影响根瘤菌竞争结瘤的生态学因素分析

根瘤菌的发现并确证其共生固氮作用已逾100年,根瘤菌剂的制备和应用也已超过半个世纪,实践效果有目共睹。如美国对豌豆根瘤菌、三叶草根瘤菌和大豆根瘤菌的应用以及澳大利亚对三叶草根瘤菌的应用都取得显著成绩。我国在豆科作物和豆科绿肥上应用根瘤菌接种措施已有30余年历史,采用筛选的优良菌     

花生根瘤菌高效菌剂的研究

我国在豆科作物上应用根瘤菌接种措施至今已近40年。实践证明,花生在播种时,人工接种根瘤菌,一般能增产10％左右。但这一优势在花生生长期,从外观上难以察看出来,这直接影响着花生根瘤菌剂大面积推广应用。考虑到稀土元素和石油助长剂等所具有的生理活性特点以及与根瘤菌剂配合施用的效果,特开展本项研究,以提高菌剂的应用效果。     

花生根瘤菌液体菌剂和不同载体固体菌剂的研究

自1956年至1985年,我国应用花生根瘤菌剂面积累计已达3000余万亩,根据1256次试验统计,接种根瘤菌比不接根瘤菌平均每亩增产28.6公斤,增产率达13％。近几年来,豇豆属根瘤菌除在花生上大面积推广应用外,在绿豆、豌豆、豇豆、红小豆等作物上也逐步扩大应用,并获得了10％以上的增产效果。     

厚荚相思根瘤菌对盆栽苗木生长及土壤肥力的影响

从不同立地条件采集到的厚荚相思根瘤分离出9株根瘤菌株,接种于厚荚相思幼茁,6个月后测定苗木生长量及土壤N、P、K含量。试验结果表明：接菌桃株的高生长量、生物量都比对照(未接种根瘤菌)增加,其巾高生长量除R2外,增加幅度为0．89～40．18％,生物量增加52．33～147．67％,接种结瘤率、瘤的生物量也比对照高,结瘤率可达100％,根瘤生物量比对照高163．6～520％。土壤N、P、K元素分析结果表明,接种根瘤菌后土壤的营养元素发生了很大的变化,改善了土壤肥力。通过对接种不同菌株的厚荚相思苗木的茁高、生物量、土壤的全氮、速效磷、速效钾等元素的含量比较分析后筛选出R6和R7菌株为优良菌株。     

导入三叶草根瘤菌寄主范围基因对豌豆根瘤菌侵染白三叶草的影响

将带有三叶草根瘤菌寄主范围基因的豌豆根瘤菌(转移接合子182和290)接种白三叶草,观察比较它们对白三叶草早期侵染特征和结瘤情况。转移接合子182虽然诱导白三叶草根毛细胞弯曲,但未观察到侵染,也无侵染线形成;而转移接合子290能诱导白三叶草根毛形成紧密的弯曲,溶解根毛细胞壁和侵染白三叶草。结瘤试验表明,白三叶草接种转移接合子290所诱导的结瘤情况与接种三叶草根瘤菌野生型菌株ANU 843的情况很相似。转移接合子182只能诱导个别无效瘤,290和ANU843一样都能在白三叶草上结瘤。由此说明转移接合子如果只携带三叶草根瘤菌的部分寄主范围基因(FEL)仍不能在白三叶草上诱导侵染和正常结瘤,而必需携带全部寄主范围基因(FELMN)才能在白三叶草上正常结瘤。     

紫云英根瘤菌基因文库的构建及含完整结瘤基因的重组质粒pRaZ15的分离

以紫云英根瘤菌菌株7653R为材料,制备总DNA,经EcoRⅠ限制酶部分酶解,通过10—50％蔗糖梯度离心,分离到20一30 kb的DNA片段。利用能在革兰氏阴性菌中转移和复制的广谱寄主载体——pLAFRl质粒,构建了紫云英根瘤菌基因文库。通过与苜蓿根瘤菌102l菌株中8．7kb的共同结瘤基因(作探针DNA)杂交,从基因文库中分离到紫云英根瘤菌共同结瘤基因片段。以紫云英根瘤菌不结瘤突变株7653R+1(7653R消除共生质粒)为受体、构建的7653R基因文库(E．Coli C600)为供体,通过协助转移质粒pRK2013(LE392)进行三亲交配,在含四环素的根瘤菌台成培养基(sM)上选择接合转移子。将得到的所有接台转移子混合在一起接种植物,通过植物结瘤试验,分离到含紫云英根瘤菌结瘤基因的重组质粒pRaz15。将该质粒用EcoRⅠ完全酶切,得到25kb左右的外源DNA片段,该片段携带完整的结瘤基因簇。     

导入三叶草根瘤菌寄主范围基因对豌豆根瘤菌侵染白三叶草的影响

将带有三叶草根瘤菌寄主范围基因的豌豆根瘤菌（转移接合子182和290）接种白三叶草,观察比较它们对白三叶草早期侵染特征和结瘤情况。转移接合子182虽然诱导白三叶草很毛细胞弯曲,但未观察到侵染,也无侵染线形成;而转移接合子290能诱导白三叶草根毛形成紧密的弯曲,溶解根毛细胞壁和侵染白三叶草。结瘤试验表明,白三叶草接种转移接合子290所诱导的结瘤情况与接种三叶草根瘤菌野生型菌株ANU843的情况很相似。转移接合子182只能诱导个别无效瘤,290和ANU843一样都能在白三叶草上结瘤。由此说明转移接合子如果只携带三叶草根瘤菌的部分寄主范围基因(FEL）仍不能在白三叶草上诱导侵染和正常结瘤,而必需携带全部寄主范围基因（FELMN）才能在白三叶草上正常结瘤。     

接种根瘤菌对刺槐生长的影响

以刺槐根瘤菌接种于刺槐小苗的研究表明,接种刺槐的株高、地径、根瘤、生物量分别比对照平均增加１３．８、１４．７、３２．８、２４．８％,植株含Ｎ量比对照增加２０－４０％。液体根瘤菌剂及其与ＶＡ菌根孢子土双种接效果明显,其生物量分别增加约２０和４０％。     

根瘤菌的结瘤基因与结瘤因子

根瘤菌的结瘤基因与结瘤因子郭先武（华中农业大学农业部农业微生物重点实验室武汉４３００７０）根瘤菌侵染豆科植物形成根瘤,并合成ＮＨ３供植物利用,其自身也在植物环境中得以有效延续。这就是根瘤菌与宿主植物的共生关系。形成共生关系的基因分成三类［７］,一类是...     

低pH条件对紫花苜蓿结瘤的影响及机制初探

探讨了低pH条件下紫花苜蓿根毛变形和结瘤受到的影响及其机制。结果表明,在低pH条件下,初生根伸长和根瘤菌OD600值显著下降,根共生结瘤受到明显抑制。在接种根瘤菌、不加NF的条件下,pH5.0、pH4.7、pH4.5、pH4.2处理的根毛变形率分别比对照(pH6.5)减少了44.1%、56.4%、60.0%和69.0%;在加入NF、不接种根瘤菌的情况下,低pH(4.5)处理,根毛的变形也比对照(pH6.5)减少了45.9%。结果暗示,低pH条件下苜蓿结瘤初期的结瘤信号传导受阻,这可能是导致酸性条件下苜蓿结瘤减少的重要原因之一。     

紫云英根瘤菌的exo与nod基因在宿主结瘤过程中的协同作用

紫云英根瘤菌菌株107经转座子Tn5诱变的胞外多糖合成缺陷型变种(Exo~-),在共生性状方面的改变有四种类型。我们选用了仅在宿主根部形成瘤状突起(Calli)的A类(NA-01,NA-02)、形成无效瘤(Nod~ ,Fix~-)的B类(NA-12)及不结瘤的(Nod~-)D类(NA-14)中的四个突变株分别与消除了共生质粒的Exo~ Nod~-变种(热处理变种及ANU-1116)混合接种紫云英幼苗,观察到与D类变种配合的接种组仍不能结瘤,而与A,B两类变种配合的接种组均诱导宿主产生形态正常的无效根瘤,并且该无效瘤全部被Nod~-变种侵占。说明一个表型仍为Exo~ ,但失去共生质粒的Nod~-变种,可在一个含有该质粒的Exo~-变种的帮助下进入根瘤。这提示共生质粒上的结瘤基因(nod)仅与侵染过程的早期有关,瘤的发育尚需根瘤菌的其他基因,其中包括exo基因的参与。 此外,共生质粒缺失的三个异种根瘤菌突变株分别与紫云英根瘤菌Exo~-变种混合接种时,也都在紫云英根部诱导出无效瘤,并且从瘤中能分离到这三个异种菌。表明在最初的识别作用发生后,植物对共生菌的专一性要求有所降低。     

一株能在大豆上结瘤的苜蓿中华根瘤菌

苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)XJ96077分离自新疆的苜蓿根瘤中,其原宿主为紫花苜蓿(Medicago sativa)。交叉结瘤试验发现,它既可在苜蓿上又能在大豆上结瘤固氮。DNA(G C)mol％分析表明,XJ96077的DNA(G C)mol％为61．9％,与已报道的根瘤菌属的DNA(G C)mol％范围(59％-64％)相符。DNA同源性分析表明,XJ96077与苜蓿中华根瘤菌USDA1002^T和042BM的同源性分别达到93％和80％,说明XJ96077归属于苜蓿中华根瘤菌。应用绿色荧光蛋白基因标记XJ96077,得到重组菌株XJ96077(G)。将其接种普通紫花苜蓿,通过激光共聚焦荧光显微镜可以检测到标记基因的表达。接种北引1号大豆上,同样可以清楚地观察到标记基因在根瘤中的表达,从而确证了XJ96077能同时在苜蓿和大豆上结瘤。通过不同品种大豆的结瘤试验,发现XJ96077对大豆品种的结瘤能力不同。     

慢生型大豆根瘤菌的结瘤基因转入快生型大豆根瘤菌中

通过三亲本杂交把慢生型大豆根瘤菌USDAllO的基因文库转移至Tn5诱变的不结瘤的快生型大豆根瘤菌321,338中,用链霉素和四环素平板选择大量接合子,接种大豆,通过结瘤基因功能互补,获得7个根瘤,从中分离出的每个菌株都仍具有链霉素和四环素抗性。分离其质粒,发现每个菌株都多了一条较载体质粒pLAFRl分子量大的质粒。将这些质粒转移至大肠杆菌HBl01中,分离其质粒,用32P标记的ncd探针进行DNA—DNA分子杂交,除载体质粒pLAFRl为阴性反应外,其他重组质粒均为阳性反应,即所获得pLAFRl克隆的DNA片段上确有nod结构基因。回收重组质粒pLAFRl：：nod,用限制性内切酶EcoR I进行酶切,从其琼脂糖凝胶电泳图上估计pLAFRl上克隆的DNA片段分子量为32kb。     

大豆基因工程根瘤菌田间结瘤和共生固氮效应

利用三亲本接合转移方法,将快生型大豆根病菌B_(52)的基因文库克隆转移到受体菌慢生型大豆根瘤菌2210中,获得4株大豆基因工程根瘤菌(32.43、B—2—6、B—3—8)。田间接种试验表明:在大豆分枝期(V2),43和32结瘤效分别比不接种对照增加117.9％和100.4％;在初花期(R_1),32和B—2—6结瘤数分别比对照增加122.5％和91.6％,根瘤固氮酶活性增加233.3％和195.6％;在结荚始期(R3),B—2—6和32结瘤数比对照增加78.5％和70.1％,根瘤固氟酶活性43和B—2—6分别比对照增加53.4％和49.3％。产量统计表明:32、B—2—6和43比对照分别增产16.8％、14.3％和12.2％,亩增收大豆分别为28.2、24.1和20.6公斤。以上三个菌株均比受体菌株2210增产率高。     

根瘤菌结瘤基因研究的新进展

简要综述了目前根瘤菌结癌基因研究的3个热点方向,即结瘤因子、nodlD基因的调控和结瘤基因系统发育分析的新进展。结瘤因子的骨架核心是结瘤基因中的共同性基因nodABC表达的产物,宿主专一性基因则进行骨架结构的修饰,所形成的特异性结瘤因子是根瘤苗宿主范围的主要决定因素。结瘤调控基因nodD的作用方式与其存在的拷贝数目和产物NodD蛋白活性有关,同时NodD的敏感性还影响到根瘤菌的宿主范围。结瘤基因的系统发育揭示出根瘤菌宿主范围与共同性结瘤基因间比其它基荫的相关性更高。结瘤基因与豆科宿主之间存在一定的共进化关系。     

结瘤基因的表达调控

根瘤菌和豆科植物的共生体系一方面因为它的固氮效应在农业上有重要意义,另一方面因为它可以作为发育生物学的良好模型,所以得到了广泛的研究。通常情况下,一种根瘤菌只能在一种或几种豆科植物上结瘤;而一种豆科植物也只能接纳一种或几种根瘤菌。在根瘤菌方面,结瘤基因及其产物蛋白的活动是决定这种宿主特异性的主要因素。对于结瘤基因表达调控的深人认识将有助于实现人们梦寐以求的扩大根瘤菌宿主范围的愿望。通常所说的根瘤菌实际上包括四个属：（快生型）根瘤菌属（Anlzobium）、慢生型根瘤菌属（Bra41、rhico－bium）、固氮根瘤菌…     

根瘤菌结瘤因子的研究进展

根瘤菌结瘤因子的研究进展靖元孝（华南师范大学生物系,广州５１０６３１）关键词根瘤菌结瘤因子Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ和Ａｚｏｒｈｉ－ｚｏｂｉｕｍ三类细菌能侵染豆科植物并形成根瘤。在根瘤形成过程中,共生伙伴之间首先进行信号物质交换...     

结瘤因子的研究进展

结瘤因子是由根瘤菌产生的一类信号分子,它们在结瘤的起始阶段发挥着十分重要的作用。新近的研究结果证明结瘤因子大分子骨架上的不同侧链基团是决定细菌与宿主植物间相互识别的关键因素,根瘤菌细胞中一系列结瘤基因编码能够合成Lipo-chio-oligosaccharides(LCOs)的各种酶类,进而确定结瘤信号分子的特定结构。目前,一系列令人兴奋的实验结果表明：LCOs不仅可促进豆科作物的生物固氮作用,对一些非豆科作物的细胞分裂作用等同样具有刺激作用。对根瘤菌结瘤因子的研究显然有助于进一步了解细菌与植物的相互作用机理,并进而为农业生产为直接利益。本文在综述这方面的研究进展同时,还就瘤菌,豆科作用和结瘤信号分子之间的相互作用机理,以及根际促生细菌,水杨酸和结瘤信号分子之间的可能关系进行了理论分析。     

根瘤菌与群体感应

细菌在高细胞密度下可以产生群体感应信号分子,调控细菌相关基因的表达,这种信号分子被称为自体诱导物。酰基高丝氨酸内酯类化合物(acyl-HSLs)是在根瘤菌中广泛存在的一类自体诱导物,该群体感应系统与根瘤菌和植物的共生作用密切相关。本文概述了AHLs介导的群体感应系统的组成及调控机制和不同根瘤菌中群体感应调节对根瘤菌生理行为及共生固氮的影响。     

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。