根瘤菌基因组结构的多样性及其与系统发育的关系*

研究探讨依据基因组结构对根瘤菌进行系统发育分类的可行性。采用I-CeuI酶切及脉冲场电泳分析确定25株根瘤菌模式菌株的基因组结构,据此对根瘤菌进行聚群,并与16S rRNA聚群结果相比较。依据基因组结构的近似或不同,25株根瘤菌共分为11个基因组型(genome type,GT)。这些基因组型与依据16S rRNA序列的聚群结果大体一致,其不同之处显示了两种方法各自的特点。因此,基因组的物理结构,即本研究中rm纵子的数量及其在基因组上的位置,可作为系统发育关系的标志而用于根瘤菌的分类。     

花生根瘤菌群体遗传多样性和系统发育研究

利用16S rRNA RFLP,16S rRNA序列分析和16S－23S IGS PCR RFLP技术对43株花生根瘤菌和来自其他种属的15个参比菌株进行了群体遗传多样性和系统分析。16S rRNA PCR RFLP分析结果表明,所有供试花生根瘤菌均属于慢生根瘤菌属,在系统发育上与B.japonicum的亲缘关系最近,具有相同的16S rRNA RFLP基因型,而与B.elkanii相对较远。16S rRNA 序列分析结果表明,供试花生根瘤菌在系统发育上更接近于B.liaoningense,序列间差异小于1％,而B.liaoningense在系统发育上与B.japonicum相距很近,其序列间差异小于1％,16S－23S rRNA IGS RFLP分析结果表明,尽管花生根瘤菌与B.japonicum和B.elkanii的亲缘关系很近,但在71％的相似性水平上供试花生根瘤菌仍各自聚为一群,并可进一步分为A、B、C和D4个亚群,该分群还明显反映了地理因素对群体遗传多样性和系统发育的影响。     

神木地区耐旱灌木和草本豆科植物根瘤菌遗传多样性

豆科植物具有抗逆性强、耐瘠薄的特性,许多豆科植物是荒漠地区的先锋植物,在生态环境保护中起重要作用.以神木地区主要的灌木和草本豆科植物-根瘤菌共生体系为材料,采用16S rRNA PCR-RFLP和序列分析等方法,对分离得到的55株菌进行多样性分析,其中,30株菌分离自灌木豆科植物紫穗槐和柠条,25株菌分离自草本豆科植物斜茎黄芪、苜蓿、草木樨黄芪等.结果表明: 这些菌株共有11种16S rRNA PCR-RFLP遗传图谱类型,分离自草本豆科植物的菌株主要归属于中慢生根瘤菌属、剑菌属、根瘤菌属、叶瘤杆菌属和土壤杆菌属5个属,分别与华癸中慢生根瘤菌、地中海中慢生根瘤菌、刺槐中慢生根瘤菌、费氏剑菌、草木樨剑菌、木兰根瘤菌、放射根瘤菌、突尼斯叶杆菌和根癌土壤杆菌系统发育关系最近.分离自灌木豆科植物的菌株仅归属于中慢生根瘤菌属,分别与华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌系统发育关系最近.华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌是两类豆科植物的共生菌种,表明在干旱地区,根瘤菌对两种类型豆科植物的选择共生存在差异,这与豆科植物种类有关,还可能与其所处生态环境有关.     

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。     

花生根瘤菌在根瘤菌系统分类中的地位研究

用12株分类地位已知的代表菌为对照,采用现代细菌分类学方法,对从四川省4个花生产区的天府3号和地方品种上分离的花生根瘤菌,从系统发育方面,探索了花生根瘤菌在根瘤菌系统中的分类地位。多聚酶链反应(PCR)扩增的16S rRNA的4种限制性内切酶长度多态(PCR-RFLP)以及16S rRNA部分碱基序列测定结果同时表明:四川花生根瘤菌与慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)相似性极高。由此推论它们在系统发育及进化方向上是基本一致的。该结果为研究花生根瘤菌的确切分类地位打下了基础。     

基因组结构揭示的根瘤菌系统发育群

阐明根瘤菌之间的系统发育关系, 可使人们更有效地利用这些自然资源, 因而对农业生产和环境保护具有重大意义. 通过Ⅰ-CeuⅠ酶切表明64株根瘤菌的基因组结构特征, 揭示根瘤菌的系统发育关系. 结果表明, 64株根瘤菌依据基因组结构特征可聚为21个系统发育群, 这些群与16S rRNA分子聚群结果大致相符, 但与现行的根瘤菌分类体系所得结果有较大差异.     

黑木相思根瘤菌的系统发育分析及其结瘤效果研究

【目的】针对采集自福建、广东的34株黑木相思根瘤菌进行分类研究,进一步确定其分类地位,丰富我国黑木相思根瘤菌种质资源。【方法】对选取的34株菌株测定了16S rRNA基因、持家基因atpD和glnII序列,以14株菌为代表菌株分析其系统发育情况。而且选取了部分菌株进行结瘤实验。【结果】16S rRNA基因以及持家基因atpD和glnII的系统发育分析结果与16S rRNA PCR-RFLP分型结果基本一致,14株代表菌株被分为10个不同的类群,其中有2个群组属于中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium),其余群组属于慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。结瘤试验证明,相关的供试根瘤菌能与黑木相思、银合欢、南洋楹和网脉相思结瘤共生,显示出较广的宿主范围,且对黑木相思和银合欢的促生效果较明显。【结论】研究发现黑木相思根瘤菌具有丰富的遗传多样性和共生多样性。     

川中丘陵地区大豆根瘤菌遗传多样性与系统发育关系

【目的】研究分离自川中丘陵地区大豆根瘤菌的遗传多样性和系统发育。【方法】采用16S rDNA PCR-RFLP和16S rRNA基因、glnII、共生基因(nodC)系统发育分析的方法进行研究。【结果】供试未知菌的16S rDNA用4种限制性内切酶(HaeⅢ、HinfⅠ、MspⅠ及TaqⅠ)酶切后获得5种16S遗传图谱类型。16S rDNA PCR-RFLP结果表明,所有供试菌株在83%水平分为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和中华根瘤菌属(Sinonrhizobium)两大类群,而75%的菌株为中华根瘤菌。6个代表菌株的16S rDNA、glnII和nodC三个位点基因的系统发育结果基本一致,4株与S.fredii USDA205T相似度最高;有2株分别与B.yuanmingense CCBAU10071T、B.diazoefficiens USDA110T相似度最高。4个Sinonrhizobium代表菌株16S rDNA、glnII序列相似度分别为98.3%-99.9%、98.2%-100%,但它们的nodC基因序列完全相同。【结论】川中丘陵地区大豆根瘤菌具有较丰富的遗传多样性,S.fredii为优势种。     

黄芪根瘤菌的分类研究

采用数值分类方法研究了分离自不同地区的黄氏属根瘤菌36株,发现在80％的相似性水平上,8株菌形成了亚群8,7株菌形成了亚群9。DNA同源性测定结果表明,这两个亚群是不同于已知根瘤菌种的新的DNA同源群。其中心菌株CA8561和JL84的部分16S rRNA基因序列分析发现,CA8561菌株与所有已知根瘤菌远缘,形成了一个独立的系统发育分支。JL84菌株在快生型根瘤菌属(Rhizobium)和土壤杆菌属(Agrobacterium)形成的系统发育分支中占据了一个独立的系统发育地位。     

黄土高原地区大豆根瘤菌的遗传多样性和系统发育

【目的】研究黄土高原地区大豆根瘤菌的遗传多样性和系统发育。【方法】采用BOX-PCR、16S rDNAPCR-RFLP、16S-23S IGS PCR-RFLP和16S rRNA基因序列分析方法对分离自我国黄土高原地区4个省的15个地区的130株大豆根瘤菌及部分参比菌株进行了遗传多样性和系统发育分析。【结果】BOX-PCR反映的菌株多样性最丰富,形成的遗传群最多,16S rDNA PCR-RFLP方法在属、种水平上聚群较好,16S-23S IGSPCR RFLP反映的多样性介于BOX-PCR和16S rDNA PCR-RFLP之间,能够较好地反映出属、种和亲缘关系很近的菌株间的差异,3种方法聚类分析结果基本一致,可将所有供试菌株分为两大类群,中华根瘤菌属(Sinorhizobium)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。从系统发育来看,供试的快生大豆根瘤菌为费氏中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii),慢生大豆根瘤菌为日本慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)和辽宁慢生根瘤菌(Bradyrhizobium liaoningense)。【结论】我国黄土高原地区大豆根瘤菌具有较丰富的遗传多样性,S.fredii优势种,慢生大豆根瘤菌仅占10%,同时,分离到2株B.liaoningense。