非豆科植物共生固氮的研究I.根瘤内生菌的观察方法

介绍一种根瘤涂片法。在光学显微镜和扫描电镜下,可以直接观察到根瘤内生菌不同发育阶段的形态特征和表面结构。以沙棘(Hippophae rhamnoides L．)根瘤做材料,首次观察到内生菌泡囊、的孢囊和孢囊孢子及其表面结构,以及拟类菌体的形成过程、多种形态和表面结构。本方法可广泛应用于非豆科植物共生固氮方面的研究。     

蔓胡颓子根瘤内生菌的分离和培养

用四氧化锇法,从蔓胡颓子(Elaeagnus glabra Thurib)根瘤中分离出内生菌纯培养菌株(Frankia sp Eg1413)。根据其形态特征,确认为孢囊放线菌。该菌株的菌丝、孢囊、孢囊孢子和泡囊基本与已知胡颓子属植物根瘤内生菌株相似,回接宿主植物实生苗,形成大量具有固氮活力的根瘤,根瘤的固氮酶话力为21．5n mol C2H4／g根瘤鲜重分钟。该菌株最适宜的碳源为挥发性的脂肪酸(如丙酸),最适宜的氮源为多蛋白胨,在基础培养液中加入维生素混合物,对生长有抑制作用。最适培养温度为29℃,最适生长的pH范围6.5—7.0。     

珍稀濒危植物翅果油树的生物学特性及其保护

翅果油树为我国特有植物,已被列为国家二级重点保护树种。本文较系统地综述了翅果油树的生物学特性,包括其外部形态、内部结构、染色体核型、生长特性、地理分布、生态学和群落学特性、根瘤固氮活性及化学成分等。文章还分析了翅果油树濒危的可能原因并提出了保护措施。     

翅果油树的生态学特征及其根瘤固氮活性的研究

翅果油树是中国放线菌结瘤植物资源中一种具有较高经济价值的稀有油料树种。作者对其生态学特征以及多种生态因子与其根瘤固氮活性的关系进行了调查和研究。 研究结果表明:在生长季节内,翅果油树根瘤的固氮活性呈双驼峰状变化。在6月出现一个高峰、9月出现一个次高峰。这种季节性变化,是受各种生态因子和寄主植物体内代谢因素所制约的。温度对根瘤固氮活性有明显影响;光合作用強度与固氮活性密切相关,但并不呈同步关系;有性生殖生长在不同季节对根瘤固氮活性的影响,是由于二者对光合作用产物发生竞争的结果。种植翅果油树可以明显地提高林地内的氮素含量,12年生人工林和20年生人工改造林分别比荒坡自然植被下的土壤含氮量提高75％和99％。     

甘南高寒地区不同海拔西藏沙棘根瘤内生菌多样性

为了研究甘南高寒地区3个不同海拔西藏沙棘根瘤中内生菌的多样性,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对3种不同海拔的西藏沙棘根瘤内生菌的菌群组成和多样性进行了分析。实验结果表明,3个不同海拔西藏沙棘根瘤中的内生菌主要包括6大门,分别为蓝藻门(Cyanobacteria),放线菌门(Actinobacteria),变形菌门(Proteobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),梭杆菌门(Fusobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。其中占主导地位的微生物是蓝藻门和放线菌门,蓝藻门在3个海拔的西藏沙棘根瘤中的丰度分别为68.1%,64.7%和66.0%,放线菌门在3个海拔的西藏沙棘根瘤中的丰度分别为28.6%,30.2%和29.5%。放线菌门弗兰克氏菌属(Frankia)为共同的优势菌属之一,在3个海拔的丰度分别为28.2%,29.8%和29.1%。3个不同海拔西藏沙棘根瘤中的内生菌除了能与沙棘共生固氮的弗兰克氏菌外,还存在其他的微生物群落,可能存在一些潜在的有价值的内生菌种资源。     

西藏沙棘5种不同组织内生细菌多样性

西藏沙棘(Hippophae tibetana)是分布于高寒高海拔地区的一类特殊的放线菌结瘤植物, 弗兰克氏菌能够侵染其根部形成根瘤, 因共生固氮等作用而增强其生态适应性。在西藏沙棘的根瘤中, 除了弗兰克氏菌之外还有其他内生菌, 而弗兰克氏菌又不仅仅在根瘤中有分布。为了探究弗兰克氏菌在西藏沙棘不同组织中的定殖及可能的迁移规律, 分析不同组织中内生细菌的群落结构及多样性, 本研究以生长在甘肃省天祝藏族自治县抓喜秀龙金强河河滩地的西藏沙棘为材料, 应用16S rRNA扩增子高通量测序技术, 对西藏沙棘根瘤、茎、枝、叶和种子等不同组织的内生细菌多样性进行了分析。研究结果表明, 西藏沙棘根瘤内生细菌群落丰富度及多样性最高, 种子内生细菌群落丰富度最低, 茎内生细菌群落多样性最低。西藏沙棘5种不同组织中的弗兰克氏菌和其他内生细菌多样性都具有一定差异, 变形菌门均为优势门, 弗兰克氏菌属(Frankia)为根瘤内生细菌群落的优势属, 弗莱德门菌属(Friedmanniella)为茎内生细菌群落的优势属, 寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)为枝、叶和种子内生细菌群落的优势属。研究结果还表明, 弗兰克氏菌属不仅仅存在于西藏沙棘的根瘤, 还能够分布于其他组织, 且在同一种组织中存在弗兰克氏菌属的不同“种”; 而在西藏沙棘不同组织中, 也分布有弗兰克氏菌属的相同“种”。此外, 对西藏沙棘5种不同组织内生细菌中的功能菌株的分析表明, 不同组织中均存在着具有固氮、促生和抑菌功能的内生细菌, 但具有固氮作用的内生细菌主要分布于根瘤, 具有促生作用以及抑菌功能的内生细菌主要分布于枝和叶。综上, 西藏沙棘5种不同组织内生细菌具有丰富的多样性, 但各组织内生细菌的群落结构和优势种群有所不同, 且不同组织也能够定殖具有多种功能的内生细菌。     

基于高通量测序分析西藏沙棘根瘤内生菌的多样性

根瘤是微生物侵染植物根部并与之形成的共生结构,这些微生物都可被称为植物内生菌。豆科植物根瘤中的内生菌常常又被称为根瘤菌,而侵染非豆科植物形成根瘤的主要是放线菌弗兰克氏菌,这些非豆科植物又被称为放线菌结瘤植物。西藏沙棘是一种典型的放线菌结瘤植物,由于其分布生境的特殊性,对其根瘤内生菌的研究具有重要的生态意义。对于西藏沙棘根瘤内生菌的研究,培养方法因难以模拟自然条件而不易获得纯培养,高通量测序技术对其多样性的研究提供了便利。因此,本研究以生长在甘肃省天祝县金强河河滩地的西藏沙棘根瘤为材料,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序方法,结合OTU分析,对西藏沙棘根瘤内生菌的多样性进行探讨。实验结果表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,根瘤内的优势属为共生固氮的弗兰克氏菌属（Frankia）,其相对丰度为47.63%,共检测到7个弗兰克氏菌属的OTUs;根瘤内除弗兰克氏菌外,还存在大量的非弗兰克氏菌,共检测到1523个OTUs,隶属于22个门、33个纲、69个目、113个科和202个属,相对丰度排名前9的属中有25个非弗兰克氏菌属的OTUs。该研究也表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,西藏沙棘根瘤中不仅存在着可共生固氮的弗兰克氏菌,并且还分布着非弗兰克氏菌;在同一根瘤样品中,弗兰克氏菌属还具有不同的物种。本研究不仅拓展了西藏沙棘根瘤内生菌多样性的研究方法,还为同一寄主植物中弗兰克氏菌多样性的研究提供了分析思路。     

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.     

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.     

几种非豆科植物根瘤内生菌侵染特征的研究

自不同科、属、种的非豆科植物根瘤分离内生菌,对其寄主植物进行了交叉侵染,结果表明,这些Frankia菌对不同寄主的侵染没有明显的专一性,供试菌可以进行跨越科、属、种的侵染,但有的菌株对于某些植物的侵染,可能存在一些特殊情况,相同菌株对不同植物的侵染能力,以及不同菌株对同一寄主的侵染能力是有差异的。从同一种植物根瘤中分离的不同菌株,侵染能力也有高低之分,供试菌随寄主植物的改变,侵染能力及所建立的共生系统固氮活性有所降低,侵染原寄主植物所形成的根瘤固氮活性较高的菌株,在改变寄主后所形成的根瘤固氮活性也比较高,在一定条件下,寄主植物的结瘤量与根瘤固氮活性呈正相关,而侵染不同寄主后,根瘤中菌体孢子的表面结构也发生了一定变化。     

Observations on the Ultrastructure of the Root Nodules and Its Endophyte of Elaeagnus mollis Diels

The ultrastructure of the root nodule infecting cell of Elaeagnus mollis Diels and its shapes of the endophyte were observed by light microscope, scanning electron microscope and transmission electron microscope. The endophyte in the root nodules of Elaeagnus mollis D. has five different developing forms: hyphae, nitrogen fixing vesicles, sporangia, sporangio-spores and bacteroid-like cells. The roles played by the different forms of the endophytes in symbiotic nitrogen fixation arc discussed also.     

翅果油树体内矿质元素的初步研究

本文采用等离子光谱法和原子吸收火焰法测定翅果油树Ｅｌａｅａｇｎｕｓｍｏｌｌｉｓ体内的１５种矿质元素,即Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｋ．Ｎａ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｌ．Ｓｒ和Ｂａ。结果表明,在不同器官及同一器官不同部位或不同生长阶段,其矿质元素含量均有显著差异。总体上看,该种植物矿质元素含量丰富,尤其以根皮、幼叶和种仁中更为突出。     

山西翅果油树群落的多样性研究

用丰富度指数、多样性指数和均匀度指数对山西翅果油树群落的多样性进行了研究 ,并用相关分析研究了海拔与多样性指数及多样性指数间的关系 ,结果表明 :1 )在干扰强烈的生境中 ,翅果油树群落具有较低的丰富度指数、多样性指数的均匀性 ,而接近顶极群落阶段 ,多样性指数和丰富度指数也较低 ,但具有较高的均匀性 ;干扰强度较小的生境中 ,群落具有较高的丰富度指数、多样性指数和均匀性。2 )灌木层和草本层的丰富度、多样性指数和均匀度指数呈现多元化的趋势。 3)海拔对山西翅果油树群落多样性的影响不显著。     

Ultrastructure of the Alnus crispa var. mollis Fern. root nodule endophyte.

Nitrogen-fixing, field-obtained root nodules of the silky green alder were studied by transmission electron microscopy. The nodule endophyte exhibited a prokaryotic cytology and was present in two forms: the hypha(0.3-1.0mum), which was branched and septate, and the vesicle (3-5mum), which was also septate and developed at the parental hypha tip. Bacteria-like cells, previously observed in light microscopy studies, were not seen in the present work. The actinomycete-like endophyte penetrated through the host cell wall and becane enveloped by a capsular material (0.1mum), the whole being enclosed by host membranes. In some host cells, the endophyte appeared to lyse and become a mass of shrunken debris. The fine structure of the Alnus crispa var. mollis root nodule endophyte was found to be similar to that of other nonleguminous root nodule endophytes.     

山西翅果油树灌丛的生态地理分布和群落学特征

 翅果油树(Elaeagnus mollis)是国家二级保护植物,为我国特有种,在山西南部低山、丘凌区分布较多,常形成以翅果油树为主的灌丛植被。本文对翅果油树灌丛的生态地理分布、区系组成、群落外貌、结构等特征进行了研究。结果表明山西翅果油树灌丛保存较好,结构典型、 类型多样,是我国特有珍贵群落之一,应进一步加强保护。     

稀有濒危植物翅果油树种群黄酮类化合物多样性研究

以稀有濒危植物翅果油树叶中黄酮类化合物为标记,探索翅果油树种群与其生境的相互关系。通过对濒危植物翅果油树的主要分布区,山西省的乡宁、翼城、平陆等三种群及环境的调查,并采集三个种群的24个样品。用水提法、甲醇提法,经聚酰胺薄层层析法分离,并将层析结果作1/0的二元数据化处理,用于聚类分析和PCA排序。结果表明:1)翅果油树叶中黄酮类化合物的种类比较稳定,可以作为研究种群分化的标记物;2)聚类分析表明乡宁、翼城、平陆三个种群间所含的黄酮类化合物已有分化,乡宁种群与翼城种群之间的相异性较小,在截取值为20时,乡宁与翼城种群首先聚为一支,当截取值为25时,平陆种群归并,表明平陆种群与其他种群的相异性较大;3)各种群内个体间的共享率有明显的差异4)PCA分析表明:不同种群内的黄酮类化合物的差异与其地理位置、温度、地形地貌及土壤养分等因子有关。     

与某些非豆科植物共生的弗兰克氏菌(Frankia sp.)的泡囊及其固氮作用

非豆科植物的共生固氮作用大多数是由弗兰克氏菌的侵染形成根瘤引起。其中泡囊是弗氏菌在根瘤内的固氮场所(Akkermans等1977,Tjepkema等1981)。我们采用光学及电子显微镜对泡囊进行了观察,并对根瘤不同部位的泡囊数量及其固氮活性与其它生理活性的关系进行了研究。     

沙棘根瘤内生菌的多型性

用透射电子显微镜观察了春、夏、秋、冬四个季节的沙棘根瘤,以及瘤瓣上、中、下三个部位。结果表明,不同季节,不同部位的瘤瓣内,根瘤内生菌有7种不同形态。即侵染菌丝体、繁殖菌丝体、营养菌丝体、春孢子及春孢子囊、泡囊,冬孢子及冬孢子囊和类菌体。在多年生珊瑚状的根瘤中,它们的世代交替是:春夏季以侵染菌丝、繁殖菌丝、营养菌丝、春孢子囊及春孢子、泡囊为主;秋冬季以衰退的营养菌丝、衰老泡囊、冬孢子囊和冬孢子、类菌体为主。冬孢子和类菌体是休眠体。