大豆品种资源携带的无效结瘤Rj2基因的研究

通过黑龙江省野生、半野生和栽培大豆与美国大豆根瘤菌VSDA122结瘤反应试验,本文首次报导了无效结瘤R_i2基因广泛存在中国东北大豆中,无效结瘤率为64%;同时导致大豆植株干鲜重及根瘤固氮酶活性下降,以及产生缺绿病.     

katG基因在豌豆根瘤菌抗氧化中的功能

摘要:【目的】细菌中过氧化物/过氧化氢酶KatG参与活性氧(ROS)的解毒过程,从而防止其对细菌生长伤害,本文研究根瘤菌中katG基因的抗氧化功能对豌豆根瘤菌3841生长及共生固氮的影响。【方法】通过基因敲除、遗传互补和对菌株的抗氧化和共生能力分析,系统地探究了根瘤菌中katG基因的功能。【结果】katG基因突变不影响菌株在自生培养条件下生长状况,但H2O2短时间处理导致突变株的存活率显著下降。实时荧光定量RT-PCR结果显示,H2O2不能诱导豌豆根瘤菌3841katG基因的表达。进一步研究发现突变体中katG基因缺失能显著提高抗氧化基因ohrB的表达,而降低grxC基因的表达。植物盆栽实验发现,katG突变虽然对根瘤菌共生固氮能力和竞争结瘤能力均无影响,但katG在类菌体中表达显著下调。同时,katG突变显著影响了根瘤菌在植物根圈中的定殖能力。【结论】研究表明katG虽对豌豆根瘤菌自生和共生固氮无明显影响,但在抗氧化和根圈定殖中起重要作用,外源H2O2对katG的表达无诱导作用,但katG调节ohrB和grxC等抗氧化基因的表达,从而在抗氧化和共生中发挥作用。     

载有苜蓿根瘤菌巨型质粒的豇豆根瘤菌侵染苜蓿根瘟的形态

生物固氮的过程是把大气氮素还原为氨,为植物生长提供有效的氮素营养。在共生固氮过程中,根瘤菌与豆科植物共生有着较为严格的宿主专性关系,如苜蓿根瘤菌只诱导苜蓿植物结瘤固氮,豌豆根瘤菌只诱导豌豆植物结瘤固氮。     

共生固氮体系中的豆科植物基因

豆科根瘤菌发现的近百年历史以来,共生固氮作用一直受到人们的瞩目。近廿几年来对根痛瘤—豆科植物共生体的研究进展迅速,对共生体中根瘤菌本身的固氮基因(nif)和结瘤基因的编码、定位等有了较深入的了解。然而,共生体系中基因的调控是比较复杂的,环境因素和寄生植物基因对共生固氮的调控也起着重要作用。人们对豆科寄主结瘤和固氮遗传进行了一系列研究,并力图选育高固氮的豆科品种资源。本文仅就豆科植物—根瘤菌共生固氮体系中寄主植物基因及它在共生固氮体系研究中的作用和意义作简要的概述。     

豆科植物早期共生信号转导的研究进展

豆科植物与根瘤菌建立特异的共生关系,在寄主根部产生固氮根瘤。此过程包含了共生信号识别与传递、根瘤菌侵染、根瘤形成以及固氮功能实现等生物学事件。研究人员已经从2种豆科模式植物蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）和百脉根（Lotus japonicus）的共生固氮体系中,筛选到许多与根瘤菌共生相关的突变体及其相对应的功能基因,建立起包含结瘤因子识别、共生信号传递和转录响应在内的早期共生信号途径。该文对豆科植物早期共生信号途径的新进展进行了综述。     

豆科植物早期共生信号转导的研究进展北大核心CSCD

豆科植物与根瘤菌建立特异的共生关系,在寄主根部产生固氮根瘤。此过程包含了共生信号识别与传递、根瘤菌侵染、根瘤形成以及固氮功能实现等生物学事件。研究人员已经从2种豆科模式植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)和百脉根(Lotus japonicus)的共生固氮体系中,筛选到许多与根瘤菌共生相关的突变体及其相对应的功能基因,建立起包含结瘤因子识别、共生信号传递和转录响应在内的早期共生信号途径。该文对豆科植物早期共生信号途径的新进展进行了综述。     

华癸根瘤菌外膜孔蛋白编码基因MCHK_1326突变株的构建与共生固氮表型分析

【目的】Mesorhizobium huakuii 7653R的MCHK_1326基因编码一种外膜孔蛋白,可能参与根瘤菌侵染宿主植物以及结瘤固氮过程,本研究旨在探索该基因在共生固氮中的功能。【方法】生物信息学分析MCHK_1326蛋白的结构特征及生物学功能,启动子原位表达技术检测MCHK_1326共生时空表达特征,利用Cre-loxp系统构建MCHK_1326缺失突变株,考察其共生固氮表型及早期侵染事件,通过植物盆栽并额外添加无机氮源,检测突变株接种紫云英后的共生固氮表型变化。【结果】MCHK_1326基因在侵染早期如侵染线的延伸等过程中表达,在成熟根瘤的侵染区表达,与野生型相比,突变体△1326侵染线和根瘤原基数量显著减少;植株地上部分鲜重与固氮酶活性极显著降低,根瘤数量和根瘤重量显著降低;额外添加无机氮源能恢复其共生缺陷表型。【结论】MCHK_1326基因参与根瘤菌早期侵染和结瘤,在根瘤发育与共生固氮过程中发挥作用。     

关于根瘤菌类菌体有无细胞壁的探讨

根瘤菌与豆科植物共生产生固氮的特殊结构——根瘤,固氮的根瘤中既含根瘤菌又含类菌体。在共生的条件下,根瘤菌诱导根瘤的发育,自我繁殖,合成固氮酶并转化为类菌体。以前认为只有类菌体才能固氮,后经Child和     

根瘤菌结瘤基因研究的新突破

根瘤菌是能侵入合适寄主植物根部并形成根瘤的一类细菌。由于在根瘤中,根瘤菌可以大量固定大气中的氮,因而在生物固氮研究中具有重要地位。过去十年中,由于分子生物学技术的进展使我们对根瘤菌遗传的各个方面有了许多了解。在一些根瘤菌中,成功地识别、分离了与共生固氮有关的基因。这些基因中有一类是与根瘤菌固氮能力有关的,统称为固氮基因(Fix基因)其中偏码固氮酶的结构基因nif HDK在所有已检查过的固氮微生物中具     

豆科植物—根瘤菌共生固氮的基因调控和转移

豆科植物-根瘤菌共生固氮是由寄主与细菌双方基因共同参与完成的,在相互基因调控中形成特导的结构—根瘤。参与根瘤菌固氮(nif基因)和结瘤(nod基因)的基因已被克隆和分析。     

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。     

华癸根瘤菌urtB基因突变株的构建与共生固氮表型分析

【目的】尿素ABC转运体透性酶亚基编码基因urtB可能参与尿素代谢及支链氨基酸转运;本文旨在获得实验证据阐明urtB基因对华癸根瘤菌结瘤和固氮的影响,为深入研究其功能机制提供一定的科学依据。【方法】利用生物信息学分析urtB基因的结构特征及生物学功能,通过荧光定量检测urtB基因在自生和共生条件下的时空表达特征和启动子原位表达技术检测urtB基因组织表达特征,采用插入突变构建urtB突变株,通过植物盆栽并结合添加氮素处理,检测与分析突变体的共生固氮表型变化。【结果】分析表明urtB基因对于氮素转运非常重要,在共生条件下的表达水平比自生培养条件下显著上调表达;在成熟根瘤的固氮区中大量表达;正确构建和筛选获得了根瘤菌urtB突变株;接种urtB突变株与野生型菌株7653R相比较,突变体根瘤发育异常;植株地上部分生物量和根瘤固氮酶活性显著降低;添加氮素可恢复其共生缺陷表型。【结论】华癸中慢生根瘤菌urtB基因可能通过影响根瘤中氮转运或同化,进而在根瘤发育与共生固氮中发挥重要作用。     

根瘤内生细菌

在研究根瘤菌与豆科植物共生关系的过程中,人们发现根瘤中同时定居着许多与根瘤菌不同的内生菌,这些非共生细菌生活在根瘤中,但不引起植物产生明显的病害,为根瘤内生细菌.根瘤内生细菌不仅将植物作为其栖息场所,而且对宿主植物有促生、防病、内生联合固氮等广泛的生物学作用.     

华癸中慢生根瘤菌7653R 3个脂质转运蛋白基因的克隆、突变及共生表型北大核心CSCD

【目的】脂类转移家族蛋白基因编码一类参与脂类转运及代谢的蛋白。本研究旨在构建华癸中慢生根瘤菌3个脂质转运家族蛋白基因的突变株,检测及分析突变体与紫云英共生条件下的表型及功能。【方法】利用生物信息学分析与预测转脂蛋白的结构特征及功能,采用荧光定量技术检测目标基因在自生和共生条件下的表达特性,通过插入突变技术构建目标基因突变株,并进行植物盆栽实验考察其共生表型。【结果】MCHK-5577、MCHK-2172和MCHK-2779基因编码蛋白属于START/RHO alpha_C/PITP/Bet_v1/Cox G/Cal C(SRPBCC)超家族,包含脂类转移结构域,参与脂类转运或代谢,与百脉根等中慢生根瘤菌相应基因的序列相似性达95%以上。这3个基因在共生条件下的表达水平都增高。分别构建了MCHK-5577、MCHK-2172和MCHK-2779基因突变菌株,与野生型菌株7653R相比,接种突变株MCHK-2172mut、MCHK-2779mut和MCHK-5577mut后的植株地上部分生物量和根瘤固氮酶活性显著降低。【结论】华癸中慢生根瘤菌脂质转移家族蛋白基因在共生互作过程中发挥重要作用,突变后明显影响共生固氮表型。本文的实验结果为深入研究脂类转移蛋白在共生固氮作用中的功能机制奠定了基础。     

根瘤菌选育研究进展

生物固氮是一个全球性的战略课题,其中豆科植物与根瘤菌共生固氮一直是生物固氮研究的焦点。该文从菌株选育的角度,通过对比总结国内外根瘤菌选育方法的研究进展,详细阐述了各种育种方法在根瘤菌选育过程中的应用和优缺点,指出筛选周期过长和筛选技术低效是当前研究中的限制问题,并进一步对选育工作的前景进行了展望。     

豆科植物根瘤中非共生的内生菌遗传多样性研究进展

在豆科植物与根瘤菌之间结合形成的固氮共生体中,其典型的特征是由特定的微共生体诱导形成的根瘤或茎瘤,除了根瘤菌外,在根瘤中同样也分离出多种与根瘤菌共生固氮无关的内生菌类群,而且根瘤菌与内生菌通常可以共存于同一个根瘤内是普遍存在的客观现象,这些非共生的内生菌生活史的一部分存在于根瘤内且不会引起植物发病,但有关它们的生态学作用还知之甚少,由于其生态上的重要性,近年来对该现象的研究不断深入.就近年来根瘤中隶属于变形菌门,放线菌门、后壁菌门的非共生的内生菌遗传多样性所取得的最新研究结果进行了总结,并介绍了根瘤中相关内生菌多样性研究的新进展.同时,指出了该研究领域存在的问题,并对未来相关研究方向做了展望.     

苜蓿中华根瘤菌nifA基因突变影响多种细胞学过程

苜蓿中华根瘤菌nifA基因在共生固氮过程中担负着调控功能,nifA突变株Rm1354在宿主植物的根部诱导白色无效根瘤。本文报道Rm1354在自生状态下的表型变化。nifA的突变导致根瘤菌在半固体培养基上泳动变慢,胞外蛋白含量降低。有趣的是,Rm1354在延宕期间高丝氨酸内酯含量比野生型低,在指数期和静止期却比野生型高。另外,突变株Rm1354的竞争结瘤能力也大大减弱。这些结果揭示了苜蓿中华根瘤菌nifA基因对许多细胞学过程都有调控作用。     

黄酮类物质在豆科植物结瘤固氮中的作用

介绍黄酮类物质对根瘤菌的趋化、结瘤基因的诱导、根瘤菌的生长、根瘤的发育和固氮的作用,以及黄酮类物质在豆科植物中的分布和分泌。     

携带Paenibacillus polymyxa WLY78固氮基因簇(nif)的重组大肠杆菌Escherichia coli 78-7转录组分析（英文）

【目的】来自Paenibacillus polymyxa WLY78的固氮基因簇(nifBHDKEf NXhesAnifV)可以转化入Escherichia coli中表达并使重组大肠杆菌合成有固氮活性的固氮酶。本文拟通过对重组大肠杆菌E.coli78-7的转录组分析以提高其固氮能力。【方法】对固氮条件(无氧无NH+4)和非固氮条件(空气和100 mmol/L NH_4~+)培养的重组大肠杆菌E.coli 78-7进行转录组分析。【结果】nif基因在两种培养条件下显著表达,说明在重组大肠杆菌中可规避原菌中氧气和NH_4~+对nif基因的负调控。对于固氮过程必需的非nif基因,如参与钼、硫、铁元素转运的mod、cys和feoAB,这些基因在两种培养条件下表达水平有差异。而参与铁硫簇合成的suf和isc基因簇在两条件下表达水平差异巨大。此外,参与氮代谢的基因在固氮条件下显著上调。【结论】重组大肠杆菌中与固氮相关的非nif基因在该菌的固氮过程中具有较大影响,本文对在异源宿主中调高固氮酶活性研究具有重要意义。     

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。