紫云英根瘤菌及巴西固氮螺菌的氢酶表达特征

紫云英根瘤菌氢酶表达依赖于H_2并受碳底物和高O_2浓度的阻遏及cAMP的显著促进。整体细胞的吸氢活性对O_2不敏感,受碘乙酸(50mmol L~(-1))的强烈抑制。少数氧化还原电位为正值的人工电子受体可支持吸氢活性。与紫云英根瘤菌不同,巴西固氮螺菌氢酶表达并不依赖于H_2,受碳底物阻遏及cAMP促进的效应均不显著,而对O_2敏感。整体细胞吸氢活性受碘乙酸的抑制作用不明显。无论正、负值氧化还原电位人工电子受体均可支持吸氢活性。在经饥饿的静止细胞中,H_2可支持固氮活性并增强固氮酶对O_2的耐受能力。     

大豆—根瘤菌共生固氮氢代谢的研究

检测了四株大豆根瘤菌在不同的大豆品种上形成根瘤的放氢、吸氢、固氮活性及豆血红蛋白的含量;同时测定了植株干物质的积累。结果表明,所有固氮根瘤都放氢,自生条件下Hup~-根瘤菌形成的根瘤仍不具吸氢活性,相对固氮率在0.75左右。而Hup~(?)菌株根瘤的相对固氮率在0.91～1之间。寄主植物对Hup~(?)菌株的吸氢活性有影响。相关分析表明,根瘤的豆血红蛋白与吸氢活性呈负相关。干物质积累与固氮酶活性关系最密切,氢酶活性的影响是次要的。     

毛豆根瘤菌转吸氢基因的研究

通过三亲本杂交将携带豌豆根瘤菌吸氢基因的质粒pAL₆₁₈转移到台湾毛豆根瘤菌292-C中,经抗性筛选、质粒检测和吸氢活性测定,得到能稳定遗传的结合株292-C₂和292-C₃。在自生条件下结合株均表现较高的吸氢活性,而受体株292-C不吸氢,在共生条件下结合株表现为高吸氢,而受体株表现为放氢。     

自生条件下根瘤菌的氢酶表达与固氮的联系

在自生条件下,研究了根瘤菌的氢酶与固氮酶的共轭表达(coexpression)。氢酶表达受碳源限制和氧耗速率的调节,并为固氮酶表达条件促进,在固氮酶放氢的诱导下而与固氮酶共轭表达。此外,观察到外源氢支持根瘤菌自生固氮的活性,氢支持效应被葡萄糖酸钠和氧抑制。     

毛豆根瘤菌转吸氢基因的研究

通过三亲本杂交将携带豌豆根瘤菌吸氢基因的质粒ｐＡＬ６１８转移到台湾毛豆根瘤菌２９２－Ｃ中,经抗性筛选、质粒检测和吸氢活性测定,得到能稳定遗传的结合株２９２－Ｃ２和２９２－Ｃ３。在自生条件下结合株均表现较高的吸氢活性,而受体株２９２－Ｃ不吸氢,在共生条件下结合株表现为高吸氢,而受体株表现为放氢。     

紫云英根瘤菌109菌株氢酶的诱导表达——氧呼吸参与调节(英文)

异养生长的紫云英根瘤菌,其吸氢活性的表达在很大程度上取决于耗氧速率。30个诱导系统的统计和回归分析表明:菌体吸氢活性的表达与耗氧速率之间存在有负相关性。添加碳水化合物,可导致吸氢表达的抑制和推迟,同时引起细胞生长量和耗氧速率的增加。但抑制程度与细胞生长量之间并无明显相关性,而往往与耗氧速率增加相关,氢酶表达时间是在耗氧速率降低到较低水平的时刻。向指数期培养物中添加能量解联剂CCCP(carbonyl cyanide—m—chlorophenylhydrazone)和DNP(2,4—dinitrophenol),降低耗氧速率,氨酶表达可去阻抑。试验还表明:马铃薯汁对吸氢表达有明显的促进效果,可解除某些碳水化合物的阻抑,使某些表型为Hup~-的菌株转变为Hup~+。     

紫云英根瘤菌109菌株吸氢的诱导表达——核苷、核苷酸与烟酸的促进效应

核苷酸和烟酸的添加,使紫云英根瘤菌109氢酶吸氢活性表达增加。cAMP(1 mmol/L),烟酸(70 mmol/L)的存在,缓解了葡萄糖酸钠或果糖引起的吸氢活性阻遏,cAMP的解阻遏效应在年轻的菌体(48 h)表现较为明显。但以MB为受体的破碎细胞吸氢活性则未见增加,烟酸的促进效应受到氯霉素(40μg/ml)的抑制。其他核苷或核苷酸,如腺嘌呤,尿嘧啶,ATP,ADP,AMP,UMP,UTP都能促进吸氢活性的表达。诱导氢酶前,细胞ATP库已处于低水平,并保持稳定,添加琥珀酸盐后,ATP库水平提高,吸氢活性表达受抑。     

紫云英根瘤菌109菌株氢酶诱导表达

根瘤菌自生培养物的吸收分子氢系统,不但可以在自养或异养的固体培养基上表达,而且也可以在异养的液相培养基中表达。其表达受碳水化合物、氧和分子氢浓度诸环境因子调节。诱导氢酶须用指数后期的培养物进行;所有试验过的可利用的碳水化合物均可阻抑氢酶表达;而20m mol/L的KNO_3和NH_4Cl对氢酶表达也有阻抑作用。正交组合试验指出紫云英根瘤菌的高吸氢活性是在40％N_2,14％H_2,4％O_2以及4.2％CO_2的气相条件下表达。Ar取代H_2后,无吸氢活性;氢酶表达后,移去H_2,则表达停止。氧浓度稍高阻抑氢酶表达;氯霉素的阻抑表达效应与氧阻抑类似。     

含花生根瘤菌吸氢基因重组质粒pZ—55的特性分析

应用含豌豆根瘤菌部分吸氢基因的探讨及ＰＣＲ分析,从花生根瘤菌基因文库中筛选到含有吸氢基因的重组质粒ｐＺ－５５。用ＢａｍＨⅠ、ＥｃｏＲⅠ和ＫｐｎⅠ等内切酶对ｐＺ－５５进行酶切分析,构建了ｐＺ－５５的酶切物理图谱。经三亲本杂交分析,ｐＺ－５５能互补诱变株Ｌｎ－１（Ｈｕｐ＾－）,获得在自生条件下表达吸氢活性。     

根瘤菌吸氢酶基因转移的研究

通过三亲本杂交将含有花生根瘤菌吸氢基因的质粒pZ 55(Tcr)转入不吸氢的花生根瘤菌Ra 34等菌株 (Hup- ,Nif+,Apr)中 ,筛选到既具有吸氢又具有固氮能力的花生根瘤菌结合株Rz34 2。在自生和共生条件下 ,结合株均可表达高吸氢和高固氮活性。以结合株Rz34 2接种的花生植株叶片的干重比不接种的、接种受体株Ra34(Hup- )和接种对照菌株L8 3(Hup+,Nif+)的分别高 6.2 %、7.6%和 6.3% ;种子的含氮量分别高 8 9%、1.00 %和 6.0 % ;产量分别高 188%、1 0 5%和 1 0 7%。研究结果表明 ,以含吸氢基因的结合株接种花生能提高根瘤菌与花生的共生固氮效率 ,增加作物的产量。     

苜蓿根瘤菌nodA蛋白在细胞中的定位

应用噬菌体T7 RNA聚合酶/启动子表达系统,质粒pT7—6作为载体,构建了带有首蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)nod A基因的重组质粒pBF3.nod A在T7启动子的控制下,经诱导在大肠杆菌JAKE中得到表达,产物为21.5kD多肽.对nod A基因在大肠杆菌中的翻译产物(NodA)进行细胞定位分析表明,NodA同时存在于细胞质和细胞膜中.     

根瘤菌属胞外多糖的研究

本文研究了豌豆根瘤菌(Rhizobum Leguminosarum),苜蓿根瘤菌(R. meliloti),三叶草根瘤菌(R. trifolii),菜豆根瘤菌(R. phaseoli),豇豆根瘤菌(Rradyrhizobium sp.(Vigna))和大豆根瘤菌(R. Japonicum)产生的胞外多糖化学组分的差异,结果表明,不同种的根瘤菌能产生具有不同组分的胞外多糖,其多糖组分的差异主要表现在糖醛酸和甘露糖的含量。豌豆根瘤菌、三叶草根瘤菌,菜豆根瘤菌产生的胞外多糖含有糖醛酸,大豆根瘤菌和苜蓿根瘤菌产生的胞外多糖一般不含有糖醛酸。根瘤菌有快生型和慢生型之别,这种差异也可由其产生的胞外多糖组分看到,一般快生型根瘤菌:豌豆根瘤菌,苜蓿根瘤菌,菜豆根瘤菌,三叶草根瘤菌,(包括最近证明的快生型大豆根瘤菌)的胞外多糖中甘露糖所占百分比较低(低于20％),葡萄糖所占的百分比较高(高于60％),而慢生型根瘤菌:大豆根瘤菌和豇豆根瘤菌的胞外多糖中甘露糖所占百分比较高(高于36％),葡萄糖所占的百分比较低(低于50％)。     

紫云英根瘤菌质粒功能研究

紫云英根瘤菌CH203含有3条质粒(pRHa,97MI);pRHb,168MD;pRHc,251MD为共生质粒),用带蔗糖敏感基因Tn5-sacB进行菌株质粒消除和质粒缺失突变株筛选,获得一系列突变株。与野生型菌相比,质粒pRHa的丢失导致菌株结无效根瘤,质粒pRHb的丢失使菌株失去共生能力,在TY培养基平板上菌落变得粗糙,失去了脂多糖(LPSI)。质粒pRHc(共生质粒)的丢失显然失去其菌株的共生能力,同时使菌株抗酸性明显减弱。质粒回复能恢复突变株的表现特征和共生能力。此外,紫云英根瘤菌CH205含有5条大小不同的质粒(分子量42MD～230MD),该菌株某些质粒的消除能显著增强菌株的结瘤固氮能力。研究结果也表明除共生质粒外,紫云英根瘤菌其它质粒明显影响菌株的共生效应。     

根瘤菌同工酶图谱分析和分类

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳分析了９株根瘤菌酯酶及ＳＯＤ同工酶图谱,结果显示快生型根瘤菌与慢生型根瘤菌有明显区别,不仅根瘤菌种间有明显差别,而且菌株间也存在差异。Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍｌｅｇｕｍｉｎｏｓａｒｕｍｂｉｏｖａｒｓｖｉｃｅａｅ和ｐｈａｓｅｏｌｉ具有相同的ＳＯＤ图谱和相似的酯酶图谱。快生型大豆根瘤菌的上述同工酶图谱不同于慢生型大豆根瘤菌和其它快生型根瘤菌。     

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。     

重金属镉（cd）对花生结瘤和生长发育的影响

试验结果表明：重金属镉对“天府９号”、‘鲁花９号”花生品种的结瘤和植株生长均有影响。镉浓度在１００ＰＰＭ下,花生植株根系发育受到抑制,快生型花生根瘤菌株８５—７虽能侵染,但结瘤数量显著减少。     

根瘤菌可溶性蛋白和酯酶的电泳图谱分析

我们分析行了二十株根瘤菌可溶性蛋白和酯酶的电泳图谱。菌株中14株分离自野大豆的快生型大豆根瘤菌和3株慢生型大豆根瘤菌;另外3株根瘤菌分别分离于苜蓿、豌豆和三叶草。根据它们电泳谱带的Rf值,计算了各根瘤菌可溶性蛋白图谱间的相似性系数。快生型大豆根瘤菌的电泳图谱均不同于慢生型大豆根瘤菌和其他根瘤菌。鉴于各菌株有其独特图谱,以此作为根瘤菌分类和鉴定的依据,是较可靠的方法。