根瘤菌多样性和系统发育研究的多相分类体系及其进展

近年来对新的根瘤菌资源的不断发掘及现代分子生物学技术的发展和应用使根瘤菌分类研究有了突破性进展。多相分类通过综合获取信息,多种方法相互印证、互为补充,推进了根瘤菌的表型、遗传型和系统发育三方面的发展,从而较全面地反映根瘤菌的生物多样性特征,是根瘤菌多样性研究工作中常常采用的技术手段。文中主要阐述了根瘤菌多相分类体系中的主要方法及现代根瘤菌系统发育地位的研究和进展。     

根瘤菌分类研究进展及存在的争议

根瘤菌是一类与农业生产关系密切的细菌。近年来, 现代分子生物学技术的发展和应用使根瘤菌分类研究有了突破性进展, 新的根瘤菌资源的不断发掘, 根瘤菌的分类体系也不断地被完善。文中主要阐述了根瘤菌分类系统的演化历史、目前存在争议及相关的研究进展。     

根瘤菌多相分类的研究进展

根瘤菌可以入侵豆科植物形成根瘤或茎瘤,并可固定空气中的氮为其宿主植物提供必需的氮素营养。根瘤菌的分类系统可分为早期根瘤菌的分类系统和现代根瘤菌的分类系统两个阶段。根瘤菌的多相分类技术包括表型的分群方法和遗传型的分群方法两大类。     

胡枝了属根瘤菌的多相分类研究

采用数值分类,全细胞可溶性蛋白电泳分析,ＤＮＡ,Ｇ＋Ｃｍｏｌ％和ＤＮＡ相关性的测定以及１６ＳｒＤＮＡＰＣＲ－ＲＦＬ分析等多相分类技术对来源于不同地区的１６种寄主的胡枝子根瘤菌进行了系统的分类研究,数值分类的结果表明,在６７％的相似性水平上,全部供试菌可以为快生型根瘤菌和慢性型根瘤菌两大群,在８０％的相似性水平上又可分为两个亚群。在此基础上,对各亚群的胡枝子根瘤菌进行了ＤＮＡ相关性的测定,以进一步证     

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。     

胡枝子属根瘤菌的多相分类研究

采用了数值分类、全细胞可溶性蛋白电泳分析、ＤＮＡＧ＋Ｃｍｏｌ％和ＤＮＡ相关性的测定以及１６ＳｒＤＮＡＰＣＲＲＦＬＰ分析等多相分类技术对来源于不同地区的１６种寄主的胡枝子根瘤菌进行了系统的分类研究。数值分类的结果表明,在６７％的相似性水平上,全部供试菌可以分为快生型根瘤菌和慢性型根瘤菌两大群,在８０％的相似性水平上又可分为四个亚群。在此基础上,对各亚群的胡枝子根瘤菌进行了ＤＮＡ相关性的测定,以进一步证实和确定它们的分类地位,并通过１６ＳｒＤＮＡＰＣＲＲＦＬＰ分析对各亚群的系统发育关系进行了初步研究。     

我国豆科植物根瘤菌资源多样性及应用基础研究

北京农业大学菌种保藏中心(CCBAU)现已保藏根瘤菌5000余株,是全世界最大的根瘤菌资源数据库。通过对其中的2000余株根瘤菌作多相分类研究,确定根瘤菌新属2个、新种11个。结合根瘤菌宿主及其生态环境的关系,提出根瘤菌与豆科植物共生关系的新认识;并得出豆科植物接种根瘤菌的新见解,这对于西部大开发中新区种植豆科植物接种适宜的根瘤菌具有重要指导意义。     

粘细菌资源挖掘与多相分类研究进展

粘细菌(Myxobacteria)是一类具有复杂多细胞行为、能够广泛捕食各类细菌和真菌并能产生丰富次级代谢产物的药源微生物,具有重要研究和应用价值。然而,由于资源挖掘困难,多相分类研究进展缓慢,严重阻碍了粘细菌的开发利用。本文对粘细菌的特性、分离和纯化方法、目前存在的不足及改进措施进行阐述,并对粘细菌多相分类研究进展及存在的问题进行解析。另外,结合当前技术手段和发展现状,进一步对粘细菌的未来发展趋势进行展望,以期为相关研究提供参考。     

豆科植物根瘤内生细菌的发现及其研究进展

近年来研究报道显示,某些豆科植物与根瘤菌在形成固氮共生体的同时,其根瘤内还存在多种其他类群的内生细菌,该现象在根瘤菌研究领域越来越引起关注和重视。本文综述了根瘤内生土壤杆菌、非共生根瘤菌、其它细菌的发现、种类及其对共生关系和植物生长的影响等研究进展,同时对该研究方向提出一些初步观点和认识,旨在增加人们对根瘤微生态的了解,拓展根瘤菌研究与应用的视野。     

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。     

海南快生根瘤菌I66的部分16S rRNA序列测定

与豆科植物共生固氮的根瘤菌目前有4个属、10个种.包括Rhizobium(6个种),Sinorhizobium(2个种),Azorhizobium(1个种)和Bradyrhizobium(1个种).其中多数是近年来采用现代分类技术分析后建立的,而且新的类群还在不断被发现.在以前的根瘤菌数值分类及DNA-DNA杂交研究中,我们确定了海南慢生型根瘤菌属于大豆慢生根瘤菌种(B.japonicum).而海南快生型根瘤菌的分类地位则较为分散.其中一些菌株属于已知各根瘤菌种,另有4株银合欢根瘤菌和13株来自不同寄主的菌株分别构成具有独立的分类地位的两个菌群(第2群和第4群)(待发表).为了进一步明确它们的分类地位,我们依据国际系统细菌学委员会根瘤菌分委员会的建议,利用Young等建立的聚合酶链反应(PCR)及测序技术,对第4群的代表菌株166的部分16SrRNA基因片段进行了扩增和测序.     

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．     

木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤细菌多样性及其最优采样数

土壤微生物在森林生态系统中起着重要作用。为了了解木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤细菌的多样性,明确采样数对多样性的影响,采用Illumina Hiseq高通量测序技术对木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤细菌多样性进行了初步研究,发现:在82个采样点内,随着采样点增加,不同分类水平的土壤细菌类群数量有增多趋势;当采样点达到82个时,检测出的土壤细菌类群达44门99纲180目356科630属和269822个OTU;82个土壤样品中所检测出的细菌类群平均有28.8门60.9纲108.1目206.8科239.6属和3290.5个OTU,其中门、纲、目分类水平上优势类群所占比例分别为变形菌门(Proteobacteria)(34.51%)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)(18.43%)、根瘤菌目(Rhizobiales)(12.50%)。取样数量对检测出的土壤细菌类群数量有显著影响:在门、纲、目、科的分类水平上,36个、57个、72个、78个样品基本上可代表82个样品监测出来不同分类水平的细菌多样性信息;在属和OTU的分类水平上,当样品数量达到82个时检测出来的相应细菌类群数仍在不断地增加。这些初步的研究结果显示木论常绿落叶阔叶混交林土壤在一定程度上有着较高的细菌多样性水平,该研究为细菌多样性与植物多样性的进一步研究奠定了基础。     

青海两盐湖细菌多样性研究

用DGGE法和纯培养法,对青海柯柯盐湖、茶卡盐湖底泥及周边土壤样品的细菌多样性进行了研究。结果显示,两个盐湖存在大量的未知细菌, 分离到的纯培养仅占实有细菌的小部分。采用多相分类方法,鉴定了12株纯培养细菌,属5个可能的新种,另有一株菌可能成立一个新属。认为提出新思路、设计新程序,从自然极端环境取样,分离未知菌,是微生物资源开发利用的关键之一。     

根瘤菌多样性分析中的几种分子生物学方法

随着生物化学,分子遗传学和分子生物学技术的发展,一些全新的方法应用于根瘤菌分类。这些新的方法把根瘤菌分类提高到研究根瘤菌系统发育和遗传多样性的水平。研究根瘤菌系统发育行之有效的分子生物学技术除DNA／DNA杂交,DNA／rRNA杂交和16srDNA序列分析外［1,2］,近几年又有一些新技术广泛应用于根瘤菌遗传多样性的分析,这里介绍RFLPs,RAPd［3,4］,REP-PC和ErIC-PCR等方法［5.6］。1RFLPs技术RFLPs（RestrictionFragmentLengthPolymorphi－sms）意即限制性片段长度多态性。该方法首先由Grodzicker等用在adenovir…     

细菌鉴定方法

细菌的分类鉴定与细菌的研究和应用有着同等重要的地位。准确地鉴定细菌类别,根据其菌种种类不同,分别针对肠杆菌、阳性球菌、非发酵菌等菌种设计不同药敏板条的抗生素组合,可以指导临床应用用药。目前,细菌分类鉴定方法主要包括表型鉴定法和分子遗传学鉴定法两大类,针对这两大类鉴定方法,汇总其生理生化分类特征,简述各方法采用的关键技术,针对各技术讨论其优缺点。同时详细研究了表型鉴定法下数值分类法中自动化鉴定涉及的算法,结合目前细菌鉴定方法,对细菌分类鉴定的发展趋势进行了总结和展望。     

醋酸菌多相分类研究进展

醋酸菌是一大群革兰氏染色阴性、绝对好氧的细菌的总称, 能将乙醇或糖类不完全氧化为有机酸。醋酸菌的分类在近30年经历了很大变化, 早期的分类系统主要以表型和生化特征为基础。如今, 大多采用结合表型、化学分类法和基因型数据的多相分类法对醋酸菌进行分类。本文综述了醋酸菌的多相分类研究进展, 主要介绍了醋酸菌的现行分类情况及表型分类、化学分类和基因分型等方法在醋酸菌分类中的应用。     

根瘤菌分类的新进展

近十多年来,根瘤菌的分类几经变迁,不断地增加一些新的属种到这个重要的细菌群体。本文综述了《伯杰氏系统细菌学手册》第2版发表至今根瘤菌分类的新进展。近年来发表的相关文献表明:从不同豆科植物分离出来的根瘤菌之间存在着极大的多样性。目前,根瘤菌多数属于α-和β-变形菌纲以及1个属于γ-变形菌纲的属,共计17个属,近100个种。它们分别是:α-变形菌纲中的Rhizobium(根瘤菌属)、Sinorhizobium(中华根瘤菌属)、Ensifer(剑菌属)、Shinella(申氏杆菌属)、Neorhizobium(新根瘤菌属)、Pararhizobium(伴根瘤菌属)、Mesorhizobium(中慢生根瘤菌属)、Bradyrhizobium(慢生根瘤菌属)、Phyllobacterium(叶瘤杆菌属)、Methylobacterium(甲基杆菌属)、Microvirga(微枝形杆菌属)、Ocrhobactrum(苍白杆菌属)、Azorhizobium(固氮根瘤菌属)、Devosia(德沃斯氏菌属);β-变形菌纲中的Burkholderia(伯克氏菌属)、Cupriavidus(贪铜菌属,原青枯菌属);γ-变形菌纲的Pseudomonas(假单胞菌属)。目前世界各地约有748属19 700种豆科植物,而我国约有172属1 485种豆科植物,但在19 700种豆科植物中,只有23%的豆科植物经调查有结瘤能力。因此,有必要采用先进的方法研究不同地域的豆科植物,以此发现更多的根瘤菌新物种。     

分离自杭子梢等3个宿主的根瘤菌的表型分析*

对86株分离自杭子梢、决明和菜豆的根瘤菌及20株已知参比菌进行了数值分类和全细胞蛋白SDS-PAGE的表型分析。在数值分类聚类中,所有供试菌在68％的相似性水平上分为两群。群I为快生和中侵生根瘤菌,群Ⅱ为慢生根瘤菌。群I在85％的相似性水平上又可分为3个亚群,群Ⅱ在76％的相似性水平上分为3个亚群。蛋白电泳结果表明,群I在68％的相似性水平上,分为4个亚群,其中亚群1和亚群2相当于数值分类中的亚群1,亚群3和亚群4与数值分类中的亚群2和亚群3相对应;群Ⅱ在59％的相似性水平上分为3个亚群,分别与数值分类中的亚群3、亚群1和亚群2大致对应。这说明两种方法在分类上得到的结果比较接近。正在通过进一步的实验确定两种方法一致的未与已知菌株聚在一起的亚群的分类地位。研究结果还表明,三种宿主的根瘤菌存在着多样性。     

PCR-SSCP技术在昆虫学研究中的应用

聚合酶链式反应-单链构象多态性(PCR-SSCP)技术是一种简便、灵敏的突变检测方法。随着该技术的不断发展和完善,其应用也越来越广泛。尤其是近年来该技术在昆虫学研究中涉及了:基因突变位点的检测、昆虫分类鉴定、多样性分析及连锁图谱的构建等多个领域。文章综述PCR-SSCP技术的发现、原理、在昆虫学研究中的应用及其优点和不足之处。