耐氨固氮菌分泌物对水稻秧苗生长的影响

研究了催娩克氏菌（Klebsiella oxytoca)的不同菌株（耐氨固氮型,野生型,不固氮型）对杯栽水稻秧苗生长的影响,发现耐氨固氮菌可分泌某种植物生长促进物质,此类物质可被阳离子树脂吸附,在80℃下活性不受影响,在适宜浓度下,可使水稻秧苗的根重和苗重增加30%。     

耐氨固氮菌接种水稻所需最低活菌数的测定

耐氨固氮菌在谷芽上能生长,每粒谷芽上的菌数可达１０４－１０５个。当７０％以上的秧苗带有耐氨固氮菌时,经根系交叉感染能使所有的秧苗根系带上耐氨固氮菌。菌液浸泡谷芽接种水稻,耐氨固氮菌数／谷芽数达２０时,可使７０％的谷芽接种上菌,有２１０以上时,可使１００％的谷芽接种上菌。菌液淋施秧苗接种水稻,耐氨固氮菌数／秧苗数为１６００以上时,１００％的秧苗带有耐氨菌。菌液浸泡秧根接种水稻,耐氨固氮菌数／秧苗数为７０个以上时,可使１００％的秧苗根部带有耐氨菌。     

水稻对耐氨固氮工程菌株的响应

耐氨固氮工程菌（下称工程菌）催娩克氏杆菌（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）ＮＧ１３９０和阴沟肠杆菌（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｃｌｏａｃａｅ）Ｅ２６１３的基因组带有组成型ｎｉｆＡ,其固氮酶的生成不受氨的阻遏,因此在有氨条件下具有固氮能力。接种固氮菌分别在两个水稻品系,即籼稻品种Ｃ５４４４和粳稻品种秀水－０４进行试验。水稻种植在灭菌土壤的塑料桶,生长至扬花后期取样分析表明,接种固氮菌能促进水稻的生长和植株含氮量的增加。接种工程菌ＮＧ１３９０的植株其生物量、总氮和固氮率（Ｎｄｆａ％）超过接种野生型ＮＧ１３的水稻。Ｅ２６１３接种Ｃ５４４４也获得类似的结果。应用１５Ｎ同位素稀释法证明了固氮菌接种水稻形成的联合固氮体系,存在细菌的固氮作用,而植株中氮素成分的增加可能来自细菌固定的氮。     

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。     

阴沟肠杆菌基因nifA经转座子Tn5整入催娩克氏杆菌NG13的基因组

根际固氮细菌与禾谷类作物如水稻、小麦、玉米等进行联合固氮,能使作物有不同程度的增产（APp等1980,Watanable和hn1984）。水稻是世界上主要粮食作物之一,因此,研究增强水稻根际细菌的联合固氮作用,吸引着科学家们的兴趣。催娩克氏杆菌（KMFithemp）NG13与水稻能进行有效的联合固氮（Yoo等1986）。但是在有氨的生长条件下,细菌的固氮活力受到阻遏。ZhU等将带有nifA的重组质粒引进阴沟肠杆菌EZ6后,观察到有氨存在条件下固氮酶组成型生成。我们实验室构建了具有广泛接合转移特性的阴沟肠杆菌Tns－nifA嵌合质粒PBF101,基因nif…     

耐氨固氮菌在水稻根际的存活时间

耐氮固氮菌接种水稻后,能够附着秧苗根系移动而迁移,其数量随时间增长逐渐减少,耐氨固氮菌在水稻根际存活时间早造为７—８周,晚造５—８周．它们在水稻根际附近的泥土中存在时间较短,为５周左右。初步测定结果表明,当水稻根际有耐氨固氮菌存在时,接种耐氨固氮菌的水稻根际乙炔还原活性比对照高１－２倍。     

不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻光合作用、物质生产和产量的影响

近地层臭氧浓度升高使水稻生长受抑进而使产量下降,但这种影响是否因不同栽培条件而异尚不清楚。2011年依托先进的稻田臭氧FACE(Free Air gas Concentration Enrichment)技术平台,以汕优63为供试材料,臭氧设置大气臭氧浓度(Ambient)和高臭氧浓度(比Ambient高50%),秧苗素质设置弱苗(移栽时无分蘖)和壮苗(移栽时带两个分蘖),移栽密度设置低密度(16穴/m2)、中密度(24穴/m2)和高密度(32穴/m2),研究不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻生长和产量的影响。结果表明:高浓度臭氧使水稻结实期叶片SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率明显下降,但胞间CO2浓度和叶温无显著变化。高浓度臭氧对水稻拔节前物质生产量没有影响,但使拔节至抽穗期、抽穗至成熟期物质生产量平均分别降低13%和29%,进而使成熟期生物产量和籽粒产量均显著下降。方差分析表明,臭氧与秧苗素质间没有互作效应,但臭氧与移栽密度的互作对最终产量的影响达显著水平。以上结果表明,臭氧胁迫使水稻生长后期光合受阻,导致物质生产和产量显著下降;适当增加移栽密度可能会减少臭氧胁迫下水稻产量的损失。     

水稻秧苗根系活力的初步研究

水稻秧苗的地上部与根系是有机的统一整体。根系不仅是稻苗吸收水份、矿质营养及支持地上部的重要器官,周时也是植物体内物质代谢循环里许多重要物质的合成器官;而根系的生长所需要的养分也要地上部制造的养料来供给,所以秧苗地上部的生长状况好坏可通过根系的活动能力反映出来。所谓根系活力是指秧苗吸收、合成、生长的综合表现。它与     

耐氨固氮型催娩克氏菌的某些生理特性

耐氨固氮型催娩克氏菌（KlebsiellaoxytocaNG13／pMC73A）的生长特性与其野生型亲本菌株相似。在好气和微好气环境中均能生长,对生长所需的碳源、氮源和无机盐类要求不严格。最适pH值为6—9,其生长温度范围较宽,10℃开始生长,最适生长温度30－35℃,45℃才受到抑制。具有比野生型菌株强的固氮能力,在含有10mM硫酸铵的培养基中能正常固氮,乙炔还原活性可达636．5nmolC2H4／ml·h,而野生型菌株在相同培养基中无固氮能力。     

耐盐高效大豆根瘤菌株的构建

快生型大豆根瘤菌RT19是一株耐盐而固氮能力差的菌株,在含有0．3 mol／L Nacl的YM培养液中生长良好,代时为3．5h,甚至在0．6mol／L NaCl条件下仍可生长。慢生型大豆根瘤菌USDA110对盐敏感,在含有0.1 mol／L Nacl的YM培养液中不生长,但结瘤固氮能力强。     

携带Paenibacillus polymyxa WLY78固氮基因簇(nif)的重组大肠杆菌Escherichia coli78-7转录组分析

[目的]来自Paenibacillus polymyxa WLY78的固氮基因簇（nifBHDKEfNXhesAnifV）可以转化入Escherichia coli中表达并使重组大肠杆菌合成有固氮活性的固氮酶。本文拟通过对重组大肠杆菌E.coli 78-7的转录组分析以提高其固氮能力。[方法]对固氮条件（无氧无NH₄⁺）和非固氮条件（空气和100 mmol/L NH₄⁺）培养的重组大肠杆菌E.coli 78-7进行转录组分析。[结果]nif基因在两种培养条件下显著表达,说明在重组大肠杆菌中可规避原菌中氧气和NH₄⁺对nif基因的负调控。对于固氮过程必需的非nif基因,如参与钼、硫、铁元素转运的mod、cys和feoAB,这些基因在两种培养条件下表达水平有差异。而参与铁硫簇合成的suf和isc基因簇在两条件下表达水平差异巨大。此外,参与氮代谢的基因在固氮条件下显著上调。[结论]重组大肠杆菌中与固氮相关的非nif基因在该菌的固氮过程中具有较大影响,本文对在异源宿主中调高固氮酶活性研究具有重要意义。     

用遗传工程技术强化水稻结合性固氮的研究

本文介绍甘蔗、玉米、水稻等粮食作物和经济作物根际固氮微生物及固氮活性的存在,阐明水稻可以根据这一存在,运用工程技术的成就,将固氮基因引入水稻根面细菌,强化水稻形成结合性固氮,以便为水稻提供氮素营养的可能性。试验证明,带有固氮基因质核粒(PRD_1)转入根面受体菌或采用结合转移,均能获得成功。在获得转化体的同时,探讨培育抗氨、泌氨高效菌株的途径、提出水稻种子催芽拌种,或蘸根头肥时加入高效的固氮菌株以强化形成结合性固氮的可能性。     

不同波长蓝光LED对两个品种水稻秧苗生长的影响

传统的大田育秧方式容易受到自然条件的影响,如在连续的阴雨天容易导致烂秧,而采用人工可控的工厂化育秧则有助于解决此类问题。LED光源具有光质纯、光效高以及低能耗等优势,是一种有望在工厂化育秧中应用的人工光源。该研究以生长特性差异明显的水稻天优998(籼稻)和圣稻14(粳稻)为材料,在光强为(60±5)μmol·m~-2·s~-1、光周期为12 h·d~-1的条件下,以450、470和490 nm 3个波长的蓝光LED照射天优998和圣稻14秧苗,考察了不同波长蓝光对两个品种的三叶期和五叶期水稻秧苗生长的影响。结果表明:蓝光处理下两个品种、不同秧龄幼苗的壮苗指数、根系活力和根数增加,体内碳、氮代谢活性增强,抗氧化物酶活性也会增加。3个波长的蓝光对两个品种、不同秧龄水稻秧苗生长的影响存在差异,450 nm照射下水稻秧苗的各项生长指标较优,生产上育秧可根据秧龄选择450 nm或490 nm作为独立和组合光源。     

水稻BCAT4基因突变株幼苗对PEG模拟干旱胁迫的响应

以水稻野生型‘日本晴’(NIP)及其BCAT4基因突变体BCAT4 1为材料,在苗期进行PEG 6000模拟干旱处理,分析其对幼苗形态、生长和抗逆生理指标的影响,以探究BCAT4基因在水稻响应干旱胁迫中的作用。结果表明：(1)20% PEG处理后野生型NIP幼苗叶片中BCAT4表达量显著高于对照(处理0 d),复水后幼苗存活率显著高于突变体BCAT4 1。(2)20% PEG处理后,两水稻材料幼苗叶片的相对叶绿素含量下降,脯氨酸和可溶性糖含量上升,抗氧化酶活性先上升后下降,且突变体BCAT4 1中上述各指标均显著低于同期NIP。(3)两材料幼苗叶片中丙二醛和过氧化氢含量及相对电导率随胁迫处理天数增加而上升,且BCAT4 1均显著高于同期NIP。(4)在20% PEG处理后,两水稻材料间根系各形态、生长和生理指标的差异均小于相应叶片。研究发现,BCAT4基因突变加剧了干旱胁迫下水稻幼苗叶片叶绿素含量的下降,抑制了地上部渗透调节物质的积累及抗氧化酶活性上升的幅度,促进了丙二醛和过氧化氢积累以及相对电导率增加,从而降低了水稻的耐旱性。     

禾本科植物联合固氮研究及其应用现状展望

综述了近年来从禾本科植物体内和根际发现的内生固氮菌和根际固氮菌的种类、特征及对宿主的促生机理,以及固氮菌接种剂在农业生产中的应用现状和存在的问题,指出影响联合固氮菌接种效果的主要因素有土著微生物的竞争;植物基因型差异和环境条件的变化,如结合态氮(氨、亚硝酸盐、硝酸盐等)对固氮酶的合成阻遏和较高的氧分压对联合固氮菌的固氮效率影响．提出了发掘和利用禾本科植物的生物固氮潜力的努力方向：从自然界分离筛选获得广谱高效固氮菌株;应用基因工程构建耐铵、泌铵型联合固氮菌;诱导禾本科植物形成固氮根瘤;充分发挥植物内生固氮菌的优势．     

撕裂蜡孔菌HG2011对光叶紫花苕结瘤固氮的影响及其潜在机制

【目的】 在我国南方尤其是西南地区,光叶紫花苕(Vicia villosa Roth.)作为重要的青饲和绿肥两用豆科作物被广泛种植,有助于提高土壤氮素和后茬作物的产量品质。接种有益微生物是促进豆科作物生物固氮和生长的重要措施之一。为此,本文研究了一株自主分离获得的白腐真菌¾¾撕裂蜡孔菌(Careporia lacerata HG2011)对光叶紫花苕结瘤固氮和生长的影响,并揭示其潜在机制。【方法】 采用微生物培养、植物培养和田间试验,研究C. lacerata磷铁活化能力、代谢产物构成、与根瘤菌Rhizobium sophorae S3的相互作用,及其对光叶紫花苕结瘤、生长、产量、品质和土壤有效磷铁的影响。【结果】 C. lacerata和根瘤菌之间无拮抗作用。液相色谱-质谱(liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS)分析发现,C. lacerata发酵液含有氨基酸、有机酸和类黄酮等化感物质,能增强根瘤菌的趋化性并促进生物膜形成。此外,C. lacerata还能释放生长素、赤霉素、水杨酸和铁载体,活化难溶性有机和无机磷。在植物培养试验中,单独接种C. lacerata或根瘤菌均能促进光叶紫花苕生长,但以共接种处理效果最佳。C. lacerata定殖于光叶紫花苕根际,导致根长、根系表面积和结瘤数显著增加。田间试验发现,接种C. lacerata显著提高了光叶紫花苕单株根瘤数、根瘤质量和固氮酶活性,以及土壤有效磷铁含量和磷酸酶活性,产量比常规施肥处理增加12.15%且品质无显著变化。【结论】 C. lacerata能够在光叶紫花苕根际定殖,通过分泌化感物质、生长素和活化土壤磷铁等机制促进结瘤固氮和生长发育。C. lacerata易于培养,菌剂制备成本低廉,施用简便,对提高豆科作物产量品质具有一定应用价值。     

固氮阴沟肠细菌(Enterobacter cloacae)某些生理特性的研究

从广东省水稻根际分离出的阴沟肠细菌是一种兼性厌氧细菌。它具有较高的固氮能力。在培养过程中产生乳酸和氢、二氧化碳、氨等大量气体,并能排出一些含肽物质。在好气条件下,介质中硝酸盐能诱导形成硝酸还原酶,其活性随硝酸盐浓度增加而升高,硝酸盐浓度过高时抑制其活性。固氮酶活性则相反,随硝酸盐浓度增加而急剧下降,直至全部丧失。在厌氧条件下E.cloacae具有需硝酸的固氮活性。     

固氮细菌导入水稻原生质体并再生植株

本工作利用广亲和水稻品种02428细胞悬浮系为材料、分离出原生质体,将固氮细菌Alcaligenes faecalis A-1501导入水稻原生质体并分化培养成株。A.faecalis A-1501是我国南方分离出的一种水稻根际固氮细菌,具有较高的固氮酶活性和吸氢酶活性,并可利用同化 CO_2作为碳源生长及进行固氮作用。该菌不仅可附着和积聚在水稻根表,并可进入水稻根细胞以至原生质体内,并具有固氮活性。     

谷氨酰胺合成酶参与Rhodopseudomonas capsulata固氮活性的氨瞬间调节

Rhodopseudomonas capsulata固氮酶活性对氨的敏感性及谷氨酰胺合成酶(GS)活性的变化在很大程度上受菌龄和氮素营养的影响。对数生长后期,固氮酶活性对氨最敏感,GS也处于高水平。限量氨(0.2mM)培养的菌体,其固氮酶活性的氨敏显著减弱,与谷氨酸(7.5 mM)培养的菌体相比,前者的GS活性较后者低50％左右。来自这两种氮源的GS本身对氨的敏感性也不一样,谷氨酸培养的其敏感性较限量氨培养的为低。此外,GS活性与氨关闭固氮酶活性的程度之间呈正相关。而与关闭的持续时间呈负相关。GS活性被抑制后,氨同化受阻,固氮酶活性的氨敏现象消失,基于上述结果,可以认为活性GS参与氨瞬间凋节光合细菌固氮酶的活性。     

茎瘤固氮根瘤菌ORS571中motA基因的功能分析

[目的] MotA是细菌的鞭毛马达蛋白,是跨膜质子通道的重要组成结构之一,在调控鞭毛运动中具有至关重要的作用。本研究探究了Azorhizobium caulinodans ORS571中鞭毛马达基因motA对菌株表型和植物互作的影响。[方法] 通过同源重组原理和三亲接合转移方法构建突变菌株∆motA,测定野生型与突变体在菌体生长、运动、固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力的差异。[结果] 与野生型相比,突变体菌体生长没有明显差异,但其运动能力完全丧失,固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力减弱。[结论] MotA鞭毛马达蛋白对A.caulinodans ORS571的运动、固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力均有调控作用。