.3146,P=0.0150),用SPSS11.5软件进一步分析两种标记遗传一致度的相关性,Pearson相关系数为0.315(在0.01水平上),两种标记的聚类分析都揭示出金发草的遗传变异呈现出一定的地域分布规律.ISSR标记与AFLP标记均能应用于金发草种群的遗传多样性研究.图1表2参16     

中国7个毛木耳(Auricularia polytricha)菌株ITS序列比较

对毛木耳7个菌株rRNA基因内转录间区(ITS)进行了克隆测序,并将其与木耳属其它几种的相应序列进行了比较.在供试的7个毛木耳菌株中,除特大(209bp)外,其余6个菌株的ITS2区序列长度完全相同;毛木耳rRNA基因的两个ITS区序列有一定数量的碱基变异,整个ITS区共有11个变异位点.与下载的木耳属另外4个种相比较,均有较大程度的变异.根据遗传同源性分析,遗传距离分析和系统树上所显示的供试菌株及相关已知种的亲缘关系,ITS序列分析支持传统的依据形态学进行的木耳属分类.图2表2参9     

入侵植物加拿大一枝黄花和本地一枝黄花的遗传多样性比较

为了阐明加拿大一枝黄花成功入侵的机制,利用简单序列重复区间标记(ISSR)方法对加拿大一枝黄花和本地一枝黄花的遗传多样性进行比较研究。从100条引物中筛选出12条引物用于PCR扩增,利用POPGEN32软件对2种一枝黄花进行遗传多样性分析。结果表明,加拿大一枝黄花在物种水平上的多态位点百分率为95.19%,Nei’s基因多样性指数为0.308 5,Shannon’s信息指数为0.415 8;本地一枝黄花在物种水平上的多态位点百分率(89.80%)、Nei’s基因多样性指数(0.249 1)和Shannon’s信息指数(0.383 4)都比加拿大一枝黄花小。加拿大一枝黄花和本地一枝黄花居群间遗传分化系数分别为0.118 2和0.131 3,居群内变异分别为0.881 8和0.868 7,表明2个物种居群间的遗传分化不明显,遗传一致度高,且主要的遗传变异存在于居群内。入侵植物加拿大一枝黄花具有较高遗传多样性,且高于本地一枝黄花,这可能是加拿大一枝黄花成功入侵的原因之一。     

缢蛏6个群体遗传结构的ISSR分析

采用ISSR分子标记对采自福建宁德(ND)、浙江台州(TZ)、上海崇明(CM)、山东海阳(HY)、天津汉沽(HG)和辽宁庄河(ZH)的缢蛏6个野生群体进行遗传多样性和遗传关系分析.筛选出10条ISSR引物对6个群体共216个样品进行扩增,共得到138个清晰的扩增位点,其中多态性位点135个,多态位点百分率为97.83%,在物种水平上的遗传多样性较为丰富.群体遗传多样性分析结果表明,6个群体的多态位点百分率在61.59%～72.46%之间,基因多样性指数和Shannon's信息指数分别在0.104 3～0.176 6和0.178 9～0.280 8之间,其中ND群体的多样性指数最低.群体间遗传分化、遗传距离和聚类结构显示,ND群体和TZ群体亲缘关系最近,首先聚为一支,之后依次与CM群体及HG群体和HY群体聚类,最后与ZH群体聚在一起,表明地理位置较远的群体,遗传距离也较远.     

澳洲野生稻(Oryza australiensis)内生固氮菌的分子鉴定及发育分析

采用两种无氮培养基经平板划线法共分离筛选到澳洲野生稻(Oryza australiensis)45株内生固氮菌.利用全细胞蛋白电泳和插入序列指纹图谱对获得的内生固氮菌进行聚类分析,将其分为8个类群.其中类群Ⅰ有10株菌,类群Ⅱ为4株菌,类群Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ均为3株菌,类群Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ各有2株菌.对分离得到的内生固氮菌主要类群部分代表菌株的固氮活性进行了系统研究,结果表明,菌株在偏酸(pH值5.0)和偏碱(pH值9.0)的条件下均能保持较高的固氮酶活性,NaCl浓度在2%时达到最高固氮活性,NH4+浓度达到7.5 mmol/L时,均无固氮酶活性,不同菌株所能利用的碳源不同.16S rDNA序列测定及系统发育分析显示:类群ⅠYH39与Burkholderia cepacia ATCC 25416T相似性为97%;类群Ⅱ为克雷白氏杆菌属(Klebsiella),相似性为100%;类群Ⅲ为泛菌属(Pantoea),相似性为99%;类群Ⅴ为草螺菌属(Herbaspirillum),相似性为99%;类群Ⅶ为中华根瘤菌属(Sinorhizobium),相似性为99%.本研究表明澳洲野生稻内生固氮菌资源具有遗传多样性.图5表1参26     

基于分子标记的油松种群遗传保护分析

利用分子标记技术分析了山西5个天然油松种群140个个体的遗传特征,比较了不同种群的多态位点显性频率、遗传多样性指数、基因流和分化系数.筛选的5个ISSR引物和5个RAPD引物共扩增到位点68个,其中多态位点50个遗传参数的统计分析显示,多态位点的显性频率、遗传多样性指数、分化系数分别介于0.000 0～1.000 0、0.0200～0.500 0和0.003 7～0.615 62:间,表明油松种群遗传多样性的主要来源是等位基因频率的不同和部分位点较大程度的遗传分化.根据油松的种群遗传学特征,认为只有加强天然油松林的生境保护,使其不产生片断化,才能使油松的遗传资源得到有效保护.图2表4参16     

四川蔬菜尾菜可培养乳酸菌多样性及优良菌株筛选

为了解四川地区蔬菜尾菜中乳酸菌(Lactic acid bacteria,LAB)的多样性,筛选适用于尾菜青贮发酵的高效乳酸菌菌株,运用纯培养法、16S rRNA-RFLP和系统发育分析对乳酸菌遗传多样性进行研究,并对分离菌株的产酸能力、耐酸能力、耐高温能力和抗菌能力等4个指标进行测定.结果显示,分离得到的120株乳酸菌中,有18株(占总分离菌株的15.0%)产酸能力较强,10株(8.3%)能耐受50℃高温,11株(9.2%)耐酸能力较强(pH=2.5),13株(10.8%)表现出较强的抗菌能力,而菌株C20(Lactobacillus plantarum)综合发酵特性最优.基于16S rRNA-RFLP聚类图选取10株代表菌株进行16S rRNA基因测序和系统发育分析,发现120株乳酸菌分属于明串珠菌属(Leuconostoc)、片球菌属(Pediococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)和肠球菌属(Enterococcus)4个属,其中明串珠菌属为优势菌.综上,四川地区蔬菜尾菜中蕴含着较为丰富多样的乳酸菌资源,这些乳酸菌在蔬菜尾菜的青贮饲料化利用方面表现出潜在价值.(图2表2参30)     

抑制多重耐药致病菌的丹参内生真菌的筛选、鉴定及次生代谢产物分析

对四川道地药材丹参内生真菌的抑菌活性及其次生代谢产物进行研究,以期寻找出抑制多重耐药致病菌的新型抗菌物质.通过分离纯化丹参茎和叶中的内生真菌,得到145株菌株,将菌株发酵液分别进行普通致病菌(肠炎沙门氏菌、鸡白痢沙门氏菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌)和多重耐药致病菌(沙门氏菌耐药株、金黄色葡萄球菌耐药株和大肠杆菌耐药株)的抑菌试验,筛选得到3株具有显著抑菌效果的菌株.其中抑菌效果最显著的一株菌株S4,经形态学观察和18S rDNA序列分析确定其为Phomopsis sp.对S4发酵液的乙酸乙酯萃取相进行大类成分、LC-MS和GC-MS分析,结果显示发酵液中富含酚性物质、生物碱、对羟基苯乙醇等重要生物活性物质.本研究表明丹参内生真菌抑菌效果显著,富含活性物质,为耐药菌的控制提供了新的资源.表5图4参20     

汕头海域几丁质酶产生菌的筛选及其几丁质酶编码基因研究

在汕头海域表层沉积物中分离得到69株高产几丁质酶的菌株,对其中6株形态特征差异比较明显、几丁质酶活力比较高的菌株SWCH-1、SWCH-2、SWCH-3、SWCH-5、SWCH-6和SWCH-9进行了16S rDNA序列鉴定,发现它们分别归属于5个属.即短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、气单胞菌属(Aeromonas)和寡养单胞菌属(Stenotrophomonas).采用兼并引物对6株菌几丁质酶编码基因的催化保守区片段进行了PCR扩增和序列分析,发现菌株均含有18家族几丁质酶编码基因;但是其编码的蛋白序列与NCBI收录的蛋白序列存在着差异,其中菌株SWCH-1和SWCH-3的蛋白序列与数据库中序列的相似性比较低,分别为85%和81%,菌株含有比较新的几丁质酶编码基因,其全基因序列的克隆和酶蛋白的纯化分析尚在进一步研究中.图6参18     

利用16S-23S rDNA RFLP及16S rRNA基因序列分析方法对湖北省饭豆(Vigna umbellata L.)根瘤菌系统发育的研究

采用16S-23S rDNA间隔区段(IGS)PCR-RFLP与16S rRNA基因部分序列分析的方法对饭豆根瘤菌进行了遗传多样性及系统发育分析.由16S-23S rDNA IGS PCR-RFLP分析可知,所有菌株在52%的相似性水平上聚在一起,形成了慢生型菌群与快生型菌群这两大菌群.群Ⅰ中,在79%相似性的水平上分为ⅠA与ⅠB两个分支.群Ⅱ中,在62%相似性的水平上分为ⅡA与ⅡB两个分支,分支ⅡA在72%的相似性水平上进一步分为ⅡA1、ⅡA2和ⅡA3三簇;分支ⅡB中的饭豆根瘤菌与标准菌株USDA205T聚在一起,表现的差异并不大.由16SrRNA基因部分序列分析结果可知,供试的4个代表菌株分别位于不同的系统发育分支中.CYR4243与Sinorhizobium fredii的模式菌株USDA205T的序列相似性达到了99.87%.HCY1101与Rhizobium leguminosarum中的三叶草生物型(bv.trifolii)和豌豆生物型(bv.viceae)这两个生物型的参比菌株亲缘关系最近,序列相似性为100%.HCY5202与R.galegae亲缘关系最近,序列相似性为99.86%.CYY3302与Bradyrhizobium elkanii的参比菌株USDA86有最近的亲缘关系,序列相似性近似于100%.图4表1参13     

麻疯树种质资源遗传多样性的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术对大戟科属麻疯树9个自然居群的遗传多样性水平和遗传结构进行了研究.用10个引物对9个居群共135个样品进行了扩增,共获得169条清晰的扩增位点,其中多态性位点164个.POPGENE分析结果表明,麻疯树居群具有丰富的遗传多样水平(多态百分率PPB=97.04%,Neis遗传多样性H=0.2357,Shannon信息指数I=0.3760).AMOVA分析表明,9个自然居群间遗传多样性出现了较大的遗传分化(Gst=0.5398)可能与其有限的基因流(Nm=0.4667)和遗传漂变有关;而居群内有限的遗传分化可能是由于麻疯树自交、近交占主导方式的繁育方式有关.并进行了麻疯树居群的聚类分析.图3表4参19     

林木外生菌根真菌彩色豆马勃巢式PCR检测

为探讨林木外生菌根真菌的分子检测方法,利用真菌通用引物ITS1-F/ITS4-B扩增了外生菌根真菌彩色豆马勃的核糖体DNA内转录间隔区并进行了序列测定.通过序列比较,设计了一对彩色豆马勃特异性引物PtF/PtR.利用该对特异性引物与ITS1-F/ITS4-B组合进行巢式PCR,能从供试的彩色豆马勃10个菌株中特异性地扩增出1条347 bp的条带,而供试的其他6个参比菌株未出现扩增产物.经分析,该巢式PCR检测技术的灵敏度可达到10 fg的DNA,是常规PCR检测的1 000倍.利用该技术从马尾松苗木菌根中检测到目的外生菌根真菌.这表明采用本研究设计的特异性引物,利用巢式PCR技术可以灵敏、准确地从林木外生菌根中检测出彩色豆马勃.     

低温纤维素降解菌的分离与鉴定

对内蒙古部分地区土壤中低温降解纤维素的微生物进行研究,以期获得一些高酶活的低温纤维素酶产生菌.采用纯培养的方法,在10℃下培养获得纯培养物.以细菌16S rDNA通用引物PCR扩增后进行序列同源性比对确定种属.以DNS法测定纤维素酶活性,并对酶活较高的菌株进行产酶条件的优化.结果共分离得到55株可低温降解纤维素的菌株,16S rDNA序列分析表明它们分别属于γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、硬壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)以及β-变形菌纲(β-Proteobacteria).该55株菌的纤维素酶活性均在22℃下最高.其中菌株CF11在10℃下的酶活在分离得到的55株细菌中最高.通过优化,菌株CF11产纤维素酶的最佳条件初步确定为pH值为6.5,培养时间为10 d,并且是以酵母提取物作为氮源,其纤维素酶活为58.091 IU.因此菌株CF11是一株极具开发潜力的低温纤维素酶产生菌.     

基于山桐子转录组序列的SSR分子标记开发

为研究山桐子遗传多样性,对山桐子转录组数据进行分析,开发SSR分子标记技术.将山桐子高通量转录组测序获得的84 213条Unigene进行简单重复序列(SSR)位点挖掘和分析,并结合引物验证,初步证明其可行性.通过软件分析,共获得含SSR位点的序列数23 077,出现频率为27.40%,涉及序列数量为29 953条,发生频率为35%.SSR序列中包括1 620种重复基元类型,其中单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸为优势重复类型,SSR位点数分别为9 782(32.67%)、6 921(23.11%)和5 420(18.10%).单核苷酸中A/T类型比例最高,为9 630(32.15%),二核苷酸和三核苷酸中以类型AG/CT(4 679;15.62%)和AAG/CCT(1 220;1.53%)为主.SSR位点重复次数差别较大,主要是3次(4 748;15.70%),其次为6次(3 707;12.25%)和5次(3 475;11.60%).运用多态性分析的方式初步验证SSR位点在不同地区山桐子标记中的可行性.同时,利用Primer 5.0进行引物设计,随机筛选100对引物进行验证,31对引物可以扩增出条带,19对引物扩增出预期大小的条带,8对引物能特异性区分宜宾、资阳、宁强、成都4个不同地区的山桐子.本研究通过分析山桐子高通量转录组序列的SSR信息,筛选出8对引物验证不同地区山桐子的遗传多样性,将有助于山桐子基因挖掘、分子标记育种和资源保护等后续工作的开展.