土壤杆菌固氮生理特性研究

对根癌土壤杆菌C58/pGV3850菌株的固氮生理特性研究结果表明,该菌具有自生固氮活性,其固氮活性的最适pH为8.0,温度为30℃.固氮活性在对数生长后期(14h)最高,延缓期和静止期乙炔还原活性较低.该菌株好氧,通过氧呼吸和吸氢酶的作用达到避氧固氮.当通入氧气超过呼吸耗氧时,对固氮活性产生抑制作用.在培养过程中增加NH_4~+浓度,固氮活性会降低,当达到15mmol/L时完全丧失固氮活性,表现NH_4~+阻遏固氮酶蛋白合成.在乙炔还原测定系统中加入NH_4~+并不影响乙炔还原反应,说明没有NH_4~+关闭现象.培养过程中加入MSX(2.5mg/ml)能解除10mmol/L NH_4~+对固氮酶合成的阻遏作用.固定的游离氮不能以NH_4~+形式分泌于胞外.固氮过程中放出大量氢气,培养16小时产氢量达65μmol H_2/mg蛋白.在限碳条件下(0.2%蔗糖)其吸氢酶活力可达520nmol H_2·ml~(-1)·h~(-1).     

玉米联合固氮菌Kosakonia radicincitans GXGL-4A的分离鉴定与固氮特性研究

【目的】固氮微生物是生物固氮的主体,其菌种的选育更是生物固氮研究的基础。本实验室分离鉴定出一株新的固氮菌,并对其固氮相关活性进行初步研究。【方法】固氮菌采用Ashby无氮培养基进行分离纯化。通过形态特征分析、生理生化特征分析、16S r RNA基因序列分析和基因组扫描对固氮菌进行鉴定。利用靛酚蓝-分光光度法检测固氮菌的泌铵能力。固氮酶活性的测定使用乙炔还原法。【结果】从玉米根部分离到一株固氮菌株GXGL-4A,菌体短杆状,大小约为1.5μm×0.5μm,单个或常见2个菌体细胞串联在一起,革兰氏染色结果为阴性。16S r RNA基因序列分析结果表明该菌株与Kosakonia oryzae Fo8A1d 16S r RNA基因序列有95%的相似性,结合形态特征、生理生化特征和基因组扫描,将其命名为K.radicincitans GXGL-4A。对其进行固氮基因nif H的检测,经PCR扩增得到预期的296 bp条带;采用靛酚蓝-分光光度法,测得发酵液中铵态氮含量为2.5 mg/L,表明该菌株具有较好的泌铵能力。乙炔还原法测其固氮酶活性,以乙烯生产量表示,结果显示GXGL-4A菌株在无氮培养基上能够有效地还原乙炔,达到232.94 nmol C2H4/(m L·h)。【结论】菌株GXGL-4A是一株可较好地分泌铵的新的固氮菌,具有很好的研究价值。     

一株降烟碱细菌的筛选、鉴定及其降解特性研究

以烟碱为唯一碳源,从湖南张家界烟草种植地的土壤中分离得到一株降解烟碱能力较好的菌株。经常规形态观察和生理生化实验结果表明,该菌为放射形土壤杆菌或根癌土壤杆菌(Agrobacterium radiobacter／tumefaciens)。研究表明,该菌的降解烟碱最适pH和温度分别为7.0和30℃。该菌能够利用烟碱为唯一碳源,在含烟碱的培养基中发酵液呈淡黄色-绿色-墨绿色-深综色变化,培养48h后,烟碱的降解率可达71%,具有较好的烟草工业应用前景。     

长江流域水稻根际芽杆菌属固氮菌株的分离与鉴定

Rice rhizosphere soil samples were colected from 10 sites of 7 provinces in the Yangzi River Valley, and from the soil samples 16 endospore-forming strains with ARA (Acetylene Reduction Activity) were isolated, the nitrogen fixing ability was tested by the method of 15N tracer and the atom 15N% excess are ranged from 0.0297% to 0.4714%. The strains were identified as Bacillus licheniformis, B. subtilis, B. azotoformans, B. cereus, B. pumilus, B. brevis, B. megaterium, B. firmu.     

北京地区水稻根际联合固氮菌的分离鉴定及其固氮酶活性的研究

从北京地区16个水稻品种的根际分离筛选出两株固氮酶活性较高的菌株D-12和D-25。对这两个菌株进行了分类鉴定和固氮酶活性的测定。根据形态特征和理化特性的测定,菌株D-12属于肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae),菌株D-25类似于克雷伯氏菌但又有区别,因此暂放在胁杆菌科(Enterobacteriaceae)。两个菌株均在厌氧条件下固氮酶活性最高。在Hill's无氮蔗糖培养基中30℃条件下,其固氮酶活性的高峰出现在第16至第18小时。     

玉米根际联合固氮菌Klebsiella planticola 19—1固氮特性的研究

从新疆鄯善砍儿乡砂地生长的玉米根际分离到一株联合固氮菌Ｋ１９－１,经鉴定为植生克雷伯氏菌。Ｋ１９－１在４０℃,于无氮培养基上生长良好,并具有乙炔还原及＾１５Ｎ２还原能力。ｎｉｆＨｐｒｏｍｏｔｅｒ：ｌａｃＺ融合子在Ｋ１９－１中的表达在４０℃不受阻抑。ＮＨ４＾＋不抑制Ｋ１９－１的固氮酶活性,但阻抑ｎｉｆＨｐｒｏｍｏｔｅｒ：ｌａｃＺ融合子在Ｋ１９－１中表达。Ｋ１９－１在厌氧条件下具有固氮活性,在氧浓度增     

一株高效甘蔗内生固氮菌NN08200的鉴定及其对甘蔗的促生长作用

【背景】生产上过高的氮肥投入是我国农业可持续发展的重要限制因子之一。利用生物固氮是减少氮肥施用量最为有效的途径,植物内生固氮菌资源的挖掘和利用对我国农业可持续发展具有重要实践意义。【目的】筛选高效甘蔗内生固氮菌,并对其联合固氮效率及促生长功能进行评价。【方法】从广西甘蔗茎基部组织分离筛选到一株内生固氮菌株NN08200,利用乙炔还原法测定固氮酶活性,通过菌落PCR扩增nif H基因确定菌株为固氮菌;通过菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog细菌鉴定系统和16SrRNA基因序列分析确定该菌株的分类;采用盆栽接种测定菌株对甘蔗的实际促生长作用,并利用15N同位素稀释法测定其相对固氮效率。【结果】菌株NN08200的固氮酶活性达到2445nmolC2H4/(h·m L),菌株的nif H基因长度为339bp,与甘蔗内生固氮醋酸杆菌Gluconacetobacter diazotrophicus PAL5菌株的nif H相似性达99%;根据菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog细菌鉴定系统和16SrRNA基因序列分析结果,菌株NN08200属于泛菌属(Pantoeasp.)细菌;盆栽接种菌株NN08200能显著提高甘蔗幼苗的株高和干重,15N同位素分析结果表明接种该菌株甘蔗植株的根、茎和叶从空气中获得氮素的百分率分别为7.49%、15.02%和10.79%,其联合固氮效率显著优于甘蔗内生固氮模式菌株G. diazotrophicus PAL5,利用后者接种的甘蔗根、茎和叶从空气中获得氮的百分率分别为3.53%、9.44%和4.87%。【结论】菌株Pantoea sp. NN08200是高效甘蔗内生固氮菌,其固氮促生长效果明显高于G. diazotrophicus PAL5菌株,可望研发成为优良固氮微生物肥料生产菌种,并可进一步用于甘蔗联合固氮菌作用机理的相关研究。     

一株高效甘蔗内生固氮细菌GXS16的鉴定及其对甘蔗的促生长作用

【背景】我国甘蔗生产中氮肥过量施用严重,导致生产成本居高不下,充分发挥甘蔗与内生固氮菌的联合固氮作用,减少氮肥施用量,对促进我国甘蔗产业可持续发展具有重要意义。【目的】筛选优势甘蔗内生固氮菌,对其基本特性、联合固氮效率及促生长功能进行评价。【方法】从甘蔗根系分离到一株内生固氮菌GXS16,利用乙炔还原法测定固氮酶活性,通过PCR扩增nifH基因确定菌株为固氮菌;通过形态观察、Biolog检测和16S rRNA基因序列分析等对菌株进行分类;通过接种盆栽甘蔗检测菌株的促生长作用,采用¹⁵N同位素稀释法检测菌株相对固氮效率。【结果】菌株GXS16固氮酶活性为2.42μmol-C₂H₄/(h·mL),根据菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog检测、16S rRNA、nifH、acdS基因序列分析结果,菌株GXS16属于伯克氏菌属(Burkholderia);菌株GXS16还具有1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶(1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate Deaminase,ACC)活性及合成生长素吲哚乙酸...     

长江流域水稻根际芽孢杆菌属固氮菌株的分离与鉴定

生物固氮资源的研究、开发和利用有利于发展持续农业,水稻田的氮素肥力比一般旱地高得多,活跃的生物固氮被认为是主要因素之一.苏宝林、崔宗均等系统地研究了我国北方稻区的固氮菌资源,分离鉴定出8属18种共35株固氮菌.在此基础上,我们对长江流域水稻根际异养固氮菌资源进行了系统研究.本文报道芽孢杆菌属(Bacillus)固氮菌株分离与鉴定的结果.     

一株耐盐日本曲霉的筛选及其溶磷促生作用

【目的】从内蒙古种植葵花的盐碱地中筛选高效溶磷真菌,为盐碱地增产节肥开发生物肥料提供溶磷菌种资源。【方法】利用ITS r DNA序列鉴定菌株、固体培养基测定耐盐性,液体摇床培养与盆栽试验结合分析菌株溶磷能力,盆栽和田间试验明确菌株M1促进作物生长和增产作用;LC-MS技术测定菌株M1在液体培养基中分泌有机酸和植物激素含量,明确菌株M1的溶磷和促生机理。【结果】溶磷菌株M1鉴定为日本曲霉(Aspergillus japonicus)。液体培养基接种菌株M1培养6 d,以Ca_3(PO_4)_2为磷源时上清液有效磷达1020.89 mg/L,溶解率为63.30%;以AlPO_4为磷源时有效磷达995.69 mg/L,溶解率为48.59%;以贵州开阳磷矿粉、江苏锦屏磷矿粉、云南晋宁磷矿粉、河北钒山磷矿粉和云南昆阳磷矿粉为磷源接种菌株M1,从晋宁磷矿粉释放的有效磷浓度最高,达到363.64 mg/L。菌株M1可耐受10%NaCl。将M1制备的菌剂分别接种于施用Ca_3(PO_4)_2、AlPO_4和开阳磷矿粉3种磷源的4种盆栽试验土壤包括北京石灰性潮土、安徽黏性潮土、安徽水稻土和山东沿海盐潮土。结果显示,菌株M1对玉米植株促生效果显著,玉米植株鲜重比对照提高2.14%–90.91%、干重增加22.15%–268.28%;土壤有效磷提高21.81–24.27 mg/kg。菌株M1与4种土壤的适配性均高于对照菌株DSM 821。田间小区花生产量结果显示,接种溶磷菌剂M1增产效果最好,花生果实产量达4.46 t/hm~2,比不接种菌剂的对照处理增加0.81 t/hm~2,增产22.19%。菌株M1在含有磷酸三钙、磷酸铝和开阳磷矿粉3种难溶磷培养液中经过6 d培养,均产生7种有机酸,其中草酸和柠檬酸含量最高,分别为616.16 mg/L和413.69 mg/L;培养液均能检测到吲哚乙酸(IAA)和玉米素,IAA含量为15.45–77.58 mg/L,玉米素浓度为0.06–0.11 mg/L。【结论】获得了一株高效溶解多种难溶磷的日本曲霉菌M1,它能显著增加土壤有效磷、促进玉米生长和花生增产,与4种典型土壤适配性好,具有良好的农业应用前景。     

番茄内生菌的分离鉴定及菌株FQ-G3抗病促生特性

由灰葡萄孢(Botrytis cinerea)引起的灰霉病是番茄生产中最重要的病害之一,当前使用的杀菌剂因药物残留、病原菌抗药性及食品安全等原因逐渐受到限制。因此,利用拮抗微生物的生物防治逐渐成为灰霉病防控的有效策略。【目的】从番茄植株体内筛选具有抗病促生特性内生菌株并对其生防潜力进行评估,为开发番茄灰霉病生物防治新策略提供理论依据。【方法】采用组织分离法在番茄植株不同部位分离出内生细菌、真菌,结合16SrRNA和ITS序列分析,对候选菌株进行初步鉴定;通过菌株对峙培养、果实离体接种筛选对灰葡萄孢具有拮抗活性的内生菌;进一步测定菌株分泌生长素、嗜铁素的能力及其对拟南芥和番茄幼苗生长的促生特性。【结果】从番茄植株不同部位共分离出72株内生细菌和31株内生真菌,通过平板对峙法筛选出1株对多种病原菌具有较好抑菌活性的内生细菌FQ-G3,分子鉴定为Bacillus velezensis。FQ-G3对灰葡萄孢抑菌率达80.93%,并显著抑制灰葡萄孢在番茄果实上的扩展。该菌株能够分泌生长素、蛋白酶和嗜铁素,且对拟南芥、番茄幼苗具有明显的促生效果。【结论】本研究表明分离自番茄植株的内生菌FQ-G3具...     

基于基因组的一株土壤固氮菌分离菌株鉴定及其促生作用

[目的] 为获得高效固氮菌株,充分研究利用土壤固氮菌资源。[方法] 选取固氮能力较高的紫色土发育水稻土,采用富集纯化法分离固氮微生物菌株。通过16S rRNA基因系统发育分析和全基因组相关指数比较对新分离菌株进行物种鉴定。采用乙炔还原法和¹⁵N₂示踪法定量测定新分离菌株的固氮能力,通过培养特性和接种效果初步研究固氮菌株的促生作用。[结果] 从紫色土发育水稻土中分离得到1株可在无氮培养基上快速生长的菌株P208。基于16S rRNA基因和基因组92个核心基因的系统发育分析结果表明,新分离菌株P208与Azotobacter chroococcum IAM 12666^T（=ATCC 9043^T）系统发育距离最近（16S rRNA基因相似度为99.79%）。菌株P208与A.chroococcum ATCC 9043^T的基因组平均核苷酸一致性（ANI）、平均氨基酸一致性（AAI）和数字DNA-DNA杂交值（dDDH）高于物种分类阈值（ANI>95%-96%,AAI>95%-96%,dDDH>70%）,最大唯一匹配指数（MUMi）低于物种分类阈值（<0.33）,得出新分离菌株P208为褐球固氮菌（A.chroococcum）。A.chroococcum P208固氮活性为模式菌株A.chroococcum ATCC 9043^T的2.61倍。除固氮能力外,A.chroococcum P208具有IAA生成、溶磷活性和铁载体生成等促进植物生长潜力的培养特性,室内培养条件下接种A.chroococcum P208能够促进水稻、小麦幼苗根系的生长。[结论] 从固氮能力较强的水稻土中分离纯化得到1株具有较强固氮、促生潜力的固氮菌,具有潜在的开发应用价值,可为研究利用生物固氮提供微生物资源。     

根癌农杆菌介导真菌遗传转化的研究及应用

根癌农杆菌介导转化法（Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation,ATMT）具有转化效率高、遗传稳定、适用范围广等诸多优点,已成为真菌遗传转化研究中的强有力手段,在真菌基因资源开发、真菌性疾病研究和外源蛋白表达研究中发挥巨大作用。本文概述了根癌农杆菌转化法在真菌转化中的研究进展、技术优缺点、转化机制、实验方法和应用现状,着重介绍影响其转化效率的因素并对优化方法进行探讨,展望了该技术在真菌基因资源发掘、基因编辑等方面的应用前景,为今后真菌的遗传转化研究提供参考。     

Isolation, purification, and identification of the virulence protein VirE2 from Agrobacterium tumefaciens

Bacteria of the genus Agrobacterium can transfer a portion of their Ti plasmid (T-DNA) in complex with the VirE2 and VirD2 proteins into the plant-cell nucleus and cause it to be integrated in the host-cell chromosomes. The mechanism of T-DNA transfer across the plant-cell membrane and cytoplasm is unknown. The aim of this study was to isolate the virulence protein VirE2 in order to explore its role in T-DNA transfer across the eukaryotic-cell membrane and cytoplasm. To obtain VirE2, we cloned the virE2 gene into plasmid pQE31 in Escherichia coli cells. VirE2 protein was isolated from E. coli XL-1 blue cells containing a recombinant plasmid, pQE31-virE2. The cells were ultrasonically disrupted, and the protein containing six histidine residues at the N-terminal end was isolated by affinity chromatography on Ni-NTA agarose. The purified preparation was tested by immunodot, by using polyclonal rabbit antibodies and miniantibodies produced toward VirE2. The capacity of the recombinant protein VirE2 for interacting with single-stranded DNA was tested by the formation of complexes, recorded by agarose-gel electrophoresis. In summary, A. tumefaciens virulence protein VirE2, capable of forming a complex with single-stranded T-DNA during transfer into the plant cell, was isolated, purified, and partially characterized. Anti-VirE2 miniantibodies were obtained, and direct labeling of VirE2 with colloidal gold was done for the first time.     

产胞外多糖菌株的分离鉴定及其功能研究

微生物产生的胞外多糖(exopolysaccharides, EPS)可促进大粒径土壤团聚体形成,高产EPS的菌株在土壤改良、促进作物生长方面具有较好的应用前景。【目的】从土壤样品中筛选高产胞外多糖的细菌,研究其在土壤改良、环境适应性、广谱抗病等方面的功能,为制备土壤改良型功能菌剂提供候选菌株。【方法】采用蒽酮硫酸法测定菌株胞外多糖的产量,通过形态学观察、生理生化试验及16S rRNA基因序列测定确定其分类地位,结合土壤培养试验研究菌株对土壤团聚体形成的影响。【结果】获得3株胞外多糖产量大于500 mg/L的细菌,经鉴定A-5为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),XJ-3为萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus),KW3-10为耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)。菌株A-5、XJ-3、KW3-10处理后,土壤大团聚体(>0.25 mm)含量较对照分别提高了4.07、2.14和3.16倍。3株菌株对疮痂链霉菌(Streptomyces scabies)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、茄链格孢菌(Alternaria solani)和立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)等多种植物病原菌具有明显的抑制效果,可耐受pH为5-9和NaCl含量1%‒9%的盐碱环境,促进植物生长,其中KW3-10的代谢产物中IAA含量为25.58 mg/L。【结论】菌株A-5、XJ-3、KW3-10可显著促进土壤团粒结构形成,具有较好的广谱抗病性和促生长特性,可作为高效复合功能菌剂的候选菌株。     

柽柳根际一株盐单胞菌Bachu 26的分离、鉴定及其盐胁迫下的促生作用研究

盐渍化是世界性的土壤问题,植物促生根际细菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)在盐碱地改良和促进植物生长方面具有独特优势。柽柳是典型的盐生植物,筛选其根际微生物并研究其促生效果与促生机制,以此开发微生物菌肥,具有重要的应用价值。【目的】筛选耐盐碱植物柽柳的根际微生物,对其基本特性、耐盐碱能力、促生功能及促生效果进行评估。【方法】从新疆巴楚境内野生柽柳根际土壤中筛选出一株耐盐碱细菌菌株Bachu 26;通过形态学观察、生理生化特性测定和16S rRNA基因序列分析,对该菌株进行鉴定;利用不同盐浓度(0%–20%)和不同pH(7.0–13.0),对菌株Bachu 26的耐盐耐碱能力进行测定;采用多种功能鉴定培养基测定其促生功能,并对生长素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)进行定量测定;通过二分格培养皿实验验证菌株产生挥发性酸性物质的能力;在普通培养皿上将拟南芥幼苗与菌株Bachu 26共培养,分析菌株对拟南芥幼苗的促生作用;在二分格培养皿上将拟南芥与Bachu 26隔离培养,分析菌株产生的挥发性酸性物质对拟南芥幼...     

全氟辛烷磺酰胺降解菌的分离、鉴定和降解特性

【背景】全氟烷基和多氟烷基物质(per-and poly-fluoroalkyl substances,PFAS)是一类具有高表面活性、热稳定性、化学稳定性和疏水疏油性的难降解有机污染物。其长距离迁移性、极高的环境持久性和生物蓄积性给生态环境和生物体带来了严重的危害。【目的】从吉林石化公司污水处理厂水样中筛选获得以全氟辛烷磺酰胺(perfluorooctane sulfonamide,PFOSA)为唯一碳源生长的降解菌,并分析其降解特性及机理。【方法】以PFOSA为唯一碳源,通过富集、筛选、分离和纯化,从污水中筛选出PFOSA好氧降解菌,通过形态学观察、16S r RNA基因和全基因组测序分析对菌株进行鉴定,并采用三重四级杆液质联用仪分别对PFOSA的降解率和降解产物进行分析。【结果】筛选得到一株PFOSA好氧降解细菌C11,经形态学观察、16S r RNA基因序列分析和全基因组测序分析,初步鉴定该菌为睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)。经单因素优化试验发现,在培养温度为30℃、初始p H值为7.0、PFOSA初始浓度为30 mg/L的降解条件下,菌株C1...     

The sequence of a pea vicilin gene and its expression in transgenic tobacco plants

A 5.5 kb Eco RI fragment containing a vicilin gene was selected from a Pisum sativum genomic library, and the protein-coding region and adjacent 5 and 3 regions were sequenced. A DNA construction comprising this 5.5 kb fragment together with a gene for neomycin phosphotransferase II was stably introduced into tobacco using an Agrobacterium tumefaciens binary vector, and the fidelity of expression of the pea vicilin gene in its new host was studied. The seeds of eight transgenic tobacco plants showed a sixteen-fold range in the level of accumulated pea vicilin. The level of accumulation of vicilin protein and mRNA correlated with the number of integrated copies of the vicilin gene. Pea vicilin was confined to the seeds of transgenic tobacco. Using immunogold labelling, vicilin was detected in protein bodies of eight out of ten embryos (axes plus cotyledons) and, at a much lower level, in two out of eleven endosperms. Pea vicilin was synthesized early in tobacco seed development; some molecules were cleaved as is the case in pea seeds, yielding a major parental component of M _r50000 together with a range of smaller polypeptides.     

Agrobacterium-mediated transformation of Phalaenopsis by targeting protocorms at an early stage after germination

A transformation procedure for phalaenopsis orchid established by using immature protocorms for Agrobacterium infection was aimed at the introduction of target genes into individuals with divergent genetic backgrounds. Protocorms obtained after 21 days of culture on liquid New Dogashima medium were inoculated with Agrobacterium strain EHA101(pIG121Hm) harboring both -glucuronidase (GUS) and hygromycin resistance genes. Subculture of the protocorms on acetosyringone-containing medium 2 days before Agrobacterium inoculation gave the highest transformation efficiencies (1.3–1.9%) based on the frequency of hygromycin-resistant plants produced. Surviving protocorms obtained 2 months after Agrobacterium infection on selection medium containing 20 mg l^–1 hygromycin were cut transversely into two pieces before transferring to recovery medium without hygromycin. Protocorm-like bodies (PLBs) proliferated from pieces of protocorms during a 1-month culture on recovery medium followed by transfer to selection medium. Hygromycin-resistant phalaenopsis plants that regenerated after the re-selection culture of PLBs showed histochemical blue staining due to GUS. Transgene integration of the hygromycin-resistant plants was confirmed by Southern blot analysis. A total of 88 transgenic plants, each derived from an independent protocorm, was obtained from ca. 12,500 mature seeds 6 months after infection with Agrobacterium. Due to the convenient protocol for Agrobacterium infection and rapid production of transgenic plants, the present procedure could be utilized to assess expression of transgenes under different genetic backgrounds, and for the molecular breeding of phalaenopsis.