应用GUS基因研究弗氏中华根瘤菌的结瘤及效果

应用GUS(葡萄糖苷酶 )基因标记技术将标记基因GUS导入受体菌S .fredii8855,标记菌株形成的根瘤可被GUS染色缓冲液染成蓝色 ,而土著菌形成的根瘤不能着色 .由此即可十分简便地确定土著菌的影响程度 .盆栽试验表明 ,S .fredii 8855的结瘤抗酸碱能力高于土著菌 ,能在土壤中较大范围内迁移 .当它的根瘤占有率不小于 43%时 ,接种能显著提高大豆产量 ,大豆产量与根瘤占有率呈正相关 (r=0 .98) ,而与总瘤数关系不大 (r=0 .1 3) .土壤N素显著抑制其结瘤 ,补加P能缓解这种抑制作用 .     

紫穗槐根瘤菌的分离与回接鉴定

采用YMA培养基对新鲜的紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)根瘤提取物进行根瘤菌的分离培养,获得的菌落为圆形乳白色,表面凸起,直径0.4~0.5 cm,革兰反应阴性,显微观察显示为短杆状,分离菌株回接原宿主植物,同时接种于经60℃15 min水浴加热处理的紫穗槐种子,蛭石盆栽实验显示,接种此菌的紫穗槐植株都有结瘤,并与对照在结瘤数、瘤重、植株鲜重与干重间都有显著差异,实验证明所分离的菌株均为紫穗槐根瘤菌。     

花生根际促生复合菌剂对连作花生生理生化指标和根际细菌群落的影响

【目的】利用多功能根际促生菌剂促进花生生长,缓解连作障碍对花生的生长抑制。【方法】从10年连作花生根际土中筛选根际微生物,测定其促生及拮抗能力,并经16S rRNA基因测序确定菌株分类。选取3株功能互补且相互之间无生长抑制的根际促生菌制备微生物复合菌剂,利用发芽及盆栽试验验证微生物复合菌剂的促生效应。利用高通量测序技术对花生根际土壤细菌的16S rRNA基因的V3-V4区进行测序分析。【结果】从连作花生根际中共筛选获得37株具有促生及抑制植物病原菌生长能力的根际促生菌,选取3株制备微生物复合菌剂。与空白对照相比,复合菌剂显著提升花生发芽率13.22%;与单独使用根际促生菌相比,复合菌剂显著提升花生发芽率分别为6.99%、7.51%、8.87%。施用复合菌剂对花生根系形态、根瘤数量、叶绿素含量、植株光合参数和植株抗氧化酶活均有显著促进作用,花生根系总长、根尖数、主根直径、根系体积和根系活力分别增加了43.50%、49.31%、15.11%、16.92%和112.16%;花生苗期、花针期叶片叶绿素含量和光合作用均得到显著的提高;花生根瘤数量每株增加34个。施用复合菌剂后对花生的根际细菌多样性影响并不显著,在门水平上的优势菌门变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota)占70%以上。在属水平上新鞘氨醇菌属(Novosphingobium)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)是优势菌属。【结论】本研究研制的花生根际促生复合菌剂可有效促进花生种子发芽、花生根系生长、提高叶片叶绿素含量以及促进植物光合作用,为缓解花生连作障碍及丰产增收提供有效的技术支持。     

应用BOX分子标记技术筛选南苜蓿高效根瘤菌菌株

【目的】应用BOX-PCR技术对12株南苜蓿(Medicago polymorpha)接种根瘤菌菌株在土壤中的竞争结瘤能力进行研究,以占瘤率的高低配合植物生长性状最终确定与南苜蓿共生的高效根瘤菌菌株。【方法】对接种根瘤菌产生的南苜蓿根瘤进行分离培养,选择部分结瘤菌株和12株全部供试接种菌株进行BOX分子指纹图谱研究,经过对图谱的比较与分析获得了各接种菌株的占瘤率。【结果】在供试菌株中,来自于云南盈江的菌株SWF67523占瘤率最高,为93.33%,说明菌株SWF67523具有较强的竞争结瘤能力,该菌株对南苜蓿干重增幅也较高,为100%;菌株SWF67409来自于云南楚雄,其占瘤率略低于菌株SWF67523,但其对提高植物干重的贡献最大(增幅106.5%);来自于云南楚雄的菌株SWF67394占瘤率较低,但其结瘤率高,对植物生长的影响作用也较明显。【结论】将根瘤菌菌株的竞争结瘤能力纳入南苜蓿高效根瘤菌菌株的筛选中,研究获得了一株竞争结瘤能力强、显著提高植物生物量的菌株SWF67523,以及促生根瘤菌菌株SWF67409和SWF67394,为生产高效根瘤菌菌剂提供了物质基础。     

光敏生物素标记总DNA探针对大豆根瘤菌的检测

以光敏生物素标记慢生型大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)USDA110总DNA作为探针,与快生型大豆根瘤菌杂交时,没有杂交斑点形成,而与慢生型大豆根瘤菌中的部分菌株能形成杂交斑点,表明该探针具有种和部分菌株特异性,用该探针与压碎的根瘤汁液进行DNA杂交,检测USDA110在不灭菌的盆栽土壤中的竞争结瘤能力,发现USDA110在大豆不同生育期的占瘤率为70%～90%。     

2,4-D诱导固氮螺菌和慢生型大豆根瘤菌在小麦上的结瘤作用及其效果

分别在水培和砂培条件下进行了2,4-D诱导固氮螺菌和慢生型大豆根瘤菌在小麦根上的结瘤试验,结果表明2,4-D能诱发它们在小麦根系上形成“类根瘤”,扫描电镜结果证明只有个别细菌进入小麦根瘤细胞内,在细胞间隙有较多的细菌。用乙炔还原法仅检测到接种大豆根瘤菌的小麦根瘤有微量的固氮酶活性,但在盆栽植株的生长方面,看不到2,4-D,2,4-D+固氮螺菌或2,4-D+根瘤菌对小麦生长的促进作用。     

用AFLP技术检测慢生型花生根瘤菌竞争结瘤的研究

以 5株慢生型花生根瘤菌和天府 3号花生为材料 ,用 AFLP技术研究了慢生型花生根瘤菌 Spr2 - 9、Spr3- 3、Spr3- 5、Spr4- 5和 Spr7- 1的遗传特性和竞争结瘤能力。结果显示 ,供试条件下 ,传代次数对菌株的遗传性状无明显影响 ,2 8℃培养条件下 ,花生根瘤菌连续传 96代 ,其 AFLP指纹未发生明显变化 ;37℃培养 ,仅 Spr3- 3和 Spr3- 5能够存活并正常生长 ,其 AFLP指纹也未发生明显改变 ,然而其它菌株不能生长。将供试慢生型花生根瘤菌分别接种天府 3号花生 ,光照培养 30 d后 ,随机各取 4个根瘤 ,从根瘤中提取类菌体 DNA进行 AFLP分析 ,各根瘤类菌体 DNA的 AFLP指纹图谱与该菌株纯培养物 AFLP指纹相同。将 5个菌株混合接种天府 3号花生 ,不同菌株的占瘤率存在差异 ,Spr3- 3和 Spr3- 5的竞争结瘤能力最强 ,两菌株的占瘤率之和为 85.4% ;Spr4- 5的占瘤率为 1 2 .2 % ;Spr7- 1为 2 .4% ;而 Spr2 - 9的竞争结瘤能力最差。本试验结果说明 ,AFLP技术用于根瘤菌生态和竞争结瘤能力研究 ,具有下列优点 :简易、快速、准确 ;直接取豆科植物的根瘤提取 DNA,进行原位研究 ;在不改变菌株遗传特性 ,即不使用突变株的前提下 ,可以直接测定已知菌株的竞争结瘤能力     

两个大豆品种在暗棕壤和黑土中的根系形态和根瘤性状

选取黑龙江省2种主要农田土壤类型（暗棕壤和黑土）和2个大豆品种（滴2003-1和合丰25）,采用盆栽试验,分别于大豆第5片复叶展开期、初花期、结荚初期、结荚盛期、鼓粒初期、鼓粒期和完熟期取样,进行根系形态（根干质量、根长、根表面积和平均根直径等）和根瘤性状（根瘤数、根瘤鲜质量和单个根瘤质量）的动态分析,以研究品种和土壤类型对大豆根系形态特征的影响.结果表明：土壤类型对大豆根系形态及结瘤性状均有显著影响,在第5片复叶展开期和初花期,暗棕壤的根系干质量、根长和根表面积低于黑土,而在鼓粒初期后高于黑土,暗棕壤的平均根直径在鼓粒初期后也高于黑土,但土壤类型对根冠比的影响不大;暗棕壤的根瘤数在初花期后明显低于黑土,但根瘤鲜质量和单个根瘤质量高于黑土.不同品种的根系性状在2种土壤上的差异程度不同,与合丰25相比,滴2003-1的根系性状受土壤条件的影响较大.在鼓粒期,根干质量（P<0.05）、根表面积（P<0.05）、根瘤数（P<0.01）及单个根瘤质量（P<0.001）在不同品种与土壤类型间表现出显著的互作效应.     

应用RAPD分子标记技术研究苜蓿根瘤菌的田间竞争结瘤能力

以在温室条件筛选出与 Vector苜蓿品中匹配较好的根瘤菌系 CCBAU30 1 38和 Vector为材料 ,应用 RAPD技术研究CCBAU30 1 38田间竞争结瘤能力。结果显示 ,利用冻融法处理的根瘤、菌体提取的 DNA可以直接作为 PCR扩增的模板 ,扩增结果与以类菌体 DNA及总 DNA作为模板处理的结果相同 ;以根瘤处理物作为 PCR扩增的模板 ,应用 RAPD分子标记技术对接种菌 CCBAU30 1 38田间竞争结瘤能力进行研究 ,接种 1 4 0 d后 ,CCBAU30 1 38田间占瘤率为 4 7.7% ,表明该菌具有较强竞争结瘤能力和持久力。试验结果还说明 ,在接种菌与土著菌有差异的条件下 ,应用 RAPD技术开展竞争结瘤能力研究 ,可以直接以根瘤处理物作为 PCR扩增的模板 ,具有简易、快速、准确等优点     

用AFLP技术检测慢生型花生根瘤茵竞争结瘤的研究

以5株慢生型花生根瘤菌和天府3号花生为材料,用AFLP技术研究了慢生型花生根瘤菌Spr2—9、Spr3—3、Spr3—5、Spr4—5和Spr7—1的遗传特性和竞争结瘤能力。结果显示,供试条件下,传代次数对菌株的遗传性状无明显影响,28C培养条件下,花生根瘤菌连续传96代,其AFLP指纹未发生明显变化;37C培养,仅Spr3—3和Spr3—5能够存活并正常生长,其AFLP指纹也未发生明显改变,然而其它菌株不能生长。将供试慢生型花生根瘤菌分别接种天府3号花生。光照培养30d后,随机各取4个根瘤,从根瘤中提取类菌体DNA进行AFLP分析,各根瘤类菌体DNA的AFLP指纹图谱与该菌株纯培养物AFLP指纹相同。将5个菌株混合接种天府3号花生,不同菌株的占瘤率存在差异,Spr3—3和Spr3—5的竞争结瘤能力最强,两菌株的占瘤率之和为85．4％;Spr4—5的占瘤率为12．2％;Spr7—1为2．4％;而Spr2—9的竞争结瘤能力最差。本试验结果说明,AFLP技术用于根瘤菌生态和竞争结瘤能力研究,具有下列优点：简易、快速、准确;直接取豆科植物的根瘤提取DNA,进行原位研究;在不改变菌株遗传特性,即不使用突变株的前提下,可以直接测定已知菌株的竞争结瘤能力。     

木麻黄和桤木离体根瘤和立地土壤的固氮酶与N2O还原酶活性的研究

为了解非豆科固氮树种的固氮酶和N_2O还原酶(Nos)活性,采用乙炔还原法和乙炔抑制技术对细枝木麻黄(Casuarina cunninghamiana)和江南桤木(Alnus trabeculosa)离体根瘤及立地土壤的两种酶活性进行了研究。结果表明,离体根瘤只在厌氧条件下有固氮酶活性,在好氧条件下有Nos活性。根瘤区根际土和非根瘤区根际土的固氮酶活性在好氧条件大于厌氧条件,Nos活性只表现在厌氧条件下。在好氧条件下,根瘤区根际土和非根瘤区根际土的固氮酶活性无显著差异;根瘤区根际土的Nos活性显著大于非根瘤区根际土。除离体根瘤在好氧条件下不表现固氮酶活性外,细枝木麻黄和桤木的离体根瘤、根瘤区根际土和非根瘤区根际土的固氮酶活性均都大于Nos活性。好氧条件下根瘤区根际土的固氮酶活性与非根瘤区根际土的呈极显著正相关,而厌氧条件下根瘤的固氮酶活性与好氧条件下根瘤区根际土和非根瘤区根际土固氮酶活性、好氧条件下根瘤的Nos活性与厌氧条件下根瘤区根际土和非根瘤区根际土Nos活性均呈极显著负相关。这为研究弗兰克氏菌结瘤植物共生固氮体系对N2O汇强度的影响和调控奠定基础。     

花生根瘤菌Bradyrhizobium sp.MZ5 Ⅲ型分泌系统调节基因ttsI突变体的功能分析

【目的】探究慢生型花生根瘤菌Ⅲ型分泌系统在花生-根瘤菌互作的功能。【方法】本研究采用同源重组和三亲本接合转移的方法,构建Bradyrhizobium sp. MZ5的Ⅲ型分泌系统调节基因ttsI突变体;荧光定量PCR检测添加大豆苷元(Daidzein)和染料木黄酮(Genistein)诱导物后野生型和突变株转录水平上ttsI的表达量变化及其差异;蛭石结瘤实验分析ttsI基因突变对花生结瘤能力的影响。【结果】在转录水平上,大豆苷元和染料木黄酮对MZ5的Ⅲ型分泌系统调节基因ttsI的表达具有显著的抑制作用(P0.05)。在MZ5△ttsI突变体中ttsI基因的表达量都明显下调,与野生型菌株的相比都达到极显著水平(P0.001)。蛭石结瘤实验表明,与野生型菌株相比,MZ5△ttsI突变体在不同花生品种的结瘤数和地上部干重都显著性降低。根瘤石蜡切片表明,MZ5△ttsI突变体在根瘤内的含菌量少于野生型菌株。【结论】Bradyrhizobium sp. MZ5菌株中的Ⅲ型分泌系统在花生-根瘤菌互作中对结瘤有积极的促进作用。     

稻瘟病菌拮抗性大豆根瘤内生细菌的筛选及抑制效果

【目的】从河南大豆根瘤的内生细菌资源中筛选对稻瘟病菌有拮抗作用的菌株,初步探讨其抑菌效果,为进一步研究其抑菌机理提供菌种资源。【方法】以稻瘟病菌为供试病原菌,采用对峙法进行拮抗性菌株筛选,显微观察法研究受抑制病原菌菌丝变化,对筛选拮抗性菌株进行细胞形态学及生理生化特性试验、16S rRNA基因测序和系统发育分析及接种防效试验。【结果】经复筛有17株内生菌拮抗效果较明显,最高抑制率为62.16%;受抑制病原菌丝呈现弯曲打结、断裂、原生质浓缩等畸形状态。拮抗性筛选过程中内生菌快速生长形成生物薄膜,包埋菌丝并使其断裂。拮抗菌株分布在7属9种,稻瘟病拮抗性大豆根瘤内生菌呈现种属多样性。防效试验表明内生菌处理组稻苗发病率和病情指数均显著降低,防治效果最高达74.19%。【结论】大豆根瘤内生拮抗性菌株具有种属多样性,拮抗性菌株处理组稻苗发病率和病情指数均显著降低,防治效果显著,为进一步研究其抑菌机理提供菌种资源。     

四种除草剂对根瘤菌、AMF等土壤微生物的影响

本文采用盆栽试验, 研究4种除草剂在大田常规剂量下, 对根际土壤微生物和土著根瘤菌、AMF与苗期大豆共生的影响。结果表明, 除草剂对V2期大豆根际土壤中真菌数量和V3期细菌数量的抑制作用显著, 对V2和V3期AMF的侵染率、V3期根瘤数量影响显著。除草剂对土壤中真菌数量的负面影响可能是抑制菌根形成的重要因素, 对菌根形成产生的抑制可能会进一步导致根瘤形成受到抑制。     

大豆基因工程根瘤菌田间结瘤和共生固氮效应

利用三亲本接合转移方法,将快生型大豆根病菌B_(52)的基因文库克隆转移到受体菌慢生型大豆根瘤菌2210中,获得4株大豆基因工程根瘤菌(32.43、B—2—6、B—3—8)。田间接种试验表明:在大豆分枝期(V2),43和32结瘤效分别比不接种对照增加117.9％和100.4％;在初花期(R_1),32和B—2—6结瘤数分别比对照增加122.5％和91.6％,根瘤固氮酶活性增加233.3％和195.6％;在结荚始期(R3),B—2—6和32结瘤数比对照增加78.5％和70.1％,根瘤固氟酶活性43和B—2—6分别比对照增加53.4％和49.3％。产量统计表明:32、B—2—6和43比对照分别增产16.8％、14.3％和12.2％,亩增收大豆分别为28.2、24.1和20.6公斤。以上三个菌株均比受体菌株2210增产率高。     

导入三叶草素基因（tfx）的快生型大豆根瘤菌竞争结瘤能力的研究

以导入三叶草素基因（tfx）的快生型大豆根瘤菌H12－2（pXK）和H12－2（p3K）为供试菌株,以出发菌H12－2和8株对三叶草素敏感的快生型大豆根瘤菌混合群体为对照菌,分别在盆栽条件下进行竞争结瘤试验。结果表明,产素菌H12－2（pXK）在两个大豆品种上的占瘤率均高于不产素的重组菌H12－2（p3K）。以H12－2为对照菌时,H12－2（pXK）占瘤率比H12－2（p3K）高出22％～26％;以8株快生型大豆根瘤菌混合群体为对照菌时,可提高30％～34％。     

果胶菌加根瘤菌诱发油菜结瘤固氮的研究

用果胶细菌(pectin—lytic bacterium)处理油菜幼根,使根瘤菌(Bradyrhizobium spp.Arachis)侵入油菜并结瘤.试验表明,根瘤菌侵入油菜根细胞,且形成含根瘤菌的根瘤,结瘤率为31.25%。从这些根瘤中分离出的菌株,成功地回接到原寄主之上;血清学方法测定油菜根瘤分离物与原接种的根瘤菌起凝集反应。根瘤石蜡包埋切片观察,结果是根瘤细胞内充满了细菌。乙炔还原法测定出低固氮酶活性(0.17—3.43nmC_2H_4/株/小时);酰脲分析结果其相对酰脲丰度为0.1—3.58%。     

磁场对大豆共生固氮的效应

恒定磁场处理慢生大豆根瘤菌“005”和接种后的大豆植株,发现磁场可以提高根瘤的固氮活性。在一定的磁场强度(70—100mT)下,固氮活性平均可以提高4—5倍,植株的结瘤数和根瘤重量平均提高2—3倍。从这样的根瘤中所分离出的根瘤菌,由慢生型转变成快生型,在100植株中有17株的根瘤分离出快生菌。生长世代时间和培养溶液中的pH值与慢生型不同,而与快生型相同。     

百脉根嫁接方法的优化及其在结瘤自调控研究中的应用

嫁接试验是研究结瘤自调控的有效方法。本文优化了百脉根的嫁接方法,并应用该方法初步研究了百脉根突变体rel3根瘤数目减少的机理。结果表明,rel3突变体根瘤数目减少的表型是由来自于茎的信号决定。     

野大豆多功能根际促生菌的筛选鉴定和促生效果研究

为获得野大豆根际促生菌(Plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)并明确其促生特性,采用选择培养方法从沈阳沈北新区蒲河沿岸生长的野大豆根瘤及根际土壤中分离筛选固氮菌与解磷菌,进行形态学、生理生化指标和16S rDNA分子生物学鉴定。采用Touch-Up PCR(上升PCR)的方法扩增固氮酶nifH结构基因,对菌株的解磷、分泌3-吲哚乙酸(IAA)的能力及ACC脱氨酶的活性进行测定分析,筛选出优良菌株进行盆栽大豆的促生作用研究。结果得到12株野大豆PGPR菌,经鉴定分别归属于芽孢杆菌属(Bacillus)、伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、根瘤菌属(Rhizobium)、詹森氏菌属(Janthinobacterium)、鞘氨醇单胞菌(Phingomonas)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)和根癌农杆菌属(Agrobacterium);其中2株可解有机磷,11株可解无机磷,3株具分泌IAA能力,5株具ACC脱氨酶活性。盆栽试验表明:3株菌(GD11、GD17、GD58)可使大豆幼苗株高增长,5株菌(GD9、GD11、GD17、GD30、GD58)可使根长增长;6株菌可提高大豆幼苗的茎干重、叶干重、根干重。野大豆根瘤和根际土壤含有多功能根际促生菌,其在农业生产上具有潜在的应用价值。