四川地区结瘤大豆根际土壤中紫云英、苜蓿和三叶草根瘤菌的多样性分析

为了解四川地区结瘤大豆根际土壤是否存在与紫云英、苜蓿和三叶草共生结瘤的根瘤菌及其多样性,从四川盆地采集不同种植模式下结瘤大豆根际土壤样品31份,利用紫云英、苜蓿和三叶草进行盆栽捕获试验以获得共生根瘤,从根瘤中分离纯化出根瘤菌,对其进行表型和分子鉴定;并将根瘤菌回接到紫云英、苜蓿、三叶草和大豆根际以检测根瘤菌的寄主范围.在捕获实验中,苜蓿和三叶草分别在6个土壤样品中共生结瘤,而紫云英只在2个土样中共生结瘤,并从共生根瘤中分离出14株根瘤菌;16S r DNA基因序列的相似性分析表明这14株根瘤菌均属于根瘤菌属(Rhizobium),且16S r DNA基因的系统发育树揭示它们分属于根瘤菌属的不同种;这14株根瘤菌在回接实验中都只能让捕获豆科植物结瘤,而不能让其他3种豆科植物结瘤.本研究结果表明,四川地区结瘤大豆根际土壤中的紫云英根瘤菌(Rhizobium astragali)、苜蓿根瘤菌(R.meliloti)和三叶草根瘤菌(R.leguminosarum var.trifolii)资源较少,其与大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)分属于不同的属,且根瘤菌的回接实验进一步证明了根瘤菌的寄主专一性.     

根瘤菌、丛枝菌根（AM）真菌与宿主植物共生的分子机理

丛枝菌根(AM)真菌和根瘤菌是两类重要的共牛微生物,分别能够与宿主植物形成丛枝菌根和根瘤,其中,对二者共有的宿主植物--豆科植物而言,则能够形成AM真菌-豆科植物-根瘤菌三重共生体.两类微生物与宿主植物共生关系建立的关键是二者之间的相互识别以及随后的侵染,其相互识别过程就是它们相互交换信号分子、相互作用的过程,而这两类微生物与宿主植物的识别过程具有许多相似之处.本文就根瘤菌、AM真菌与宿主植物在分子水平上的共生机理进行了综述,在对宿主植物分泌信号分子识别的基础上,提出植物根系对两类微生物侵染的感应机制,分析了共生体形成过程中相关基因的转录与表达,进而阐明了共生体的形成过程,并对本领域的未来发展提出了建议.     

钒钛磁铁废矿土壤中根瘤菌的捕获及其共生固氮效应

根瘤菌与豆科植物共生能提供植物氮营养、增强植株抗逆性、增加土壤氮积累因而被应用于重金属污染土壤的生物修复中,为筛选出重金属耐受性强的土著根瘤菌应用于钒钛磁铁废矿土壤的生物修复,以钒钛磁铁废矿土壤作为基质进行大豆和豇豆盆栽实验捕获根瘤内生细菌,并通过分子鉴定筛选出根瘤菌,再测试根瘤菌的共生固氮效应.大豆和豇豆的盆栽捕获实验分离获得43株根瘤内生菌,BOX-A1R PCR电泳图谱聚类分析在84%相似水平上聚类为13个群,从13个类群中选取大豆和豇豆根瘤内生代表菌株进行16SrDNA测序和系统发育树的构建,结果表明只有类群8上的两株代表菌株(ms12-11,syj1)是根瘤菌,属于慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium).在盆栽回接实验中,ms12-11和syj1均能在贫瘠且重金属含量高的废矿土壤中与大豆和豇豆共生结瘤固氮,但ms12-11的固氮效率明显高于syj1;由于重金属的胁迫压力,播种于废矿土中的大豆和豇豆固氮效率明显低于蛭石中的大豆和豇豆固氮效率.综上表明钒钛磁铁废矿土壤中含有丰富的根瘤菌资源,能在逆境环境下与豆科植物共生固氮,增强植物抗逆性.     

中国根瘤菌

陈文新著科学出版社出版(2011年1月)ISBN 978-7-03-029789-1$108.00 16开本圆脊精装内容简介本书分为四篇:第一篇为概论,主要包括根瘤菌的特点、功能、起源与进化,分类历史与分类系统,根瘤菌与豆科植物共生分子机制,基因组学及后基因组学研究;第二篇为根瘤菌多样性及系统学的现代研究技术与方法;     

慢生根瘤菌交叉结瘤及其系统发育关系的研究

选用包括6株花往根瘤菌[Bradyrhizobium sp.(Arachis)]在内的13株慢生根瘤菌，进行了6种豆科植物结瘤试验及共系统发育分析。研究结果表明，慢生根瘤菌与试验的豆科宿主植物间普遍存在交叉结瘤，还发现有些菌株在原宿主外的豆科植物根部形成类根瘤的现象。16S rDNA和23S rDNA的PCR－RFLP分析揭示出这些菌株rDNA基因的差异性，不同宿主来源的慢生根瘤菌株可以同属一个rDNA类型，而从同一宿主中分离的根瘤菌菌株可分属多种不同的rDNA类型，研究结果表明，采用rDNA PCR-RFLP等遗传背景分析的手段，可能筛选出广谱的根瘤菌力株，表4参8。     

四川省部分豆科植物根瘤菌的遗传多样性

从四川省豆科植物鸡眼草属、合欢属、豇豆属、葛属、金合欢、杭子梢分离获得了103株根瘤菌,采用AFLP、BOXAIR-PCR研究了这些菌株的遗传多样性.结果表明,分离自四川省豆科植物6个属的根瘤菌存在明显的遗传多样性,AFLP分析中,全部供试菌株的相似性为21%,全部供试菌株可分为26个AFLP遗传群;BOXAIR-PCR聚类分析结果表明,103个菌株分在70%相似性水平处,供试菌株被分为18个BOX遗传群.除部分菌株外,多数根瘤菌按宿主类型聚群,同一宿主而地理来源不同的根瘤菌分布于不同的遗传群,表明宿主和地理环境对根瘤菌具有深刻影响.图3表1参9     

石漠化地区豆科植物根瘤菌降解碳酸钙、镁能力研究

微生物对岩溶地区岩石风化、成土具有明显的促进作用,为了筛选出能够促进碳酸盐岩风化、加快成土速率的优势根瘤菌菌株,将其与豆科植物建立共生体系,进行石漠化地区修复与治理,实验以分离自云南石漠化地区的9株豆科植物根瘤菌为研究对象,将9株根瘤菌接种于加有难溶性碳酸钙或碳酸镁的液体培养液中,28.5℃、160 r·min-1摇床培养15 d,于0、1、3、6、10、15 d取样2 mL,每个样3个平行;将样品加入到10 mL体积比5∶1的硝酸高氯酸消化液中浸泡过夜,放在电热板上缓慢加热至溶液澄清透明,分别用含La3＋2%的盐酸溶液定容至10 mL,空白用同样方法处理;最后采用原子火焰吸收方法测定样品中Ca2＋和Mg2＋含量,筛选出对碳酸盐岩主要成分碳酸钙和碳酸镁具有强降解作用的根瘤菌菌株。结果表明：热带根瘤菌Rhizobium tropici （SWFU09）和根瘤菌Rhizobium sp.（SWFU02）对碳酸钙降解作用最强;对碳酸镁降解作用最好的菌株为根瘤菌Rhizobiumsp.（SWFU03）、热带根瘤菌Rhizobium tropici（SWFU05）和慢生根瘤菌Bradyrhizobium sp.（SWFU01）。溶液pH值对碳酸镁降解作用具重要的影响,对碳酸钙降解作用影响不大,说明根瘤菌代谢产生的酸性物质（有机酸、氨基酸）对碳酸钙和碳酸镁降解作用有一定影响,但不是唯一影响因素;也可能是微生物代谢产生的有机配体（基）吸附碳酸钙和碳酸镁表面,与水体中的成分形成复合物,改变溶解的平衡,置换出Ca2＋和Mg2＋。     

3株紫花苜蓿根瘤菌sinR基因的克隆、序列测定及系统发育分析

为从与紫花苜蓿共生的3株不同根瘤菌(CCBAU 30085、 USDA 1002和CCBAU QH180)中扩增参与根瘤菌群体感应调控的转录激活蛋白基因(sinR基因)并比较它们的不同,根据文献[1],设计了一对引物,通过PCR扩增,将扩增产物克隆到pGEM-T-easy载体上,转化大肠杆菌DH5α,经蓝白斑和氨苄青霉素筛选得到阳性转化子.用通用引物测序后将序列与已报道的sinR基因(GenBank登录号为AL591788)进行了同源性比较和系统发育分析.本试验成功克隆到了sinR基因.经同源性及系统发育分析后,结果表明,CCBAU 30085、 USDA 1002和CCBAU QH180这3株菌的sinR基因序列相似性高达99%;它们与已知的Sinorhizobium meliloti 1021中的sinR基因序列相似性到达99 7%～100%,与具有相同功能的豌豆根瘤菌及埃氏菜豆根瘤菌中的raiR基因之间的相似性低于45%.这说明与紫花苜蓿共生的根瘤菌虽然经历了长期的进化,但其sinR基因在长期的进化过程中,却是一个非常保守的基因.     

兰坪铅锌尾矿区豆科植物根瘤菌的多样性及抗性研究

对兰坪铅锌尾矿区自然发生的植物进行调查,共发现18种植物,分属于10科。对野豇豆（Vigna vexiauata（Linn.）Bench.）、长波叶山蚂蝗（Desmodium sequax Wall.）、三叶草（Trifolium pratense Linn.）、白刺花（Sophora davii（franch.）Skeels）、密花序黄芪（Astragalus forrestii Simpson.）、美丽胡枝子（Lespedeza Formosa（Vog.）Koehne.）6种8株豆科植物根瘤进行根瘤菌的分离纯化,共得到419株细菌,经镜检初步确定有94株为根瘤菌。对其中31株根瘤菌的淀粉水解、糖发酵等12项生理生化指标进行测定,并以平均连锁法进行聚类分析。结果表明,兰坪铅锌尾矿区31株根瘤菌在50%的相似水平上可分为6个类群,其表型特性存在明显差异,同一种植物中可能存在不同代谢类型的根瘤菌,同一种代谢类型的根瘤菌也可与不同植物共生。抗逆性测定结果表明,菌株（4G.7、5.4.3、7.4.3）对温度、（4A.12、4G.7、4G.10、5.4.3）对pH、（3.7.9、5.4.3）对盐、（3.7.19、4A.12、6.1.2、6.1.13）对抗生素有较强耐受性或抗性,大多数菌株能在较宽的温度、盐度和pH范围内生长。     

豆科植物对根际土壤微生物种群及代谢的影响

自然界中很多种类的植物与固氮微生物共生,故其自身可进行氮同化,尤以豆科植物为甚。豆科植物由于与固氮微生物共生,所以豆科植物根际土壤的氮素较高于非固氮类植物种类。由于氮素是微生物代谢必需的营养元素之一,所以,豆科植物与非豆科植物的根际微环境存在一定的差异,自然而然两者根际土壤微生物的种群数量及其代谢活性也应存在一定的差异。基于此,本研究拟选取两种豆科植物(合欢Albizia julibrissin和豌豆Pisum sativum)及两种非豆科植物(樱花Prunus serrulata和艾蒿Artemisia argyi)的根际土壤微生物为研究对象,以平板梯度稀释法测定其种群数量,并通过测定纤维素酶、转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶的活性为切入点分析其代谢活性,进而分析豆科植物对根际土壤微生物种群数量及其代谢的影响。本研究结果显示豆科植物的根际土壤细菌和真菌数量显著低于非豆科植物的。木本非豆植物和木本豆科植物根际土壤放线菌数量无显著差异,但是草本豆科植物根际土壤放线菌数量却显著高于草本非豆科植物的。另外,豆科植物根际土壤纤维素酶、转化酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性均显著大于非豆科植物的,而豆科植物根际土壤脲酶活性却显著低于非豆科植物的。另外,转化酶和脲酶活性与真菌数量呈显著相关。     

潍坊、花园口土样中土著大豆根瘤菌的遗传多样性研究

采用１６Ｓ－２３Ｓ ｒＤＮＡ间隔区段（ＩＧＳ）ＲＦＬＰ分析和ＰＡＰＤ分析技术，分别对分离自山东潍坊和河南郑州花园口的２４株土著大豆根瘤菌进行２多样性分析。结果一 ７０％的相似性水平上，依ＩＧＳ－ＲＦＬＰ分析可将供试菌株分为１０群，依ＲＡＰＤ分析可将供试菌株分为８群。综合两种分析技术在５０５的相似性水平上将供试菌株分为潍坊群和花园口群。 在系统发育和分子进行上有明显的地理分隔作用。     

桉树生物技术育种研究进展

本文介绍了桉树组织培养、基因工程转化、桉树遗传图谱构建、数量性状位点(QTL)的定位、桉树DNA指纹图分析、分子水平系统发育研究、遗传结构和遗传多样性等方面的研究现状,探讨了生物技术方法和手段在改良桉树种质资源和培育新品种方面的意义。     

不同DNA分子标记在云杉属植物遗传多样性研究中的应用

综述国内外近20a来在DNA分子水平上埘云杉属植物遗传多样性的研究进展，简述用RELP、RAPD、SCAR、AFLP、SSR、EST、STS以及SNP标记对于云杉属核DNA、线粒体DNA、叶绿体DNA和rDNA多态性进行的研究以及在云杉属品种鉴定、遗传作图、遗传多样性、进化及分子生态学研究中的应用，参85     

分子生物学方法在微生物多样性及微生物生态研究中的应用

首先介绍了分子生物学技术在微生物多样性及微生物生态研究中应用的理论基础，以及在此基础上引入的分子生物学技术如：PCR、DNA杂交技术在分子层面上来研究微生物遗传多样性，并结合已有工作积累展望了分子微生物生态研究的发展前景．图2参20     

核糖体RNA基因在海洋动物分子系统学中的应用

随着分子遗传标记在分子系统学中应用的发展,核糖体RNA基因因其特殊的组成结构和演化方式被广泛应用于海洋动物分子系统学研究中.本文系统地介绍了真核生物核糖体RNA基因的组成和性质及其近年来在海洋动物系统进化、分类和种质鉴定、遗传多样性研究等方面研究中的应用.从中可以看出,核糖体RNA基因已经广泛应用于海洋动物的分子系统学研究中,但主要利用的是核糖体RNA基因的一级结构.图2参36     

内蒙古中东部地区几种豆科牧草根瘤菌的表型多样性及水分梯度对其分布的影响

选用101株分离自扁蓿豆、胡枝子、野豌豆、锦鸡儿属植物的根瘤菌菌株，进行了营养利用、抗生素抗性、耐逆性和酶活性测定等84个表型性状分析，发现分离自同种寄主植物的根瘤菌由于地理来源的不相同而存在着较大的多样性．通过数值分类，各已知种分别聚群，101株未知菌在84％的相似水平上分为4个各不同的群．根据1、2、3、4群菌的聚类情况，结合在不同水分梯度下采集的豆科牧草根瘤菌，结果发现除个别菌外，绝大部分菌株呈现随着水分梯度的不同，各菌以类群形式分布．证明土壤中水分含量对根瘤菌的分布有很大影响．     

慢生型大豆根瘤菌的遗传多样性研究

采用选择性扩增片断长度多态性 (简称AFLP)DNA指纹技术对来自泰国北部的 2 45株慢生型大豆根瘤菌进行遗传多样性的研究 .通过AFLP图谱揭示出该地区的慢生型大豆根瘤菌有较显著的遗传多样性 .从 2 45株中选择出 92个代表株用计算机进行的树状图分析结果表明 ,所分析的菌株在 82 %的相似性水平上聚类成 8个群 .对这 92个代表株的部分菌株和慢生型大豆根瘤菌的参比菌株进行多聚酶链反应 (PCR)扩增的 16SrDNA的 4种限制性内切酶长度多态 (简称 16SrDNAPCR RFLP)分析 ,得出 2个不同的 16SrDNAPCR RFLP类型的菌株 ,分别与慢生型大豆根瘤菌的参比菌株Bradyrhizobiumjaponicum和Bradyrhizobiumelkanii相同 .图 1表 2参 14     

中国一年生野生大豆群体的遗传多样性研究

选用来自全国各地的一年生野生大豆２００ 余份材料,从形态性状、等位酶标记和细胞器ＤＮＡＲＦＬＰ标记的遗传丰富度和遗传离散度两方面分析了中国野生大豆群体的遗传多样性．结果表明：中国野生大豆天然群体存在着遗传分化,各地理生态群体间的遗传多样性水平不同,南方群体最高,黄淮海群体次之,东北群体最低．南方为一年生野生大豆的遗传多样性中心,也可能是起源中心．     

麻疯树RAPD分析的影响因素

麻病树（Jatropha curcas L.）是一种具有广泛潜在用途的植物，为获得有重复性的RAPD分析结果，以对麻疯树的遗传多样性进行研究，本文作者对影响RAPD扩增结果的多个因素，包括缓冲体系成分，Taq酶、引物、模板浓度，PCR循环数等进行了研究，确定了反应的最适条件范围。