欧洲赤杨根瘤及其内生菌的形态学研究

对在云南生长的欧洲赤杨自然发生的根瘤及其内生菌──Ｆｒａｎｋｉａ进行了光学显微镜和扫描电镜的观察,结果表明,这种根瘤与原产地生长的欧洲赤杨所结根瘤十分相似;与原产地在云南的蒙自桤木的根瘤结构也很相近。从这种根瘤中分离到的内生菌的纯培养具有典型的Ｆｒａｎｋｉａ的特征。     

基于高通量测序分析西藏沙棘根瘤内生菌的多样性

根瘤是微生物侵染植物根部并与之形成的共生结构,这些微生物都可被称为植物内生菌。豆科植物根瘤中的内生菌常常又被称为根瘤菌,而侵染非豆科植物形成根瘤的主要是放线菌弗兰克氏菌,这些非豆科植物又被称为放线菌结瘤植物。西藏沙棘是一种典型的放线菌结瘤植物,由于其分布生境的特殊性,对其根瘤内生菌的研究具有重要的生态意义。对于西藏沙棘根瘤内生菌的研究,培养方法因难以模拟自然条件而不易获得纯培养,高通量测序技术对其多样性的研究提供了便利。因此,本研究以生长在甘肃省天祝县金强河河滩地的西藏沙棘根瘤为材料,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序方法,结合OTU分析,对西藏沙棘根瘤内生菌的多样性进行探讨。实验结果表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,根瘤内的优势属为共生固氮的弗兰克氏菌属（Frankia）,其相对丰度为47.63%,共检测到7个弗兰克氏菌属的OTUs;根瘤内除弗兰克氏菌外,还存在大量的非弗兰克氏菌,共检测到1523个OTUs,隶属于22个门、33个纲、69个目、113个科和202个属,相对丰度排名前9的属中有25个非弗兰克氏菌属的OTUs。该研究也表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,西藏沙棘根瘤中不仅存在着可共生固氮的弗兰克氏菌,并且还分布着非弗兰克氏菌;在同一根瘤样品中,弗兰克氏菌属还具有不同的物种。本研究不仅拓展了西藏沙棘根瘤内生菌多样性的研究方法,还为同一寄主植物中弗兰克氏菌多样性的研究提供了分析思路。     

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。     

应用GUS基因研究弗氏中华根瘤菌的结瘤及效果

应用GUS(葡萄糖苷酶 )基因标记技术将标记基因GUS导入受体菌S .fredii8855,标记菌株形成的根瘤可被GUS染色缓冲液染成蓝色 ,而土著菌形成的根瘤不能着色 .由此即可十分简便地确定土著菌的影响程度 .盆栽试验表明 ,S .fredii 8855的结瘤抗酸碱能力高于土著菌 ,能在土壤中较大范围内迁移 .当它的根瘤占有率不小于 43%时 ,接种能显著提高大豆产量 ,大豆产量与根瘤占有率呈正相关 (r=0 .98) ,而与总瘤数关系不大 (r=0 .1 3) .土壤N素显著抑制其结瘤 ,补加P能缓解这种抑制作用 .     

羊奶果根瘤内生菌的亚显微结构

羊奶果是桤木型根瘤。根瘤的横切面是轴对称的圆形结构,含菌细胞分散于皮层组织中。随着根瘤的发育,内生菌也有不同的形态结构。侵染初期的内生菌是一种分枝、具隔膜的菌丝体。幼龄菌丝中含有电子半透明的颗粒,成熟菌丝没有这种颗粒。成熟菌丝顶端会臌大形成具隔膜的椭圆球状泡囊,直径比菌丝大。不同发育时期的泡囊,其形态结构也有差异。     

用遗传工程技术改变根瘤菌寄主专一性

豌豆根瘤菌质体pJB5J1转移到Rh.trifolii菌株中建成了杂种菌株,它可使豌豆形成根瘤,从大型带色素的根瘤中分离到根瘤菌,不仅在豌豆上,而且在三叶草上形成具有固氮能力的根瘤,说明这种杂种菌带有nod~+和fix~+基因,然而固氮表型的丧失也是可逆的。     

豆科植物根瘤中非共生的内生菌遗传多样性研究进展

在豆科植物与根瘤菌之间结合形成的固氮共生体中,其典型的特征是由特定的微共生体诱导形成的根瘤或茎瘤,除了根瘤菌外,在根瘤中同样也分离出多种与根瘤菌共生固氮无关的内生菌类群,而且根瘤菌与内生菌通常可以共存于同一个根瘤内是普遍存在的客观现象,这些非共生的内生菌生活史的一部分存在于根瘤内且不会引起植物发病,但有关它们的生态学作用还知之甚少,由于其生态上的重要性,近年来对该现象的研究不断深入.就近年来根瘤中隶属于变形菌门,放线菌门、后壁菌门的非共生的内生菌遗传多样性所取得的最新研究结果进行了总结,并介绍了根瘤中相关内生菌多样性研究的新进展.同时,指出了该研究领域存在的问题,并对未来相关研究方向做了展望.     

紫云英根瘤菌抗药性菌株的获得与初步应用

将根瘤菌培养至对数生长初期,加入药物淘汰,再用含药浓度较高的平板选择,能顺利获得抗药性突变体。经室内及田间试验观察,选出了既有稳定抗药性又保持良好共生固氮能力的抗链霉素菌株SmR52;抗卡那霉素菌株KmR34。根瘤回收试验结果说明：用含药平板检查根瘤榨汁,可以鉴定根瘤是否由抗药性菌株所形成,为研究老区接菌效果提供了有用的工具。了解到有效根瘤菌株之间在结瘤习性上存在竞争性关系。还发现一个根瘤内可以同时存在两个紫云英根瘤菌株,在本试验条件下这种双重感染的根瘤的比例可达14—19％。     

甘南高寒地区不同海拔西藏沙棘根瘤内生菌多样性

为了研究甘南高寒地区3个不同海拔西藏沙棘根瘤中内生菌的多样性,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对3种不同海拔的西藏沙棘根瘤内生菌的菌群组成和多样性进行了分析。实验结果表明,3个不同海拔西藏沙棘根瘤中的内生菌主要包括6大门,分别为蓝藻门(Cyanobacteria),放线菌门(Actinobacteria),变形菌门(Proteobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),梭杆菌门(Fusobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。其中占主导地位的微生物是蓝藻门和放线菌门,蓝藻门在3个海拔的西藏沙棘根瘤中的丰度分别为68.1%,64.7%和66.0%,放线菌门在3个海拔的西藏沙棘根瘤中的丰度分别为28.6%,30.2%和29.5%。放线菌门弗兰克氏菌属(Frankia)为共同的优势菌属之一,在3个海拔的丰度分别为28.2%,29.8%和29.1%。3个不同海拔西藏沙棘根瘤中的内生菌除了能与沙棘共生固氮的弗兰克氏菌外,还存在其他的微生物群落,可能存在一些潜在的有价值的内生菌种资源。     

赤杨和沙棘Frankia内生菌培养条件的研究

早在十九世纪末叶前后,人们就知道有些非豆科被子植物具有固氮的根瘤,并从1910年开始试图分离根瘤内生菌,但直到1978年Callaham等人才首次从香厥木(Comptonia Pererina)根瘤中成功地分得了Frankia内生菌纯培养。现在已从     

尼泊尔马桑放线菌共生固氮根瘤的感染和发育

弗兰克氏放线菌通过感染尼泊尔马桑的根毛侵入根的皮层细胞。由于内生菌侵入的刺激,部分皮层细胞分裂和增大,产生前根瘤原基。根瘤原基分裂、分化,形成初生根瘤瘤片。瘤片顶端分生组织不断双叉分枝,发育,并伴随着内生菌感染的寄主细胞,产生多次双叉分枝的珊瑚状根瘤。观察瘤片的横切面,含菌组织是一个马蹄形的致密整体,不完全地包围着稍偏的中柱。观察瘤片的纵切面,可将其划分为6个区域,即顶端分生组织,未感染皮层细胞组织、新感染含菌组织、成熟含菌组织、衰老含菌组织和中柱及其外围数层富含淀粉粒的皮层细胞。     

自然环境胁迫对旱冬瓜Frankia菌基因多样性的影响

利用rep-PCR方法,研究云南鸡足山及无量山不同生境下旱冬瓜根瘤内Frankia菌基因多样性及其变化,以了解不同自然环境胁迫对Frankia菌基因多样性的影响。结果表明,多样性随地域、海拔和坡向不同而变化,鸡足山Frankia菌基因类型比无量山丰富。鸡足山旱冬瓜根瘤内的Frankia菌在山底2300m处,Shannon指数平均为0．90;山顶海拔2650m以上,Shannon指数随之上升到1．33。南坡Frankia菌多样性高于北坡,表明多样性指数与环境胁迫大小成正相关,自然环境胁迫是产生和保持Frankia菌基因多样性的重要因子之一。     

菌根—植物界最广泛的一种共生体

豆科植物的根瘤和根瘤菌已为人们所了解,但菌根对很多人尚很陌生。其实它们两家还是亲戚呢。豆科植物的根瘤是根瘤(细)菌与豆科植物根系建立的一种共生体;而菌根则是真菌与植物根系构成的互惠共生体。前者家族成员比较少,而后者家族庞大。菌根有外生菌     

与某些非豆科植物共生的弗兰克氏菌(Frankia sp.)的泡囊及其固氮作用

非豆科植物的共生固氮作用大多数是由弗兰克氏菌的侵染形成根瘤引起。其中泡囊是弗氏菌在根瘤内的固氮场所(Akkermans等1977,Tjepkema等1981)。我们采用光学及电子显微镜对泡囊进行了观察,并对根瘤不同部位的泡囊数量及其固氮活性与其它生理活性的关系进行了研究。     

几种非豆科植物根瘤内生菌侵染特征的研究

自不同科、属、种的非豆科植物根瘤分离内生菌,对其寄主植物进行了交叉侵染,结果表明,这些Frankia菌对不同寄主的侵染没有明显的专一性,供试菌可以进行跨越科、属、种的侵染,但有的菌株对于某些植物的侵染,可能存在一些特殊情况,相同菌株对不同植物的侵染能力,以及不同菌株对同一寄主的侵染能力是有差异的。从同一种植物根瘤中分离的不同菌株,侵染能力也有高低之分,供试菌随寄主植物的改变,侵染能力及所建立的共生系统固氮活性有所降低,侵染原寄主植物所形成的根瘤固氮活性较高的菌株,在改变寄主后所形成的根瘤固氮活性也比较高,在一定条件下,寄主植物的结瘤量与根瘤固氮活性呈正相关,而侵染不同寄主后,根瘤中菌体孢子的表面结构也发生了一定变化。     

几种非豆科植物根瘤内生菌侵染特征的研究

自不同科、属、种的非豆科植物根瘤分离内生菌,对其寄主植物进行了交叉侵染,结果表明,这些Frankia菌对不同寄主的侵染没有明显的专一性,供试菌可以进行跨越科、属、种的侵染,但有的菌株对于某些植物的侵染,可能存在一些特殊情况,相同菌株对不同植物的侵染能力,以及不同菌株对同一寄主的侵染能力是有差异的。从同一种植物根瘤中分离的不同菌株,侵染能力也有高低之分,供试菌随寄主植物的改变,侵染能力及所建立的共生系统固氮活性有所降低,侵染原寄主植物所形成的根瘤固氮活性较高的菌株,在改变寄主后所形成的根瘤固氮活性也比较高,在一定条件下,寄主植物的结瘤量与根瘤固氮活性呈正相关,而侵染不同寄主后,根瘤中菌体孢子的表面结构也发生了一定变化。     

刺槐核糖体蛋白同源基因RpRPL22在共生结瘤过程中功能研究

目的: 核糖体蛋白(RPs)属于多功能蛋白,能够参与调控细胞生长和响应胁迫条件。RpRPL22是一个从豆科植物刺槐中分离得到的结瘤相关基因,通过序列比对发现其与核糖体大亚基蛋白RPL22高度同源。对其如何通过调控根瘤菌侵染而在共生结瘤过程中发挥重要作用进行了较为深入的探索。方法: 利用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)分析RpRPL22在接菌后不同时间及不同植物组织的表达变化。利用cDNA末端快速扩增技术(RACE)获得目的基因cDNA全长。通过GFP报告基因进行RpRPL22亚细胞定位分析。通过Gateway BP重组技术构建RNA干扰(RNAi)重组载体,借助电转化法将重组载体转至农杆菌K599,利用农杆菌介导植物根部,接菌后观察和测量植株表型。首先从宏观水平统计观察目的基因是否对结瘤过程有影响,其次从分子水平揭示目的基因在共生结瘤过程的重要功能。结果: 不同接菌时期、不同植物组织目的基因qRT-PCR相对表达量结果显示,几乎在所有取样的接菌时间,目的基因RpRPL22在接菌根中的相对表达量都低于未接菌对照根,只有接菌后第25天除外。在成熟的根瘤中,接菌后第25天该基因的表达量也最高。洋葱表皮和毛状根亚细胞定位结果均显示在椰菜花叶病毒(CaMV)的35S启动子控制下,RpRPL22融合绿色荧光蛋白GFP的荧光信号在细胞核和细胞质有明显的表达。RNAi转化植株的表型统计观察结果,比如植株鲜重、植株的有效结瘤数目较对照组均有明显的降低;同时RNAi转化植株在根瘤菌侵染过程形成的侵染线数目和根瘤原基数目较对照均显著降低。根瘤切片实验用于观察根瘤显微超微结构,结果显示RNAi植株根瘤中固氮区的受菌侵染细胞数目与对照相比明显减少。电镜观察根瘤单个受菌侵染细胞中类菌体形态显示,RNAi根瘤中类菌体侵染细胞胞体多呈不规则形状,皱缩变形严重,环类菌体周间隙空间增大,多共生体融合,表现出细胞凋亡的迹象。对照根瘤中的受菌侵染细胞胞体多呈圆形椭圆形,胞质饱满丰富且分布均匀,细胞发育正常,表明RNAi植株根瘤发育过程明显受阻。结论: 核糖体蛋白(RP)能够参与调控豆科植物共生结瘤过程,相关同源基因RpRPL22可能在起始根瘤菌侵染植物和阻止类菌体降解过程中起重要作用。     

长白山三种赤杨根瘤内Frankia基因多样性的REP分析

利用REP PCR方法研究了长白山不同海拔处 3种赤杨根瘤内Frankia菌基因多样性。结果表明 ,赤杨根瘤内Frankia菌存在丰富的基因多样性。宿主和海拔因素共同影响长白山赤杨属Frankia菌的基因多样性 :东北赤杨Frankia菌的宿主专一性很强 ,西伯利亚赤杨和色赤杨的Frankia菌的有较近的亲缘关系。不同海拔的同种宿主共生的Frankia菌基因类型不同 ,相同海拔的西伯利亚赤杨和色赤杨的Frankia菌出现宿主混乱现象     

木麻黄根瘤内FRANKIA的分离培养与回接结瘤条件

木麻黄(Casuarina equisetifolia L.)属被子植物,是能结瘤固氮的非豆科树木。生长在我国南方沿海一带。我们于1982年10月从其根瘤中分得内生菌,经纯培养,形态特征观察,与Callaham等1978年从香蕨木(Comptonia peregrina)根瘤中分离的内生菌有相似的特点,符合报导的Frankio菌属的标准。1981年以来,由木麻黄根瘤中分离出Frankia内生菌,已先后有成功的报导。我们把所纯培养的Frankia sp.Cecl4菌株回接于宿主木麻黄根系上,侵染结瘤,获得成功。     

三种胡颓子科植物根瘤内生菌培养条件研究

弗兰克氏菌与一些非豆科植物所建立的共生固氮作用,对于增加土壤肥力,提高林业生产力起着重要作用。近年来,国内外已从不同的非豆科植物根瘤中分离出一批弗兰克氏菌菌株。而非豆科植物的共生固氮,已成为生物