固氮酶结构基因在快生型大豆根瘤菌中的定位

分离纯化了一批我国快生型大豆根癌蘸。测定了它们的固氮酶稀性和寄主专一性,发现相同菌株在不同大豆豆种植株上的结瘤和固氮活性差异甚大。蓑国USDA 191和193似寄主专一性较高,在我们所使用的豆种上结瘤能力很低,固氮活性也不高。对根瘤菌中巨型质粒的数量分布进行了分离分析,表明所有快生型大豆根瘤菌都包含1—3个巨型质粒(分子量范围;30-25Md>。用含有固氮酶结构基因的质粒pSA30作为探针对巨型质粒进行杂交,结果表明即使是快生型大豆根瘤菌,固氮酶结构基因也并不一定定位于巨型质粒上。另外,在若干菌株中发现psA30与二个巨型质粒同时杂交,表明有可能nif HDK或其部分基因的拷贝是分散的。     

慢生型大豆根瘤菌的结瘤基因转入快生型大豆根瘤菌中

通过三亲本杂交把慢生型大豆根瘤菌USDAllO的基因文库转移至Tn5诱变的不结瘤的快生型大豆根瘤菌321,338中,用链霉素和四环素平板选择大量接合子,接种大豆,通过结瘤基因功能互补,获得7个根瘤,从中分离出的每个菌株都仍具有链霉素和四环素抗性。分离其质粒,发现每个菌株都多了一条较载体质粒pLAFRl分子量大的质粒。将这些质粒转移至大肠杆菌HBl01中,分离其质粒,用32P标记的ncd探针进行DNA—DNA分子杂交,除载体质粒pLAFRl为阴性反应外,其他重组质粒均为阳性反应,即所获得pLAFRl克隆的DNA片段上确有nod结构基因。回收重组质粒pLAFRl：：nod,用限制性内切酶EcoR I进行酶切,从其琼脂糖凝胶电泳图上估计pLAFRl上克隆的DNA片段分子量为32kb。     

pH对土壤中土著快、慢生大豆根瘤菌结瘤的影响

1　引　　言土壤 ｐＨ对根瘤菌结瘤的影响一直是微生物学和微生物生态学研究的内容之一[4] .在对大豆根瘤菌的研究中 ,早期的研究主要集中于生长慢、产碱的大豆慢生根瘤菌 (Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍｊａｐｏｎｉｃｕｍ) [1,2 ] .1982年 ,Ｋｅｙｓｅｒ等[3] 报道了一类生长快、产酸的大豆根瘤菌 ,并命名为费氏中华根瘤菌 (Ｓｉｎｏｒｈｚｏｂｉｕｍ ｆｒｅｄｉ ｉ) .由于它们在生理特性方面存在着明显的差异 ,其结瘤能力以及环境的生物、物理和化学等因素对结瘤的影响一直受到广泛的重视 .本文研究了偏酸、偏碱的 ｐＨ对费氏中华根瘤菌…     

土壤中质粒pLV1016在快生型大豆根瘤菌间的水平转移

在滤膜、液体培养基和土壤微宇宙 3种系统中 ,研究了接合型质粒 pLV1 0 1 6由快生型大豆根瘤菌 (Rhizobiumfredii)QB1 1 31向R .frediilux3的水平转移及pLV1 0 1 6由QB1 1 31向土著细菌的转移 .接合培养 1d后 ,分别计算供、受体菌的生长速率和质粒转移速率常数 (γ) .结果表明 ,相同接种浓度下 ,滤膜接合时γ值最高 ,土壤中γ值最低 ,γ值不受土壤是否灭菌和是否有大豆植株的影响 ,γ值与初始接种浓度负相关 ,与供、受体的生长速率正相关 .在未灭菌土中检测到 pLV1 0 1 6可转移到土著细菌 ,土著接合子分别属于根瘤菌属和假单胞菌属 .     

土壤中质粒pLV1016 在快生型大豆根瘤菌间的水平转移

在滤膜、液体培养基和土壤微宇宙3种系统中,研究了接合型质粒pLV1016 由快生型大豆根瘤菌(Rhizobiumfredii)QB1131 向R.frediilux Lux3的水平转移及pLV1016 由QB1131 向土著细菌的转移.接合培养1d后,分别计算供、受体菌的生长速率和质粒转移速率常数(γ).结果表明,相同接种浓度下,滤膜接合时γ值最高,土壤中γ值最低,γ值不受土壤是否灭菌和是否有大豆植株的影响,γ值与初始接种浓度负相关,与供、受体的生长速率正相关.在未灭菌土中检测到pLV1016 可转移到土著细菌,土著接合子分别属于根瘤菌属和假单胞菌属.     

快生型大豆根瘤菌基因库的构建

本文报道了用柯斯质粒(cosmid)pLAFRI 作为载体,通过 EcoRI 部分酶切快生型大豆根瘤菌的全部 DNA,获得“目的”DNA 片段,用大肠杆菌 ED8767作为受体菌株,我们构建了一株快生型大豆根瘤菌——B52菌株的基因库。插入的基因片段大小为20～30kb,所获得的抗性菌落数为3.9×10~4,其中外源基因插入频率为70%,重组子数超过“理论”值,达到了希望的建库要求。     

导入三叶草素基因（tfx）的快生型大豆根瘤菌竞争结瘤能力的研究

以导入三叶草素基因（tfx）的快生型大豆根瘤菌H12－2（pXK）和H12－2（p3K）为供试菌株,以出发菌H12－2和8株对三叶草素敏感的快生型大豆根瘤菌混合群体为对照菌,分别在盆栽条件下进行竞争结瘤试验。结果表明,产素菌H12－2（pXK）在两个大豆品种上的占瘤率均高于不产素的重组菌H12－2（p3K）。以H12－2为对照菌时,H12－2（pXK）占瘤率比H12－2（p3K）高出22％～26％;以8株快生型大豆根瘤菌混合群体为对照菌时,可提高30％～34％。     

紫云英根瘤菌结瘤基因的定位研究

以根瘤菌nod ABC基因的结构同源性为依据,对紫云英根瘸菌结瘤基因(nod)进行了定位。结果表明,紫云英根瘤菌菌株7653R的nod基因同时存在于小质粒pR37653Ra和大质粒pRa7653Rb上;S52的nod基因位于小质粒pRa52a上;SR72的nod基因单拷贝位于小质粒pRa72a上,含有部分nod ABC基因的BamHI、HiadIII和Pstl酶切片段分别为22.4kb、11．9kb和2．2kb,EcoRl酶切片段为4．6kb和3．0kb;HR104的nod基因也是单拷贝,仅存在于小质粒PRal04a中,含有部分nod ABC基因的 BaraHI、EcoRL和Pstl酶切片段分别为 22．4kb、9．1kb和2．2kb。     

几类快生型根瘤菌质粒的研究

用一种重现性好而较简便的方法,对国内的紫云英、豌豆、三叶草、大豆等快生型根瘤菌及根癌农杆菌共40多号菌进行了质粒分离,所得质粒图谱具有一定的菌株特异性。每株菌有1—3个质粒,其中至少有一个大质粒或巨大质粒。用质粒消除法获得失去结瘤(或致癌)能力的变异株,均缺少一个大质粒。快生型根瘤菌的结瘤基因定位在大质粒或巨大质粒上。用接合法将Rpl：：Tn501等质粒转入根瘤菌中,能诱动根瘤菌的结瘤基因转移给失去结瘤能力的变异株,可表达功能,质粒图谱也发生变化,与供体或受体都不同。     

快生型大豆根瘤菌的渗透调节

弗雷德中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii)RT 19是快生型大豆根瘤菌。该菌株在不同浓度NaCl条件下,其细胞内的游离谷氯酸和钾离子含量随盐浓度的提高而急剧增加。在无盐和低浓度NICl条件下,测不出细胞内有游离苏氨酸,但在较高浓度盐存在时,其含量也随着盐浓度的提高而递增。RT19在对数生长后期,突然加入NaCl,使其培养液中的NaCl的最终浓度达到300mmol／L,定时取样测定细胞内氨基酸含量,发现5分钟后谷氨酸含量急剧上升,比不加盐的对照高出5倍,而且在3小时内保持不变．苏氨酸也出现类似情况。测定了RT 19及其转化子RTt1 9和gTt50的谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)在盐压下的活性,发现在300 mmol／L NaCl或300mm。I／L KC1存在时,GDH酶活性稍为下降或不变,而GS和GOGAT酶活性则显著提高。     

根瘤菌的结瘤基因与结瘤因子

根瘤菌的结瘤基因与结瘤因子郭先武（华中农业大学农业部农业微生物重点实验室武汉４３００７０）根瘤菌侵染豆科植物形成根瘤,并合成ＮＨ３供植物利用,其自身也在植物环境中得以有效延续。这就是根瘤菌与宿主植物的共生关系。形成共生关系的基因分成三类［７］,一类是...     

双拷贝固氮结瘤基因的大豆根瘤菌R.fredii基因工程菌的耐…

用热处理消除了快生型大豆根瘤菌Ｒ．ｆｒｅｄｉｉＵＳＤＡ１９４的非共生质粒,获得了突变株Ｈｏ４,以Ｈｃ４为受体菌,以Ｅ．ｃｏｌｉＨＢ１０１Ｅｃ８３（ＰＬＡＦＲＩ．ｎｏｄｎｉｆ）为供体菌,Ｅ．ＣｏｌｉＰＲＫ２０１３为助体,进行三亲本杂交,得到双重ｎｏｄｎｉｆ基因拷贝的杂合子Ｈｃ４－８。用它们完成共生固氮结瘤试验,结果表明,在初花期Ｈｃ４的固氮酶活性比出发株ＵＳＤＡ１９搞７５．７％Ｈｃ４－８比ＵＳＤＡ１     

旋扭山绿豆快生型根瘤菌不结瘤突变株的分离

旋扭山绿豆快生型根瘤菌D1202菌株在吖啶橙(20ug/ml,30μg/ml)的作用下(28℃培养7天),可以诱发不结瘤Nod~-突变株。从单菌落结瘤试验表明,Nod~-突变个体占群体数的10—20%。随机挑取的未经吖啶橙处理的20个单菌落的回接试验,旋扭山绿豆植物能正常地结瘤固氮。说明控制结瘤作用的基因对吖啶橙处理敏感。     

快生型大豆根瘤菌在寄主细胞内的分化及存活性

在无菌条件下,用快生型大豆根瘤菌ZA₁、ZA₁:接种栽培大豆,从根系现瘤初期,中期,直至成熟期,发现由快生型大豆根瘤菌形成的根瘤含菌组织中,菌体形态分化不明显,随着瘤龄增长到一定时期,菌体的直径由0.5μm增至0.9μm,繁殖率亦随瘤龄的增长而增长。     

应用发光酶基因对快生型大豆根瘤菌HN01结瘤作用进行检测

含发光酶基因luxAB的Tn5转座子自杀质粒pHNC3,在辅助质粒pRK2013的帮助下,转入快生型大豆根瘤菌HN01中小,pHNC3经自杀重组,其Tn5－luxAB转座插入HN01基因组中,从而赋予HN01以发光活性。挑取具有发光活性的HN01杂交单菌落,进行质粒快检和以luxAB为探针的分子杂交,选取Tn5-luxAB分别插入到HN01染色体上和不同质粒上的标记菌株,进行灭菌盆栽实验,并对一株Tn5-luxAB标记于染色体上的菌株HN01LC02进行了模拟大豆栽培条件下的有菌盆栽实验,包括对发光根瘤菌占瘤率的测定和发光根瘤在根系上分布情况的测定。     

大豆基因工程根瘤菌田间结瘤和共生固氮效应

利用三亲本接合转移方法,将快生型大豆根病菌B_(52)的基因文库克隆转移到受体菌慢生型大豆根瘤菌2210中,获得4株大豆基因工程根瘤菌(32.43、B—2—6、B—3—8)。田间接种试验表明:在大豆分枝期(V2),43和32结瘤效分别比不接种对照增加117.9％和100.4％;在初花期(R_1),32和B—2—6结瘤数分别比对照增加122.5％和91.6％,根瘤固氮酶活性增加233.3％和195.6％;在结荚始期(R3),B—2—6和32结瘤数比对照增加78.5％和70.1％,根瘤固氟酶活性43和B—2—6分别比对照增加53.4％和49.3％。产量统计表明:32、B—2—6和43比对照分别增产16.8％、14.3％和12.2％,亩增收大豆分别为28.2、24.1和20.6公斤。以上三个菌株均比受体菌株2210增产率高。     

基模势对luxAB标记的快生型大豆根瘤菌在土壤中存活的影响

经接合转移将luxAB基因插入快生型大豆根瘤菌 (Rhizobiumfredii)染色体 ,取可高效结瘤固氮的R .frediilux3菌株用于分子生态学研究 .在不同基模势下 ,研究了lux3在土壤中的存活 ,基模势为 - 30和 - 750kPa时 ,lux3在灭菌土中的生存能力明显 (P<0 .0 5)高于未灭菌土 ,当基模势为 - 1 50 0kPa时 ,土壤是否灭菌对lux3的存活影响没有差异 .不同基模势对lux3活性影响显著 ,在 - 1 50 0kPa的未灭菌土中 ,随着饥饿时间延长 ,可恢复活性的细菌数量显著下降 .同时比较了测定微生物活性的 3种方法 (即生物发光、脱氢酶活性和微生物呼吸 ) ,发光值变化与活细胞密度变化一致 ,PLf值 (即潜在发光 ,Potentialluminescence)反映了可恢复活性的饥饿种群密度 .luxAB基因是一种比较简便而实用的标记     

慢生根瘤菌属结瘤基因的进化及遗传分析

根瘤菌中存在一系列控制固氮结瘤因子(lipo-chito-oligosaccharides)合成的结瘤基因(nodulation genes)。其中, nodA基因是合成结瘤因子所必需的, 该基因负责酰基转移酶的合成, 能将不饱和脂肪酸转移到结瘤因子寡聚糖骨架上; 基因nodZ, nolL和noeI为宿主专一性结瘤基因, 分别转录合成岩藻糖基转移酶, 岩藻糖乙酰化酶和岩藻糖甲基化酶。通过GenBank调取慢生根瘤菌属及其他根瘤菌属的结瘤基因nodA, nodZ, nolL和noeI, 构建系统发育树, 进行进化和遗传分析。结果表明, 慢生根瘤菌属各个菌株的nodA, nodZ, nolL和noeI具有很高的相关性, 但是与根据保守基因16S rDNA和dnaK分类情况不完全相符。这表明慢生根瘤菌属的结瘤基因主要是通过直系遗传的, 同时可能为适应宿主及环境条件, 结瘤基因有少量的平行转移。结果表明, 慢生根瘤菌属各个菌株的nodA, nodZ, nolL和noeI具有很高的同源性, 同时发现基于保守基因16S rDNA和dnaK对慢生根瘤菌的分类情况与慢生根瘤菌属各菌株在nodA, nodZ, nolL和noeI具有较高同源性的事实不完全相符。这表明慢生根瘤菌属的结瘤基因主要是通过直系遗传的, 同时可能为适应宿主及环境条件, 结瘤基因有少量的平行转移。