根瘤菌系统学研究进展与展望

根瘤菌(Rhizobia)原指能与豆科植物共生固氮的革兰氏阴性细菌,归属于变形杆菌门的α-变形杆菌纲和β-变形杆菌纲。近年来,细菌系统学研究方法的发展及大量新菌株的研究,大大改变了根瘤菌的分类方法和分类系统。最新的分类体系中,对α-纲内的根瘤菌属(Rhizobium)进行了重新划分:一部分种仍保留在根瘤菌属内,新增了副根瘤菌属(Pararhizobium)和新根瘤菌属(Neorhizobium),恢复并修订了土壤杆菌属(Agrobacterium)和其它根瘤菌属(Allorhizobium),且所有属中都包括了共生和非共生的细菌。α-纲内的中华根瘤菌属(Sinorhizobium)学名虽已被剑菌属(Ensifer)取代,但在研究共生的细菌时,前者的名称仍被广泛使用。在分类方法方面,最重要的进展是全基因组序列测定及平均核苷酸一致性(ANI)已取代传统的DNA同源性分析。由于16S rRNA基因序列在根瘤菌系统发育中的保守性,目前它多用于确定系统发育中属的分类地位,而多基因序列分析、全基因组序列比较来确定种的分类地位已成为确定根瘤菌基因种的"黄金标准"。加上生理生化特性、脂肪酸、醌等的快速测定获得表型和化学分类数据,使得近十年来根瘤菌的系统学快速发展。可以期待,未来基于全基因组序列分析的根瘤菌分类系统将更趋稳定,但大量的新种仍有待描述,而这仍会导致建立一些新属,或在原本不包括根瘤菌的细菌属内分离到一些共生固氮的种或菌株。另外,药用豆科植物苦参与含有不同结瘤基因型的多种根瘤菌共生混杂性的发现,突破了原来对共生专一性的认识,为豆科植物与根瘤菌之间共生关系的研究开拓了新思路。     

生命周期方法在产业共生系统环境效益评价中的应用——研究进展及问题分析

近年来,产业共生作为产业生态学最具特征的领域引起了相关研究者的广泛关注。当前的研究逐渐从产业共生系统的定性描述分析转向定量的系统评价上。传统的产业共生系统环境效益评价仅仅关注共生系统本身,而忽视了占环境影响20%—50%的上、下游过程及替代过程的环境影响,为了得到客观的、系统的环境影响评价,将生命周期分析方法引入产业共生效益评价显得尤为重要。首先回顾了生命周期分析方法在产业共生研究中的发展过程,接着评述了3种生命周期分析方法在产业生态研究中的优劣势。并重点分析了将生命周期思想引入产业共生效益评价方法存在的功能单位设定问题及系统边界的选择问题。最后,呼吁为避免隐形污染的转移,必须尽快将生命周期分析的方法和管理理念引入我国生态工业园设计、规划、评价和管理的全过程中。     

薜荔榕小蜂(Blastophaga pumilae Hill)与薜荔(Ficus pumila L.)的共生关系

榕属(Ficus)植物皆具隐头花序,我国有120种,分布很广。榕小蜂与榕树有着密切的共生关系。本文首次报道了我国此类动、植物的共生现象;发现了在同一个花序中雄花迟熟达一年的第一例植物;摸清了我国大陆新分布的薜荔榕小蜂的生活史;论述了发育的同步性、结构与功能的统一性。其内容可作为了解榕属植物的隐头花序与榕小蜂特殊的形态结构、生活方式、传粉过程及体现在其中的生钫进化辩证法则的代表。因取材于分布最广的薜荔,敬为相关学科的教学、科研提供了生动易得的倒证。文末提出尚待解决的问题。     

马桑共生固氮根瘤及其内生放线菌

马桑型非豆科内生放线菌的共生固氮根瘤的含菌组织与桤木型不同。前者为一马蹄形整体,围绕着中柱维管束;后者完全包围中柱,其中含菌细胞和不含菌细胞交错存在或形成分散的含菌细胞组织团。尼泊尔马桑(Coriaria nepalensis Wall.)根瘤的内生放线菌菌丝形态与桤木根瘤的内生菌形态相同,具有一层电子密度很高的单层壁和具有单层壁的横隔膜。菌丝分枝,具有中间体。成熟的含菌细胞内有一围绕着中央液泡的栅栏排列的柱形泡囊,它们是菌丝的顶端细胞,其电子密度比菌丝高。含菌组织的衰老部分有颗粒体,颗粒体有双层壁,内层壁与菌丝的相同,外层壁比内层壁厚数倍,电子密度低。     

新疆干旱地区根瘤菌资源研究I．根瘤菌种类及其共生固氮作用

从新疆不同生态条件下生长的31属109种豆科植物根瘤分离获得373株根瘤菌,其中88株是从未报道过结瘤情况的39种豆科植物根瘤分离获得。它们与豆科寄主植物共生结瘤,95％以上为有效根瘤。不同种的根瘤固氮活性差异较大,黄芪属根瘤固氮活性较高,最高者为大豆根瘤固氮活性的42倍。 20属37种豆科植物根瘤中97％有吸氢活性。根瘤固氮活性、吸氢活性均与寄主植物生长发育期有相关性。     

人线粒体DNA的信息结构

本文报道了运用FORTRAN-77语言,在SIRIUS-1微机上计算遗传信息的冗余结构D_1、D_2、D_3的程序。计算出人线粒体DNA(16569个核苷酸残基)的H_1=1.930554,H_2=3.849254,H_3=5.760944,D_1=0.069446,D_2=0.011853,D_3=0.007011。 D_1、D_2的结果表明,人线粒体DNA的信息结构远比脊椎动物DNA的低级,这支持线粒体的共生起源学说。并对D_3的结果进行了分析,对其意义作了初步探讨。     

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。     

低湿耕地综合治理对土壤微生物生态影响及大豆增产的研究

本文报道了三江平原低湿耕地综合治理后对土壤微生物生态的影响及对大豆增产的明显效果。4年来开发试验研究的结果表明,低湿耕地经过综合治理并栽培大豆等作物以后,土壤中大豆根瘤菌数量及自生固氮菌的数量明显增加;低湿耕地综合治理后接种高效固氮大豆根瘤菌,经配对选优及结合施用启动氮的高光效高固氮大豆-根瘤菌共生固氮体系的生物技术措施,使大面积的大豆增产12.3％,达到接近岗平地耕作条件下生物技术措施的水平,对今后的生产实践或科学理论都具有重要意义。