结合态氮对根瘤菌生长液诱导的苜蓿根毛变形的抑制

以苜蓿根瘤菌和其宿主苜蓿为材料,由结合态氮影响苜蓿根瘤菌生长液诱导宿主根毛变形的功能发现,硝态氮和铵态氮均能有效地抑制根瘤菌生长液诱导的宿主根毛变形。而其抑制作用随结合态氮浓度的增加、作用时间的延长而增强。该抑制作用发生在结合态氮浓度和作用时间分别达到1mmol/L和12h时,或当其浓度和作用时间分别为6mmol/L和48h时,根瘤菌生长液引起根毛变形的植株百分率下降到10％。硝态氮与铵态氮抑制根瘤菌生长液诱导根毛变形的作用相类似。     

钙离子对紫花苜蓿及苜蓿根瘤菌耐酸能力的影响

土壤酸性是阻碍苜蓿根瘤菌与其宿主紫花苜蓿之间高效共生固氮的重要环境因子.本文研究了Ca2 对紫花苜蓿及苜蓿根瘤菌耐酸能力的影响.结果表明:加入一定浓度的Ca2 (5和10mmol·L-1)能提高苜蓿根瘤菌的生长速率,使苜蓿根瘤菌提前进入对数生长期.中性pH条件下,Ca2 的加入对苜蓿根毛变形率无显著影响;低pH条件下,加入2、5和10mmol·L-1的Ca2 均可提高根毛变形率,Ca2 浓度越高,其影响越显著,说明低pH下Ca2 可能会促进苜蓿根瘤菌与其宿主之间的识别.低pH条件下加入Ca2 可以使苜蓿结瘤提前,结瘤率提高;结瘤动力学检测结果表明,加入一定浓度的Ca2 可以使同期结瘤数增加,越是结瘤后期,环境pH越低,这种表现越明显.     

与大豆根瘤形成有关的根瘤菌基因的分离及其表达

大豆根瘤形成的早期步骤,就是在大豆根瘤菌影响下,大豆根毛发生卷曲。来自两株大豆根瘤菌(Rhizobium japonicum)的编码诱导根毛卷曲活性的基因已经克隆化。该基因与苜蓿根瘤菌(R.meliloti)起相同作用的基因有较低的同源性。将该基因安置到宿主范围十分广泛的载     

载有苜蓿根瘤菌巨型质粒的豇豆根瘤菌侵染苜蓿根瘟的形态

生物固氮的过程是把大气氮素还原为氨,为植物生长提供有效的氮素营养。在共生固氮过程中,根瘤菌与豆科植物共生有着较为严格的宿主专性关系,如苜蓿根瘤菌只诱导苜蓿植物结瘤固氮,豌豆根瘤菌只诱导豌豆植物结瘤固氮。     

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.     

根瘤菌结瘤因子的结构和功能

结瘤因子是根瘤菌分泌的寡糖,它作为外在信号,诱发宿主植物根部各种生理反应。引起根毛变形,诱导皮层细胞分裂,形成根瘤原基,作者主要就这一早期结瘤过程中结瘤因子的结构和功能作一综述。     

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。     

豇豆根瘤菌NGR234和紫云英根瘤菌109感染紫云英的比较研究

利用光学和电子显微镜对紫云英根瘤菌菌株109和广宿主的快生型根瘤菌菌株NGR234感染温带型豆科植物紫云英进行了研究,结果表明根瘤菌感染紫云英是通过在根毛中形成侵染线的途径。电子显微镜研究揭示了固氮根瘤中细胞内侵染线的存在。接种二天后,首先可观察到根毛的卷曲或分枝。接种四至五天后,在每株植物卷曲的根毛中可看到侵染线。接种八至十天后的植株出现肉眼可见的根瘤。菌株NGR234能够在紫云英上诱导根毛的卷曲,侵染线和根瘤的形成,但所形成的根瘤却未能固氮,根瘤中无明显的类菌体区,但有少数包有细菌的侵染线。NGR234抗抗菌素的衍生菌均未能使紫云英结瘤。将NGR234的共生质粒转移至三叶草、苜蓿、豌豆、快生型大豆根瘤菌和农杆菌,亦未能使这些细菌获得紫云英上结瘤的能力。     

苜蓿根瘤菌胞外多糖缺损突变体侵染方式的超微结构

应用透射电子显微镜观察到缺损胞外多糖根瘤菌突变体侵染莒蓿根的方式与前人描述的一般根瘤菌的侵染有明显不同。突变菌贴近根毛时,根毛外层壁被降解,突变菌陷入根毛外层壁中。突变菌由外层壁移入内层壁后,在菌体周围形成大量新的壁物质。被新沉积的壁物质形成细胞内生包被的突变菌进一步形成宽的感染线,这种感染线内不舍有细的颗粒基质,突变菌被包埋在壁物质中,以后感染线解体。说明突变菌感染线的发生与一般根瘤菌在巳降解的根毛壁侵染原位直接发生感染线是不一样的。突变菌诱导的根瘤起始于根的维管柱中的薄壁细胞不规则分裂,以及与木质部极相对的皮层细胞。随着根瘤进一步发育在皮层细胞内形成一个宽的分生组织带,根瘤细胞内不含突变菌,说明突变菌诱导的根瘤与野生苜蓿根瘤菌诱导的根瘤的发育途径是十分不同的。     

生物防治因子

在根瘤菌-豆科作物共生中,根毛是细菌第一个靶细胞、豆科作物分泌出一个因子(类黄酮),它与组型表达的细菌 nod D 基因产物协同引导其它 nod 基因的表达作用。此后,在接种后3小时内,宿主的根毛就变形卷曲。为观察在根毛中的进程,从未接种根毛中分离出 RNA。在体外,用双向凝胶电泳比较了总 RNA 的转译,表明在根和根毛中 RNA 量有本质的差别。用 nod D 突变     

侵染3株模式豆科根瘤菌的噬菌体生物学特性

豆科作物根瘤菌被噬菌体浸染后,在一定程度上会引起根瘤菌数目和结瘤量的降低,进而导致共生固氮作用弱化和作物产量的显著下降.然而,目前关于根瘤菌噬菌体的相关研究报道较少.本研究以3株模式根瘤菌,即慢生型大豆根瘤菌、中华大豆根瘤菌和中华苜蓿根瘤菌为宿主,于黑土农田土壤中采用双层平板培养法从每个宿主细菌分离3株噬菌体,共分离获得9株根瘤菌噬菌体,对其形态结构及生物学特征进行综合分析.结果表明:侵染苜蓿根瘤菌噬菌体(SMM)和慢生型根瘤菌噬菌体(BDM)属于肌尾噬菌体科,而侵染中华根瘤菌噬菌体(SSS)隶属于长尾噬菌体科.9株噬菌体的最佳感染复数均在0.001~1.0的变化范围内.一步生长曲线结果显示,BDM的潜伏期和爆发期明显长于SMM和SSS,但获得的裂解量最小.根瘤菌噬菌体在30~40℃和中性pH条件下侵染活性最大.对比发现,侵染同一宿主的噬菌体生物学特征虽存在一定差异,但分异度远小于不同宿主噬菌体间的差异.     

携带编码苜蓿根瘤菌结瘤基因的根癌农杆菌和大肠埃希氏菌,可在苜蓿根上形成类根瘤

将编码苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)结瘤基因(nod)的质粒,通过接合作用转移到根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)和大肠埃希氏杆菌(Eschrichia coli)里,分别形成转移接合体。这两种转移接合体都能诱导苜蓿根毛卷曲,并形成类根瘤。在由根癌农杆菌转移接合体形成的类根瘤里,可看到典型的根瘤分     

根瘤菌结瘤因子的微量生物检测法

在豆科植物根系分泌物诱导下,根瘤菌在自生状态下能产生胞外寡糖胺类物质─—结瘤因子,其生物学功能之一是引起某些豆科植物根毛卷曲。结瘤因子与根毛接触４ｈ后,即使去除结瘤因子,３～６天后根毛即能发生变形。据此设计出一种结瘤因子微量生物检测法。该法操作方便,并且只需耗用微量结瘤因子。     

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。     

氮源对紫云英根瘤菌nod基因表达的作用

高浓度的硫酸铵阻碍了紫云英根瘤菌诱导紫云英根毛发生典型的根毛变形并明显抑制了紫云英结瘤能力。通过对融合子的β-半乳精苷酶活性的测定进一步表明高浓度的硫酸铵对紫云英的结瘤调节基因nodDZ、共同结瘤基因nodA及nodBC的表达有抑制作用而对结瘤调节基因nodD1的表达无抑制作用。     

菌肥

“五四○六”抗生菌肥可转化土壤中氮、磷,刺激作物生长,还有一定抑制病菌的作用。自生固氮菌和根瘤菌制剂也是菌肥,目前推广较多的是紫云英、苜蓿、苕子和花生根瘤菌肥。一个根瘤就象一个“地下     

苜蓿中华根瘤菌nifA基因突变影响多种细胞学过程

苜蓿中华根瘤菌nifA基因在共生固氮过程中担负着调控功能,nifA突变株Rm1354在宿主植物的根部诱导白色无效根瘤。本文报道Rm1354在自生状态下的表型变化。nifA的突变导致根瘤菌在半固体培养基上泳动变慢,胞外蛋白含量降低。有趣的是,Rm1354在延宕期间高丝氨酸内酯含量比野生型低,在指数期和静止期却比野生型高。另外,突变株Rm1354的竞争结瘤能力也大大减弱。这些结果揭示了苜蓿中华根瘤菌nifA基因对许多细胞学过程都有调控作用。     

结合态氮对满江红内生细菌群落组成和结构的影响

研究从超微结构和分子水平上探讨结合态氮对满江红(Azolla)叶腔中以共生藻占优势的微生物群落的影响。为排除外源污染并保留其内生菌的多样性, 采用茎尖组织培养并添加结合态氮等方法, 取得了表面无菌的含藻满江红(AmA)和无藻满江红(AmB)。电镜观察揭示, AmB较AmA的萍体表型有某种程度的修饰。AmA的微生物群落结构以共生藻、内生菌和宿主腺毛及其分泌物组成的生物被膜和藻囊为主要特征, 而AmB的叶腔几乎中空。基于16S rRNA基因和nifH基因的高通量测序结果显示, 生长于无氮培养液的AmA样品的微生物群落有相当高的多样性, 共有17个可操作分类单元(OTU), 分属4个细菌门, 并有一个以Nostoc azollae为优势的固氮微生物亚群包括草螺菌、根瘤菌和Niveispirillum等。而生长于富含结合态氮培养液的AmB样品的群落多样性明显降低, 仅有8个OTU, 且以Nostoc azollae为优势的上述固氮微生物亚群全部消失。研究结果表明, 通过调整氮素营养, 可改变宿主植物的微生物群落组成与结构, 进而改良植物的生长发育。     

氮源对紫云英根瘤菌nod基因表达的作用

高浓度的硫酸铵阻碍了紫云英根瘤菌诱导紫云英根毛发生典型的根毛变形并明显抑制了紫云英结瘤能力。通过对融合子的β－半乳糖苷酶活性的测定地一步表明高２的硫酸铵对紫云英的结瘤调节基因ｎｏｄＤ２、共同结瘤基因ｎｏｄＡ及ｎｏｄＢＣ的表达有抑制作用而对结瘤调节基因ｎｏｄＤ１的表达无抑制作用。     

苜蓿中华根瘤菌desA基因功能的鉴定

为研究苜蓿中华根瘤菌脂肪酸脱饱和酶desA基因在不饱和脂肪酸合成、共生结瘤固氮以及应对逆境胁迫中的功能,为高效利用苜蓿中华根瘤菌提供理论依据,本文通过异体遗传互补和脂肪酸组成薄层层析,分析SmdesA编码蛋白是否具有脱饱和酶的活性并参与不饱和脂肪酸的合成,构建SmdesA的缺失突变株和互补菌株,比较各菌株在不同逆境胁迫条件下的生长速率以及回接宿主植物后与紫花苜蓿共生结瘤的能力.结果表明SmdesA不能互补大肠杆菌CY57中EcfabA的突变,但具有将饱和脂肪酸脱饱和形成不饱和的棕榈油酸和十八碳烯酸的能力.另外,SmdesA缺失突变对苜蓿中华根瘤菌的脂肪酸组成影响不大,但会显著影响低温和高盐条件下菌株的生长速率以及与紫花苜蓿共生结瘤的能力.我们推测,SmdesA参与的脱饱和途径可能是苜蓿中华根瘤菌不饱和脂肪酸合成的补偿途径,其编码的蛋白DesA不是不饱和脂肪酸合成的关键酶,但在应对逆境胁迫和共生结瘤中具有重要的生物学功能.