茎瘤固氮根瘤菌ORS571 GGDEF和EAL结构域蛋白的预测及功能研究

[目的]环二鸟苷酸c-di-GMP是细菌中广泛存在的第二信使,能够调控多种细胞功能。c-di-GMP的合成与水解分别由含有GGDEF结构域和EAL结构域的蛋白催化。本研究针对茎瘤固氮根瘤菌ORS571的GGDEF和EAL结构域相关蛋白进行基因组学分析,并对三个同时含有GGDEF和EAL结构域的蛋白（AZC_3085、AZC_3226和AZC_4658）进行功能研究。[方法]利用SMART数据库对含有GGDEF和EAL结构域的蛋白进行结构域预测。利用CLUSTALW程序对蛋白序列进行比较分析。通过同源重组的方法构建突变株,并对突变株的细胞运动能力、胞外多糖合成、生物膜形成及与豆科宿主的结瘤等表型进行测定。[结果]茎瘤固氮根瘤菌ORS571中一共存在37个GGDEF和EAL结构域蛋白。突变株△4658的运动能力较野生型有下降,但是其胞外多糖合成能力、生物膜形成能力和竞争性结瘤能力较野生型有提高。此外,实验结果表明突变株△4658的胞内c-di-GMP水平高于野生型。突变株△3085和△3226的各种表型与野生型相比没有明显差异。[结论]茎瘤固氮根瘤菌ORS571编码如此大数量的GGDEF和EAL结构域蛋白,表明c-di-GMP可能在其信号转导过程中起到非常重要的作用。同时具有GGDEF和EAL结构域的蛋白AZC_4658对茎瘤固氮根瘤菌ORS571的运动能力、胞外多糖合成、生物膜形成及与宿主的结瘤起到一定的调节作用。     

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（P<0.05）。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（P<0.001）。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。     

苜蓿中华根瘤菌desA基因功能的鉴定

为研究苜蓿中华根瘤菌脂肪酸脱饱和酶desA基因在不饱和脂肪酸合成、共生结瘤固氮以及应对逆境胁迫中的功能,为高效利用苜蓿中华根瘤菌提供理论依据,本文通过异体遗传互补和脂肪酸组成薄层层析,分析SmdesA编码蛋白是否具有脱饱和酶的活性并参与不饱和脂肪酸的合成,构建SmdesA的缺失突变株和互补菌株,比较各菌株在不同逆境胁迫条件下的生长速率以及回接宿主植物后与紫花苜蓿共生结瘤的能力.结果表明SmdesA不能互补大肠杆菌CY57中EcfabA的突变,但具有将饱和脂肪酸脱饱和形成不饱和的棕榈油酸和十八碳烯酸的能力.另外,SmdesA缺失突变对苜蓿中华根瘤菌的脂肪酸组成影响不大,但会显著影响低温和高盐条件下菌株的生长速率以及与紫花苜蓿共生结瘤的能力.我们推测,SmdesA参与的脱饱和途径可能是苜蓿中华根瘤菌不饱和脂肪酸合成的补偿途径,其编码的蛋白DesA不是不饱和脂肪酸合成的关键酶,但在应对逆境胁迫和共生结瘤中具有重要的生物学功能.     

西北部分地区苦马豆根瘤菌的表型多样性研究

将采集自甘肃、新疆、宁夏等地区的苦马豆根瘤,经分离、纯化获得48株未知菌株,并选取7株参比菌株,进行唯一碳、氮源利用、对抗生素及染料抗性、耐盐性、初始pH生长、生长温度范围及酶活性等共113项生理生化测定;采用数值分类方法对未知根瘤菌进行表型多样性分析。结果表明：供试菌株在碳氮源利用、抗生素敏感性、抗逆性等方面存在着差异。该地区苦马豆根瘤菌具有较强的耐盐、耐碱能力,所有菌株均能在初始pH9~12的YMA培养基上生长,35%菌株可耐受6%的NaCl。从数值分类树状图可见,未知供试菌株在56%的相似水平上聚在一起,在72%的相似水平上分为5个表观群。群Ⅰ有39株菌,在74.6%相似水平聚合,中心菌株为CCNWGS0215;群Ⅱ有5株菌,在76%的相似水平聚合,中心菌株为CCNWGS0228;群Ⅳ有2株菌,在81.5%的相似水平聚合,群Ⅲ和群Ⅴ分别只有1株菌,它们与模式株分离,可能为潜在的新种。     

大豆根瘤菌HH103菌株培养基的筛选与优化

以快生型大豆根瘤菌HH103菌株为供试菌株,采用单因素碳氮源利用试验和正交设计试验,确定最佳培养基及其配方。结果表明：该菌株在YMA中生长良好,最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为酵母膏,最佳培养基成分配方（g/L）：蔗糖11,酵母膏0.9,K2HPO4 0.5,MnSO4 0.005,CaCl2 0.1,KH2PO4 0.5,MgSO4 0.2,KNO30.77,（NH4）2HPO4 0.33,FeCl3 0.005,pH 7.2。     

沉痛悼念周俊初教授

周俊初,男,汉族,祖籍浙江省嵊州县,1941年生于四川省綦江县,中国共产党党员,华中农业大学教授,博士生导师。1963年从四川农学院本科毕业,随后考入湖北武汉的原华中农学院土化系。师从著名微生物学家陈华癸院士,攻读土壤微生物专业研究生。1968年毕业留校,1981?1983年赴澳大利亚悉尼大学进修。归国后,长期从事根瘤菌共生固氮研究和微生物学教学工作。2011年3月11日,周俊初教授因病医治无效,在武汉逝世。     

外源供氮水平对大豆生物固氮效率的影响

采用稳定性同位素15N自然丰度(15N natural abundance)技术,以小麦为参照植物,研究了盆栽条件下,在外源供氮0、0.8、2.0、4.0 mmol·L-1水平下大豆的生物固氮百分率以及生物固氮数量对植物氮的贡献.结果显示:(1)0～2.0 mmol·L-1外源供氮可显著提高大豆的生物量和固氮百分率,且于2.0 mmol·L-1处理下地上生物量最高,达104 g·m-2,比CK增加了48%;(2)在0.8 mmol·L-1的供氮水平下大豆生物固氮量最高,为1.318 g·m-2,占大豆植株总吸氮量的70.4%,而在4.0 mmol·L-1供氮水平下生物固氮量仅占植株总吸氮量的44%;随供氮水平的升高,大豆生物固氮量占总吸氮量的比重下降,说明在高水平外源氮下,大豆生物固氮能力受到抑制;(3)大豆生物固氮百分率、固氮数量及吸氮数量与地上生物量间均呈显著正相关关系.结果表明,应用稳定性15N同位素技术可以定量大豆的生物固氮效率,根瘤菌接种配合低浓度外源氮有利于大豆生物固氮潜能的释放,对提高大豆产量、减少化肥投入有积极的指导意义.     

费氏中华根瘤菌HN01DL在大豆根圈的定殖动态与结瘤研究

以发光酶基因luxAB为标记,在根盒缩影条件下研究了费氏中华根瘤菌HN01DL在大豆根圈的定殖动态、分布范围及其结瘤情况.结果表明,HN01DL在根盒灭菌土壤和非灭菌土壤缩影中的大豆全根系定殖动态与水平明显不同,前者在第12d时达到最高定殖密度(8.65logcfu·g^-1),而后者的早期定殖数量下降较快,且于第15d时达到最高定殖密度(6.88logcfu·g^-1).HN01DL在大豆播种5d后在大豆根部的A(0～4cm)区根段上达到最高定殖密度(7.05logcfu·g^-1),然后开始缓慢下降,至第19d时仍维持相对稳定,在第33d时又开始回升.至播种后第46d时HN01DL可散布至种子下方16cm处的根段部位.HN01DL在A区根段的定殖密度持续较高,所形成的发光根瘤总数(16.3个)及发光比例(68.8%)最高,且发光根瘤主要集中于该区段主根上.发光根瘤比例沿A-E区段逐渐下降,在E区段未检测到发光根瘤.     

西藏根瘤菌新表观群的DNA同源性及16S rDNA全序列分析

在前期数值分类工作的基础上,对7株与Rhizobium关系较密切的分离自西藏部分地区豆科植物Trigonellaspp.和Astragalusspp.的根瘤菌所形成的独立表观群,通过DNA同源性测定及16S rDNA全序列分析进行了分类地位的进一步确定。结果表明:该独立表观群菌株的(G C)mol%为59.5%~63.3%,群内菌株间DNA同源性在74.3%~92.3%之间,中心菌株XZ2-3与相关Rhizobium种之间的DNA同源性在0%~47.4%之间,是不同于Rhizobium内各种的新DNA同源群。另外,16S rDNA全序列分析结果也表明,中心菌株XZ2-3占居Rhizobium系统发育分支中的一个独立亚分支,其与临近R.leguminosarumUSDA2370T和R.etliCFN42T之间的序列相似性分别为96.55%和96.62%。根据国际系统细菌学委员会提出的细菌种属分类标准,该独立表观群构成了一个不同于Rhizobium内各种的新种群。该研究结果丰富了现有根瘤菌分类系统,将为国际上现有Rhizobium的14个种中再增添一个新的分类单元。     

厚荚相思树根瘤菌HJ06菌株的16S rDNA全序列和nifA基因片段分析

对厚荚相思(Acaciacrassicarpa)根瘤菌HJ06菌株的16SrDNA全序列和nifA基因片段进行了测定。结果表明,HJ06菌株在以16SrDNA序列构建的系统发育树状图中位于根瘤菌属(Rhizobium)分支中,与根瘤菌属各个种的相似性达95%以上;从HJ06菌株克隆出的585bpnifA基因片段与Klebsiellapneumoniae的同源性达到99.3%,与Klebsiellaoxytoca的NifF,NifL,NifA,NifB蛋白基因的同源性为97.8%。