非豆科作物—油菜人工根瘤的诱发研究

采用混合酶液(含纤维素酶2%,果胶酶1%)处理催芽后2天大小的油菜幼苗根部,并在 PEG 存在下接种根瘤菌。接种根瘤菌后的油菜幼苗培养20天左右,根瘤菌在根部形成根瘤。试验结果证明,酶能破除油菜根表皮的细胞屏障,诱使根瘤菌侵入油菜根细胞内,形成含根瘤菌的根瘤,这种根瘤表现一定的乙炔还原活性。     

果胶菌加根瘤菌诱发油菜结瘤固氮的研究

用果胶细菌(pectin—lytic bacterium)处理油菜幼根,使根瘤菌(Bradyrhizobium spp.Arachis)侵入油菜并结瘤.试验表明,根瘤菌侵入油菜根细胞,且形成含根瘤菌的根瘤,结瘤率为31.25%。从这些根瘤中分离出的菌株,成功地回接到原寄主之上;血清学方法测定油菜根瘤分离物与原接种的根瘤菌起凝集反应。根瘤石蜡包埋切片观察,结果是根瘤细胞内充满了细菌。乙炔还原法测定出低固氮酶活性(0.17—3.43nmC_2H_4/株/小时);酰脲分析结果其相对酰脲丰度为0.1—3.58%。     

2,4-D诱发小麦根瘤及引导根瘤菌进入小麦根瘤细胞的研究

本文通过水培和砂培的冬小麦(丰抗8号),研究用2,4-D处理并接种慢生型大豆根瘤菌61A76(Bradyrhizobium japonicum 61A76)和快生型沙打旺根瘤菌16(Rhitobium sp. astrugllus16),诱发小麦形成含菌根瘤的可能性。结果表明2,4-D可诱发小麦根系产生瘤状结构,此瘤状结构起始于根中柱鞘,2,4-D刺激小麦根瘤细胞的DNA合成,根瘤细胞的核及DNA含量约为正常根部的二倍,2,4-D能引导上述两种根瘤菌进入小麦根瘤细胞并大量繁殖,进入根瘤细咆的根瘤菌其形态有些变化,内含聚β—羟丁酸颗粒,有些菌体被膜囊包围。从接种大豆根瘤菌的小麦根瘤内分离出一株根瘤菌,经镜检、血清学及回接大豆试验证明为原接种的大豆根瘤菌株。     

丛枝菌根(AM)对根瘤菌趋化作用研究

对紫穗槐非接种(AM- Rh-)、单接种根瘤菌(Rh )、单接种AM真菌(AM )和双接种(AM Rh )处理,研究AM真菌、根瘤茵对宿主植物紫穗槐侵染情况,并采用经过改良的根部微生物趋化试验手段研究AM真菌侵染根系后分泌物对根瘤茵的趋化性.实验结果表明:在接种AM Rh 情况下,使宿主先于AM ,Rh '处理形成根瘤,且双接种能够显著提高菌根侵染率;在共生体形成期间,AM真菌与根瘤菌之间存在着识别互动反应和一定的信号物质,接种AM真菌对根瘤菌有正趋化作用;同时,外界温度对AM真菌.宿主植物一根瘤茵三者共生体初始信号识别也起到一定的调控作用.     

根瘤形成过程中豆科植物根毛和根外层传递细胞的诱发

对7种豆科植物接种根瘤菌后根部的形态和内部结构进行了研究.结果表明:根瘤菌可诱发根瘤形成部位根段的根毛增生、形变和根外层传递细胞的发育.根外层传递细胞发生在根毛伸长形变时期,一直可持续到根瘤形成,传递细胞壁内突发育过程是先由根表皮细胞外切向壁一侧细胞质膜向细胞质内陷形成囊状壁傍体,次生细胞壁物质在初生壁上沉积并逐渐充满囊状体,最终形成传递细胞典型的壁内突结构.根瘤形成过程中根外层传递细胞的诱发与培养方式(水培、固培)没有直接关系.在不接菌的对照苗的根段内未发现壁内突结构,研究证明豆科植物根外层传递细胞的形成是由根瘤菌诱导所致.     

根瘤菌在大麦和水稻根上形成拟瘤的细胞结构

用3种方法使紫云英根瘤菌(Rhizobium astragali Huikui)、田菁根瘤菌(R.sesbania sp.)分别入侵大麦(hordeum vulgare L.)和水稻(Oryza sativa L.),形成拟瘤状组织。一是用一定磁场强度处理根瘤菌和植物,并接种培养。二是用含有水稻幼苗根提取物的培养基培养根瘤菌,接种水稻。三是重复别人用2,4-D外源激素处理植物,接种根瘤菌。镜检观察,用紫云英根瘤菌接种形成的大麦根拟瘤细胞结构非常精细,保持各种细胞器。有侵入线结构和根瘤菌从侵入线释放。根瘤菌被宿主细胞来源的膜包围,成为拟菌体。这些形态结构与豆科根瘤细胞相似,有共生状态特征,但拟菌体有泡状化现象。田菁根瘤菌入侵水稻根形成的拟瘤,在细胞间隙和细胞内都有细菌分布。受侵染的细胞结构粗糙,根瘤菌裸露,无胞膜包围。用2,4-D处理接种根瘤菌的拟瘤细胞结构也如此,但在维管系统内有大量密集的细菌存在。这种结构完全不同于豆科根瘤细胞结构,细菌与植物细胞的形态学相互关系是一种非共生联合作用。     

高等植物遗传工程

(二) 细菌根癌病是双子叶植物的一种病害,它是由土壤根癌细菌(Agrobacterium fumefaciens)侵入植株伤口而引起的。根癌细菌是格兰氏阴性菌,具有鞭毛,它与许多迅速生长的根瘤菌,例如苜蓿根瘤菌(R.meliloti)有密切关系;这种根瘤菌在苜蓿根部形成根瘤。根瘤菌寄主范围狭窄;但是,根癌细菌能在许多     

抗药突变菌株的筛选及其回收测定

近年来,对豆科植物需要快速形成有效根瘤的接种剂越来越受人们注意。如果植株在生长早期形成人工接种的根瘤,它就能充分发挥接种剂的固氮效能。为了研究接种剂对某一豆科植物的结瘤率和所接的根瘤菌在土壤及根际的分布状况,七十年代已开始采用血清技术(Date 1974)和     

丛枝菌根(AM)对根瘤菌趋化作用研究

对紫穗槐非接种(AM-+Rh-)、单接种根瘤菌(Rh+)、单接种AM真菌(AM+)和双接种(AM++Rh+)处理, 研究AM真菌、根瘤菌对宿主植物紫穗槐侵染情况, 并采用经过改良的根部微生物趋化试验手段研究AM真菌侵染根系后分泌物对根瘤菌的趋化性。实验结果表明：在接种AM++ Rh+情况下, 使宿主先于AM+、Rh+处理形成根瘤, 且双接种能够显著提高菌根侵染率; 在共生体形成期间, AM真菌与根瘤菌之间存在着识别互动反应和一定的信号物质, 接种AM真菌对根瘤菌有正趋化作用; 同时, 外界温度对AM真菌-宿主植物---根瘤菌三者共生体初始信号识别也起到一定的调控作用。     

大豆血红蛋白基因lba转化根瘤菌工程菌株的构建

以土著大豆根瘤菌接种大豆幼苗45 d后获得的根瘤为材料,提取其总RNA并反转录成cDNA,采用同源序列克隆法扩增大豆血红蛋白基因lba编码区序列。利用DNA重组技术,将lba基因连到lac启动子的下游,利用带有发光酶标记基因luxAB的质粒载体pTR102构建表达载体pTR-Plac-lba。采用三亲本杂交的方式,将表达载体pTR-Plac-lba及作为对照的空载体pTR102分别转化土著大豆根瘤菌,获得根瘤菌工程菌株SFH(pTR-Plac-lba)和SFH(pTR102)。盆栽试验发现,接种SFH(pTR-Plac-lba)的大豆植株各生理指标明显高于接种SFH(pTR102)、土著根瘤菌以及未接菌的大豆植株各生理指标。试验证明,导入大豆血红蛋白基因lba的根瘤菌工程菌株SFH(pTR-Plac-lba)对于提高大豆根瘤的固氮酶活性,增加大豆产量起到显著效果。     

四棱豆根瘤菌的分离及特性

从四棱豆根瘤上分离出一株慢生型根瘤菌(Rhizolia Ps)。在显微镜下,该菌株为革兰氏阴性,有一根亚极生鞭毛,大小为0.59×1.49微米。其增代时间为15.52小时,在39℃和含1.5％NaCl培养基中均不能生长。回接时能使四棱豆幼苗根部结瘤,固氮酶活性为2.81微摩尔乙烯·克鲜瘤~(-1)·小时~(-1)。本文对该菌株的含碳化合物利用、B.T.B.反应、在肉膏蛋白胨上的生长情况、石蕊牛奶反应、淀粉和明胶水解等生理生化特征进行了试验。     

紫云英根瘤菌的exo与nod基因在宿主结瘤过程中的协同作用

紫云英根瘤菌菌株107经转座子Tn5诱变的胞外多糖合成缺陷型变种(Exo~-),在共生性状方面的改变有四种类型。我们选用了仅在宿主根部形成瘤状突起(Calli)的A类(NA-01,NA-02)、形成无效瘤(Nod~ ,Fix~-)的B类(NA-12)及不结瘤的(Nod~-)D类(NA-14)中的四个突变株分别与消除了共生质粒的Exo~ Nod~-变种(热处理变种及ANU-1116)混合接种紫云英幼苗,观察到与D类变种配合的接种组仍不能结瘤,而与A,B两类变种配合的接种组均诱导宿主产生形态正常的无效根瘤,并且该无效瘤全部被Nod~-变种侵占。说明一个表型仍为Exo~ ,但失去共生质粒的Nod~-变种,可在一个含有该质粒的Exo~-变种的帮助下进入根瘤。这提示共生质粒上的结瘤基因(nod)仅与侵染过程的早期有关,瘤的发育尚需根瘤菌的其他基因,其中包括exo基因的参与。 此外,共生质粒缺失的三个异种根瘤菌突变株分别与紫云英根瘤菌Exo~-变种混合接种时,也都在紫云英根部诱导出无效瘤,并且从瘤中能分离到这三个异种菌。表明在最初的识别作用发生后,植物对共生菌的专一性要求有所降低。     

能上树的小鱼

我们都知道,豆科植物的种子在土壤中萌发后,土壤中与该种豆科植物相适应的根瘤菌就在幼苗的根系附近大量繁殖,并且侵入到根内,形成根瘤,豆科植物与根瘤菌之间有一种共生关系,根瘤菌可以将空气中的氮转变为含氮的养料,供豆科植物利用。     

豆科植物早期共生信号转导的研究进展北大核心CSCD

豆科植物与根瘤菌建立特异的共生关系,在寄主根部产生固氮根瘤。此过程包含了共生信号识别与传递、根瘤菌侵染、根瘤形成以及固氮功能实现等生物学事件。研究人员已经从2种豆科模式植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)和百脉根(Lotus japonicus)的共生固氮体系中,筛选到许多与根瘤菌共生相关的突变体及其相对应的功能基因,建立起包含结瘤因子识别、共生信号传递和转录响应在内的早期共生信号途径。该文对豆科植物早期共生信号途径的新进展进行了综述。     

根瘤菌胞外多糖的结构与信号功能

共生固氮菌如根瘤菌属(Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ)、中华根瘤菌属(Ｓｉｎｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ)等,能在豆科作物的根部形成独特的根瘤结构,并在根瘤内将氮气固定为氨供宿主利用。根瘤菌与宿主植物的共生体系的形成是有种属特异性的,也就是说一种根瘤菌只能侵染为数不多的几种植物。根瘤形成因子(ｎｏｄｆａｃｔｏｒ,ＮＦ)对这种特异性起了重要的决定作用。ＮＦ是在植物类黄酮的诱导下由根瘤菌合成的一种脂酰基甲壳寡糖,不同根瘤菌的ＮＦ在结构上是不同的。除ＮＦ之外,根瘤菌胞外多糖(ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ,ＥＰＳ)是对宿主植物特…     

根瘤菌菌株的结瘤拮抗性:一种定量研究

当二个或二个以上根瘤菌菌株在形成根瘤发生拮抗时,每一个菌株形成的根瘤数量依赖于菌株的拮抗性和每一菌株活菌的相对数量。为了预告一个接种菌株的成功结瘤,必须知道接种剂与土壤中的根瘤菌的比例以及接种菌株形成的根瘤比例关     

石漠化地区根瘤菌的分离鉴定及盆栽抗旱效应

从云南文山峰丛洼地型石漠化地区白刺花(Sopnora riciisolia)、木蓝(Indigofera tinttorial)和三叶草(Trofolium repens)的根瘤中分离到3株细菌，编号为SWFU-B1、SWFU-B2和SWFU-B3,经形态特征、生理生化指标以及16S rDNA序列测定，3株细菌与豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum)、安徽根瘤菌(Rhizobium anhuiense)和栖稻根瘤菌(Rhizobium oryzihabitans)的相似性分别是100%、99.93%和99.78%。采用盆栽实验，将3株根瘤菌接种在不同干旱胁迫(正常水分、轻度干旱和中度干旱)下的蚕豆植株上，设置未接种(T0)、接种SWFU-B1(T1)、接种SWFU-B2(T2)和接种SWFU-B3(T3)4种接种处理，研究其对蚕豆株高、茎粗、根瘤数目、叶面积、抗氧化酶活性、渗透调节物质和丙二醛含量的影响。结果表明：随着干旱程度加重，蚕豆植株生长减缓，根瘤数量呈显著下降趋势；在同一水分条件下，与未接种相比，接种组蚕豆生长指标结果较好，接种根瘤菌对蚕豆有显著的促生长效...     

AMF和饭豆根瘤菌对饭豆、玉米套种促生作用的研究

将从饭且根瘤中分离的饭豆根瘤菌(Rhizobium sp.CYY3302,Rhizobium sp.HCY9101,Rhizobium SP.JMC1402)与ANF(Arbuscular Mycorrltizal Fungi)共同接种于饭豆,进行饭豆、玉米田间小区各种试验。结果表明,接种饭豆根瘤菌和AMF的处理与未接种的处理相比,饭豆的结瘸率比对照提高52％-134％;饭豆及玉米的菌根感染率比对照分别增加43．1％-80％和46．8％-97．6％;饭豆的产量提高了54％-67％,而玉米的产量提高了2．4％-19．5％。研究结果还表明：豆科作物接种根瘸菌,即使在种过豆科作物的老区,也是有效的。     

百脉根小G蛋白Rac1基因的克隆与功能分析

小G蛋白Rop在植物细胞信号转导中发挥着重要的分子开关功能。该实验通过RT-PCR方法克隆了百脉根的一个Rop编码基因LjRac1,并对LjRac1基因序列进行生物信息学分析,然后采用半定量RT-PCR检测LjRac1基因在百脉根不同组织中的表达,用荧光实时定量PCR方法检测百脉根接种根瘤菌后LjRac1基因在不同阶段根系中的表达,构建过表达重组质粒,利用发根农杆菌介导的遗传转化法对LjRac1基因功能进行分析。结果表明:(1)序列分析显示,LjRac1完整编码区的cDNA序列长度为594bp,编码197个氨基酸,其编码蛋白具有典型的Rop家族保守结构域;同源分析显示,百脉根LjRac1与大豆GmRac1、野大豆GsRac1的一致性最高(94.42%)。(2)LjRac1基因在百脉根的根、茎、叶、根瘤和花中均有表达,且在根和根瘤中的表达水平较高;接种根瘤菌0.5h后,LjRac1基因在根系中的表达量呈显著升高趋势。(3)过表达转基因植株中LjRac1mRNA的表达水平为对照植株的14.3倍,且过表达植株的结瘤数目较对照明显增加。研究认为,LjRac1基因是一个受根瘤菌诱导增强表达的基因,过表达LjRac1基因可以引起植株结瘤数目的增加,说明LjRac1基因可能参与早期结瘤信号转导途径,从而在根瘤的发育中发挥一定作用。     

航天诱变百脉根结瘤突变体的筛选

通过返回式卫星搭载,利用太空环境对百脉根(Lotus japonicus)MG-20种子进行诱变。从种植的三代植株中,筛选到多种共生固氮根瘤的突变体,其中不结根瘤突变体18个株系,表现为接种根瘤菌两周后无根瘤形成;结无效根瘤突变体9个株系,表现为根瘤数目少且分布不均匀,根瘤呈白色,有些为半透明;花叶形态异常突变体1个株系,表现为除根瘤数目少外,植株矮小、托叶消失、花形态异常;纤细突变体1个株系,表现为除根瘤数目少外,植株变小、茎细叶小。