根瘤菌在大麦和水稻根上形成拟瘤的细胞结构

用3种方法使紫云英根瘤菌(Rhizobium astragali Huikui)、田菁根瘤菌(R.sesbania sp.)分别入侵大麦(hordeum vulgare L.)和水稻(Oryza sativa L.),形成拟瘤状组织。一是用一定磁场强度处理根瘤菌和植物,并接种培养。二是用含有水稻幼苗根提取物的培养基培养根瘤菌,接种水稻。三是重复别人用2,4-D外源激素处理植物,接种根瘤菌。镜检观察,用紫云英根瘤菌接种形成的大麦根拟瘤细胞结构非常精细,保持各种细胞器。有侵入线结构和根瘤菌从侵入线释放。根瘤菌被宿主细胞来源的膜包围,成为拟菌体。这些形态结构与豆科根瘤细胞相似,有共生状态特征,但拟菌体有泡状化现象。田菁根瘤菌入侵水稻根形成的拟瘤,在细胞间隙和细胞内都有细菌分布。受侵染的细胞结构粗糙,根瘤菌裸露,无胞膜包围。用2,4-D处理接种根瘤菌的拟瘤细胞结构也如此,但在维管系统内有大量密集的细菌存在。这种结构完全不同于豆科根瘤细胞结构,细菌与植物细胞的形态学相互关系是一种非共生联合作用。     

濒危药用植物降香檀根瘤的解剖学研究

采用显微观察法对国家二级保护植物降香檀根瘤的结构进行细胞学研究。结果表明,降香檀的根瘤生长在侧根上,外表金黄色,呈球形或扁球形;根瘤结构由周皮、皮层、维管系统和侵染组织等4部分组成;根瘤菌在皮层中形成多个侵染区域,增大了根瘤的体积,增强了根瘤菌的固氮能力,更利于降香檀植物的生长发育。     

广东两种决明属（Cassia）植物根瘤菌的生物学特性

调查了广东地区１０种Ｃａｓｓｉａ植物结瘤状况,仅山扁豆（Ｃ．ｍｉｍｏｓｏｉｄｅｓ）和圆叶决明（Ｃ．ｒｏｔｕｎｄｉｆｏｌｉａ）结瘤,从山扁豆和圆叶决明各分离到１株根瘤菌并鉴定为慢生型．在所试的１０种Ｃａｓｓｉａ植物中,２株Ｃａｓｓｉａ植物根瘤菌除了与山扁豆和圆叶决明结瘤外,均不与其余８种Ｃａｓｓｉａ植物结瘤;同样,３株蝶形花科植物根瘤菌和３株含羞草科植物根瘤菌除了与山扁豆和圆叶决明结瘤外,也均不与其余８种Ｃａｓｓｉａ植物结瘤．此外,２株Ｃａｓｓｉａ植物根瘤菌均能与所试５种蝶形花科和４种含羞草科植物结瘤．２株Ｃａｓｓｉａ植物根瘤菌在碳源利用、耐盐性、耐酸碱度及５种酶的活性等特性方面,与３株蝶形花科植物根瘤菌和３株含羞草科植物根瘤菌极为相似．     

根瘤菌胞外多糖的结构与信号功能

共生固氮菌如根瘤菌属(Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ)、中华根瘤菌属(Ｓｉｎｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ)等,能在豆科作物的根部形成独特的根瘤结构,并在根瘤内将氮气固定为氨供宿主利用。根瘤菌与宿主植物的共生体系的形成是有种属特异性的,也就是说一种根瘤菌只能侵染为数不多的几种植物。根瘤形成因子(ｎｏｄｆａｃｔｏｒ,ＮＦ)对这种特异性起了重要的决定作用。ＮＦ是在植物类黄酮的诱导下由根瘤菌合成的一种脂酰基甲壳寡糖,不同根瘤菌的ＮＦ在结构上是不同的。除ＮＦ之外,根瘤菌胞外多糖(ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ,ＥＰＳ)是对宿主植物特…     

桂西北喀斯特常见豆科植物根瘤菌的遗传多样性

调查了桂西北喀斯特24种常见豆科植物的结瘤情况及特征,并从15种宿主植物上获得39份根瘤样品,提取根瘤基因组DNA,扩增16S rDNA和nifH基因,构建系统发育树,对根瘤菌遗传多样性进行了研究.结果表明: 有15种豆科植物是结瘤的,其中14种为蝶形花亚科,1种为含羞草亚科,而云实亚科未发现结瘤.一些本应结瘤的植物未发现根瘤,可能与喀斯特土壤的保水性差有关.BLAST和系统发育分析结果均显示,来源于多种豆科植物的根瘤菌均归属于慢生根瘤菌属,仅有2个亮叶崖豆藤样品的根瘤菌归属于中慢生根瘤菌属.在系统发育树上,来源于同一地点或同一宿主植物的根瘤序列均表现出一定的聚集性,说明共生根瘤菌的种类可能受宿主植物及所处生态环境的共同影响.     

紫云英根瘤菌结瘤因子的初步研究

最近的研究结果表明,豆科植物与根瘤菌的共生识别是一种双向的信号物质交换过程.首先是豆科植物的根或种子分泌类黄酮物质,诱导根瘤菌的结瘤基因(nod genes)产生结瘤因子(nod factors),分泌到胞外,为植物所接受,从而引发植物某些基因表达,细胞分化,细胞壁形成,最终导致根毛变形等一系列变化.已经测定了几种苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)和豌豆根瘤菌(R.leguminosarum bv.viciae)结瘤因子的分子结构式,它们均属于寡糖胺类物质,在没有根瘤菌存在的条件下,结瘤因子能独立地促使根毛发生变形,这是检测结瘤因子是否存在的重要手段,即根毛变形试验(Root hairdeformation assay,简称Had试验).高浓度的结瘤因子甚至能诱导植物产生空瘤,其组织结构与典型的根瘤相同.     

青藏高原横断山区饲用黄芪根瘤菌的抗逆性及系统发育分析

分离纯化青藏高原横断山区(四川甘孜藏族自治州和阿坝藏族羌族自治州)原生野生饲用黄芪根瘤菌,为优良菌株的筛选提供种质资源.采用纯培养法从该地区部分饲用黄芪植物根瘤中分离纯化根瘤菌;通过16SrDNA序列同源性分析确定菌株的系统发育地位;通过测定菌株的耐盐性、初始pH生长范围及生长温度范围来分析饲用黄芪根瘤菌的抗逆性.从青...     

高等植物遗传工程

(二) 细菌根癌病是双子叶植物的一种病害,它是由土壤根癌细菌(Agrobacterium fumefaciens)侵入植株伤口而引起的。根癌细菌是格兰氏阴性菌,具有鞭毛,它与许多迅速生长的根瘤菌,例如苜蓿根瘤菌(R.meliloti)有密切关系;这种根瘤菌在苜蓿根部形成根瘤。根瘤菌寄主范围狭窄;但是,根癌细菌能在许多     

玉米可利用气生根进行高效生物固氮

<正>植物自种子萌发开始,就一直与环境微生物相互作用.这些微生物可以多种方式促进植物生长,吸收营养,抵抗逆境胁迫,被称为"植物微生物组"~([1,2]).豆科植物可与根瘤菌形成根瘤结构进行高效固氮并得到广泛关注,而非豆科植物(如谷类)也可与固氮菌互作.如何显著提高生物固氮对非豆科植物的氮营养贡献,减     

植物生长调节剂对大豆根瘤菌生长及功能的调控效应

主要研究植物生长调节剂对大豆根瘤菌生长和功能的调控效应,分析了大豆根瘤菌固氮作用的重要意义,并从根瘤菌生长、基因表达、蛋白表达等方面,讨论了植物生长调节剂对大豆根瘤菌的调控作用。     

豆科植物-根瘤菌共生固氮的免疫调控机制

在长期进化中,根瘤菌与豆科植物形成一种独特的互惠共生关系——共生固氮。根瘤菌-豆科植物共生互作与病原细菌激发植物病原反应极为相似,然而根瘤菌的入侵和定殖并没有激发宿主豆科植物过度的防御反应,植物也进化出特殊的共生信号转导和根瘤发育途径来"邀请"根瘤菌的入侵和定殖。此外,植物防御反应也很大程度上调控根瘤菌与豆科植物共生的宿主特异性。越来越多的研究表明,植物防御反应在调控根瘤菌匹配识别、入侵、定殖以及类菌体发育等方面起关键调控作用。从植物免疫反应角度综述了根瘤菌与豆科植物共生互作的最新进展,通过与病原菌-植物互作的病原反应对比,论述了根瘤中植物感知微生物相关分子模式(MAMP,Microbe-Associated Molecular Patterns)和效应蛋白引起的免疫反应的调控机制。     

菜豆根瘤菌sym和mel基因在农杆菌中的转移和表达

豆根瘤菌(Rhizobium phaseoli)共生质粒pSYM3622具有诱导宿主植物(phaseolusvulgaris cv."Jamapa")结瘤固氮的有效基因,以及菜豆根瘤菌特征性的产黑素基因(Melanin production gene)。在诱动因子RP4的存在下,共生质粒能够有效地向三叶草根瘤菌和农杆菌转移。种间和属间杂交子都能诱导菜豆植物形成无效根瘤,并且具备在特定培养基上产生黑素的能力。pSYM3622在三叶草根瘤菌菌株RCR226中具有明显的不亲和性,但是在农杆菌杂交子中,这些结癌和产生黑素的特征在植物根瘤分离菌中能够稳定地保持下去。试验同时研究了pSYM3622向假单胞菌和大肠杆菌的诱动转移。     

美发现光合根瘤菌

几年以前,美国博伊恩·汤普森植物研究所的科学家曾在豆科田皂角属(Aeschynomene)植物中分离出一特殊的根瘤菌——BTAi 1。经过近年来的广泛研究,已确认这种根瘤菌是至今已知的根瘤菌中唯一具有光合能力的种类。为此将其列入新属——光合根瘤菌属,并命名为汤普森光合根瘤菌(Photorhizobiumthompsonianum)。汤普森光合根瘤菌具有类似于常见的非根瘤光合细菌的细菌叶绿素。不同的是,为满足光合作用的要     

紫云英根瘤菌Ra159的巨大质粒上存在有nod和nif基因的证明

在紫云英根瘤菌(Rhizobium astragali)Ra159中存在有两个分子量分别约为300Md(pRal59a)及大于300Md(pRal59b)的巨大质粒。以肺炎克氏杆菌的固氮酶结构基因nifHDK片段和苜蓿根瘤菌共同结瘤基因nod ABCD片段作探针进行的杂交试验证明了紫云英根瘤菌的大质粒pRal59b上存在有nod基因和nif基因。将这些大质粒转移到nod—nif基因缺失的苜蓿根瘤菌突变株Rm627—1,只有带pRal59b的转移接合子能在紫云英植物上形成根瘤,但这些根瘤均不能还原乙炔。     

The Legume SHR-SCR Module Predetermines Nodule Founder Cell Identity

豆科植物-根瘤菌共生固氮是可持续性农业氮肥的最重要来源。根瘤作为豆科植物共生固氮的一种特化植物侧生器官, 提供了根瘤菌生物固氮必需的微环境, 是根瘤菌的安身之本, 因此, 根瘤的正常发育是实现豆科植物-根瘤菌共生固氮的结构基础。根瘤器官的从头发生主要起始于根瘤菌诱导的根皮层细胞分裂。通常认为豆科植物的根皮层具备有别于非豆科植物根皮层的某种特异属性, 从而响应根瘤菌并与之建立固氮共生, 但长期以来该属性决定的分子机制一直不明确。近日, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)等豆科植物和拟南芥(Arabidopsis thaliana)等非豆科植物为研究对象, 发现豆科植物中保守的SHR-SCR干细胞模块决定了其皮层细胞分裂潜能从而赋予根瘤器官发生的命运。该研究揭示了豆科植物根瘤发育的全新机制, 提供了研究和理解植物-根瘤菌固氮共生进化的重要线索, 对提高豆科作物固氮效率和非豆科作物固氮工程具有重要意义。     

中国温带地区根瘤菌与山黎豆和棘豆的新共生组合

采用16S rDNAPCR—RFLP,16S－23S IGS RCP—RFLP,TP－RAPD,MLEE,16S rDNA和持家基因序列分析（atpD,recA和glnⅡ）等多种方法研究了50株分离自中国北方地区的山黎豆属（Lathyrus）和棘豆属（Oxytropus）植物根瘤菌的遗传多样性和系统发育关系．结果表明,山黎豆属植物主要与根瘤菌属（Rhizobium）结瘤,而棘豆属植物主要与中华根瘤菌属（Sinorhizobium）结瘤．一个与蚕豆根瘤菌（R．fabae）相近的根瘤菌种群和苜蓿中华根瘤菌（s．meliloti）分别被鉴定为山黎豆和棘豆在本地区的主要共生细菌,而这两个根瘤菌一豆科植物的组合还没有在其他地区被发现．这些结果扩展了与该两属植物共生的细菌谱,并为根瘤菌的生物地理学研究提供了新证据．     

豆科植物SHR-SCR模块——根瘤“奠基细胞”的命运推手

豆科植物-根瘤菌共生固氮是可持续性农业氮肥的最重要来源。根瘤作为豆科植物共生固氮的一种特化植物侧生器官, 提供了根瘤菌生物固氮必需的微环境, 是根瘤菌的安身之本, 因此, 根瘤的正常发育是实现豆科植物-根瘤菌共生固氮的结构基础。根瘤器官的从头发生主要起始于根瘤菌诱导的根皮层细胞分裂。通常认为豆科植物的根皮层具备有别于非豆科植物根皮层的某种特异属性, 从而响应根瘤菌并与之建立固氮共生, 但长期以来该属性决定的分子机制一直不明确。近日, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)等豆科植物和拟南芥(Arabidopsis thaliana)等非豆科植物为研究对象, 发现豆科植物中保守的SHR-SCR干细胞模块决定了其皮层细胞分裂潜能从而赋予根瘤器官发生的命运。该研究揭示了豆科植物根瘤发育的全新机制, 提供了研究和理解植物-根瘤菌固氮共生进化的重要线索, 对提高豆科作物固氮效率和非豆科作物固氮工程具有重要意义。     

根瘤菌分类的最新进展

一、传统的根瘤菌分类系统及存在的问题早期对豆科植物-根瘤菌共生的研究只涉及一些农业上重要的一年生种,很快就注意到了根瘤菌共生的“专一性”及相互接种的关系,即一个植物的分离物只与本属植物或少数其他属植物共生结瘤,反之亦然。以一个根瘤菌将一些植物联系起来成为一个族群,这     

混合盐碱胁迫下接种丛枝菌根真菌和根瘤菌对紫花苜蓿生长的影响

随着气候变化,全球土壤盐碱化严重威胁着农牧业生产和生态环境的建设。土壤盐化与碱化常常伴随发生,目前多数研究侧重于盐胁迫,忽略了碱胁迫的存在。实际上,碱性盐除了盐度外还伴随着高p H。由此,试图探讨混合盐碱胁迫下接种丛枝菌根真菌(AMF)和根瘤菌对紫花苜蓿生长的影响及其作用机理。根据中国盐碱地的特点,将4种盐(Na Cl、Na_2SO_4、Na_2CO_3、Na HCO_3)按一定比例混合模拟出16种混合盐碱(盐浓度25—150 mmol/L,p H 7.67—10.52)胁迫浓度,按照L_(16)(16~1×2~2)混合正交设计,采用盆栽法研究了混合盐碱胁迫下接种AMF摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)和根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)对紫花苜蓿生长及生理的影响。结果表明:对紫花苜蓿株高的影响程度依次是AMF+根瘤菌pHAMF盐碱类型根瘤菌;对地上生物量、地下生物量、茎高净增长量、丙二醛(MDA)及脯氨酸影响程度依次是p HAMF+根瘤菌盐碱类型AMF根瘤菌;对超氧化物歧化酶(SOD)的影响程度依次是p HAMF+根瘤菌盐碱类型AMF根瘤菌;对过氧化物酶(POD)影响程度依次是p HAMF+根瘤菌根瘤菌AMF盐碱类型;对蛋白质的影响程度依次是p H盐碱类型根瘤菌AMF+根瘤菌=AMF。株高、地下生物量、POD均在双接种的处理下出现最大值。本研究证明:盐碱混合胁迫会严重抑制植物的生长发育;而接种AMF和/或根瘤菌均可有效缓解盐碱胁迫对植物造成的伤害,提高植物对盐碱的耐受能力;且同时接种AMF及根瘤菌效果最好,其次是单独接种AMF,单独接种根瘤菌作用相对最小。     

丛枝菌根(AM)对根瘤菌趋化作用研究

对紫穗槐非接种(AM-+Rh-)、单接种根瘤菌(Rh+)、单接种AM真菌(AM+)和双接种(AM++Rh+)处理, 研究AM真菌、根瘤菌对宿主植物紫穗槐侵染情况, 并采用经过改良的根部微生物趋化试验手段研究AM真菌侵染根系后分泌物对根瘤菌的趋化性。实验结果表明：在接种AM++ Rh+情况下, 使宿主先于AM+、Rh+处理形成根瘤, 且双接种能够显著提高菌根侵染率; 在共生体形成期间, AM真菌与根瘤菌之间存在着识别互动反应和一定的信号物质, 接种AM真菌对根瘤菌有正趋化作用; 同时, 外界温度对AM真菌-宿主植物---根瘤菌三者共生体初始信号识别也起到一定的调控作用。