沙棘属植物弗兰克氏菌研究进展

弗兰克氏菌(Frankia spp.)能够与沙棘等非豆科植物形成根瘤进行共生固氮,其固氮效率远远高于豆科植物根瘤菌,与沙棘共生的弗兰克氏菌还能够促进沙棘对旱寒等各种不同生境的适应性,是自然界一类具有开发潜力的放线菌资源。为了更好地开发利用弗兰克氏菌资源,推进弗兰克氏菌分类鉴定工作,加强弗兰克氏菌与寄主植物共生结瘤固氮的机制研究,促使弗兰克氏菌在农业生产中得到尽快应用,本文简要介绍沙棘属(Hippophae L.)物种多样性、结瘤状况与分布特点、沙棘根瘤形态结构与功能、弗兰克氏菌物种多样性与分布特征,讨论弗兰克氏菌的结瘤机制、生理生态效应与作用机制以及影响沙棘属植物与弗兰克氏菌共生的主要因子,以期为进一步开展沙棘属植物弗兰克氏菌的系统研究提供有价值的参考。     

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。     

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     

几种非豆科植物根瘤内生菌的形态和培养特征

弗兰克氏菌可以侵染许多非豆科植物的根系形成根瘤。这种共生固氮作用是陆地生态系统中氮素的重要来源,对于改良土壤、提高土壤肥力有着重要意义,不少植物还具有较高的经济价值。多年来,由于这种根瘤内生菌的分离十分困难,因此人们一直认为这种固氮放线菌不能人工培养。1978年callaham等用酶     

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。     

弗兰克氏菌红外光谱特性的研究

近几年来随着内生菌分离技术的进展,国内外已从好几个属、种的放线菌结瘤植物的根瘤中获得了许多弗兰克氏菌的离体培养。为了解它们的分类地位,在弗兰克氏菌的形态、生理、细胞化学、血清学和与寄主植物的关系等方面均已开展了一些研究,积累了一些资料。但在弗兰克氏菌的生态学研究方面报导甚少。为适应弗兰克氏菌生态学研究的需要,快速鉴别弗兰克氏菌和非弗兰克氏菌的差别,和探讨从不同属、种寄主中分离出来的弗兰克     

一种弗兰克氏菌分种新方法的探讨

弗兰克氏菌是非豆科植物共生固氮菌,目前已发现200多种。因其生长缓慢,许多传统的分类方法对它不合适,所以弗兰克氏菌的分类工作仍处于十分混乱的阶段。目前世界上公认弗兰克氏菌是放线菌的一个属,但没有确定的种名,寻找合适的分种方法十分迫切。我们选择16S-23S rRNA基因间隔区的序列作为划分弗兰克氏菌种的研究对象,现将结果简报如下。 1 材料和方法 1.1 菌种 101、114、8201,2129菌株分离自云南省西双版纳地区,101和114菌株是从木麻黄根瘤中分离到的,8201和2129菌株分别来自赤杨和杨梅根瘤。ArI_4和PtI_1菌株分别来自美国赤杨和潘尔稀根瘤。 1.2 DNA的提取     

弗兰克氏菌在构建新的共生固氮物种研究中的优越性

弗兰克氏菌在构建新的共生固氮物种研究中的优越性解放军石家庄医学高等专科学院０５００８１曲东明范浩南四川师范大学细胞研究室６１００６８韩善华弗兰克氏菌（Ｆｒａｎｋｉａ）能与多种木本被子植物建立共生固氮关系,它形成的根瘤具有较强的固氮能力,有些超过大豆根...     

弗兰克氏菌分类学研究进展和现状

中国农科院油料作物研究所,武汉,430070．弗兰克氏菌（Frankia）是能与8科,24属,200多种非豆科树木共生结瘤的固氮放线菌,直到1978年才首次被分离或体外培养,进入实验室至今还不到20年。作为一种模式微生物,弗兰克氏菌的形态及培养特征、细胞化学组分、生理生化、浸染特性以及遗传学等方面已经进行了广泛的研究,以此积累的资料,已经并正在作为Fran切a分类的主要依据。本文介绍近几年Frankia分类学研究的进展和现状。IFrankia的系统发百（Phy－logeny）——弗兰克氏菌科的重新修订相对于放线菌结瘤植物在系统发育上的多起源,Fra…     

木麻黄根瘤内生弗兰克氏菌的反硝化作用

为了解非豆科植物共生固氮菌弗兰克氏菌的反硝化作用特点以及作为N₂O源汇的能力，采用切片法分离并纯培养木麻黄根瘤内生弗兰克氏菌，探究NO₃^-添加下弗兰克氏菌的反硝化作用过程。结果表明：在厌氧培养条件下添加NO₃^-后，NO₃^-浓度随时间的增加而降低，26 h后趋于平稳；而NO₂^-和N₂O的浓度随着时间的增加先升高后降低。在培养第26、54和98小时均检测到关键反硝化基因和固氮酶基因。基因之间的丰度差异显著，且随时间的变化不同步。冗余分析表明，以NO₃^-、NO₂^-和N₂O浓度为解释变量，前2个排序轴总共解释了反硝化及固氮酶基因丰度总变异的81.9%。弗兰克氏菌在厌氧条件下具有反硝化作用，检测到系列反硝化基因，包括N₂O还原酶基因(nosZ),表明...     

一氧化氮对豆科植物结瘤及固氮的影响机制

豆科植物-根瘤菌共生过程受双方基因复杂且精细的调控, 能够产生特异的根瘤结构并可将大气中的惰性氮气(N₂)转化为可被植物直接利用的氨态氮。结瘤与固氮受多种因素影响, 其中, 一氧化氮(NO)作为一种自由基反应性气体信号分子, 可参与调节植物的许多生长发育过程, 如植物的呼吸、光形态建成、种子萌发、组织和器官发育、衰老以及响应各种生物及非生物胁迫。在豆科植物中, NO不仅影响寄主与菌共生关系的建立, 还参与调控根瘤菌对氮气的固定并提高植株氮素营养利用效率。该文主要从豆科植物及共生菌内NO的产生、降解及其对结瘤、共生固氮的影响和对环境胁迫的响应, 阐述了NO调控豆科植物共生体系中根瘤形成和共生固氮过程的作用机制, 展望了NO信号分子在豆科植物共生固氮体系中的研究前景。     

根瘤内生细菌

在研究根瘤菌与豆科植物共生关系的过程中,人们发现根瘤中同时定居着许多与根瘤菌不同的内生菌,这些非共生细菌生活在根瘤中,但不引起植物产生明显的病害,为根瘤内生细菌.根瘤内生细菌不仅将植物作为其栖息场所,而且对宿主植物有促生、防病、内生联合固氮等广泛的生物学作用.     

神木地区耐旱灌木和草本豆科植物根瘤菌遗传多样性

豆科植物具有抗逆性强、耐瘠薄的特性,许多豆科植物是荒漠地区的先锋植物,在生态环境保护中起重要作用.以神木地区主要的灌木和草本豆科植物-根瘤菌共生体系为材料,采用16S rRNA PCR-RFLP和序列分析等方法,对分离得到的55株菌进行多样性分析,其中,30株菌分离自灌木豆科植物紫穗槐和柠条,25株菌分离自草本豆科植物斜茎黄芪、苜蓿、草木樨黄芪等.结果表明: 这些菌株共有11种16S rRNA PCR-RFLP遗传图谱类型,分离自草本豆科植物的菌株主要归属于中慢生根瘤菌属、剑菌属、根瘤菌属、叶瘤杆菌属和土壤杆菌属5个属,分别与华癸中慢生根瘤菌、地中海中慢生根瘤菌、刺槐中慢生根瘤菌、费氏剑菌、草木樨剑菌、木兰根瘤菌、放射根瘤菌、突尼斯叶杆菌和根癌土壤杆菌系统发育关系最近.分离自灌木豆科植物的菌株仅归属于中慢生根瘤菌属,分别与华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌系统发育关系最近.华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌是两类豆科植物的共生菌种,表明在干旱地区,根瘤菌对两种类型豆科植物的选择共生存在差异,这与豆科植物种类有关,还可能与其所处生态环境有关.     

弗兰克氏菌属的分类

弗兰克氏(Frankia)菌属是一种能在某些灌木或乔木的根上形成固氮根瘤的放线菌。1978年,该菌的体外培养获得成功(Callaham等,1978)。虽然菌株的生长慢,但都能在较简单的培养基上生长,属好气和微好气菌,本文从形态学、化学、生理学和血清学的性质对弗兰克氏菌属的分类进行简要论述。 形态学 在宿主植物根瘤和人造培养基中,弗兰克氏菌能显示出相同的形态特征,即,1)长     

西藏沙棘5种不同组织内生细菌多样性

西藏沙棘(Hippophae tibetana)是分布于高寒高海拔地区的一类特殊的放线菌结瘤植物, 弗兰克氏菌能够侵染其根部形成根瘤, 因共生固氮等作用而增强其生态适应性。在西藏沙棘的根瘤中, 除了弗兰克氏菌之外还有其他内生菌, 而弗兰克氏菌又不仅仅在根瘤中有分布。为了探究弗兰克氏菌在西藏沙棘不同组织中的定殖及可能的迁移规律, 分析不同组织中内生细菌的群落结构及多样性, 本研究以生长在甘肃省天祝藏族自治县抓喜秀龙金强河河滩地的西藏沙棘为材料, 应用16S rRNA扩增子高通量测序技术, 对西藏沙棘根瘤、茎、枝、叶和种子等不同组织的内生细菌多样性进行了分析。研究结果表明, 西藏沙棘根瘤内生细菌群落丰富度及多样性最高, 种子内生细菌群落丰富度最低, 茎内生细菌群落多样性最低。西藏沙棘5种不同组织中的弗兰克氏菌和其他内生细菌多样性都具有一定差异, 变形菌门均为优势门, 弗兰克氏菌属(Frankia)为根瘤内生细菌群落的优势属, 弗莱德门菌属(Friedmanniella)为茎内生细菌群落的优势属, 寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)为枝、叶和种子内生细菌群落的优势属。研究结果还表明, 弗兰克氏菌属不仅仅存在于西藏沙棘的根瘤, 还能够分布于其他组织, 且在同一种组织中存在弗兰克氏菌属的不同“种”; 而在西藏沙棘不同组织中, 也分布有弗兰克氏菌属的相同“种”。此外, 对西藏沙棘5种不同组织内生细菌中的功能菌株的分析表明, 不同组织中均存在着具有固氮、促生和抑菌功能的内生细菌, 但具有固氮作用的内生细菌主要分布于根瘤, 具有促生作用以及抑菌功能的内生细菌主要分布于枝和叶。综上, 西藏沙棘5种不同组织内生细菌具有丰富的多样性, 但各组织内生细菌的群落结构和优势种群有所不同, 且不同组织也能够定殖具有多种功能的内生细菌。     

豆科植物-根瘤菌共生固氮的免疫调控机制

在长期进化中,根瘤菌与豆科植物形成一种独特的互惠共生关系——共生固氮。根瘤菌-豆科植物共生互作与病原细菌激发植物病原反应极为相似,然而根瘤菌的入侵和定殖并没有激发宿主豆科植物过度的防御反应,植物也进化出特殊的共生信号转导和根瘤发育途径来"邀请"根瘤菌的入侵和定殖。此外,植物防御反应也很大程度上调控根瘤菌与豆科植物共生的宿主特异性。越来越多的研究表明,植物防御反应在调控根瘤菌匹配识别、入侵、定殖以及类菌体发育等方面起关键调控作用。从植物免疫反应角度综述了根瘤菌与豆科植物共生互作的最新进展,通过与病原菌-植物互作的病原反应对比,论述了根瘤中植物感知微生物相关分子模式(MAMP,Microbe-Associated Molecular Patterns)和效应蛋白引起的免疫反应的调控机制。     

辽宁省豆科结瘤植物及其根瘤菌资源调查

豆科植物作为一种共生固氮植物 ,能与根瘤菌共生结瘤固定大气中的氮素 ,因此受到科学家的广泛关注 ,并对其开展了多方面的研究工作。在固氮机理 ,共生代谢及固氮菌遗传学方面都取得了重要的进展。但是 ,已经被研究的与根瘤菌具有共生关系的豆科植物还不足自然界中已知豆科植物种类的 0 5% [1 ] ,因此 ,豆科结瘤植物及其根瘤菌资源的调查研究工作更显得尤为重要。辽宁省是我国豆科植物种类较为丰富地区之一[2～6] ,而且均为我国主要的经济作物 ,如大豆、菜豆、豇豆、落花生等。多年来人们在不断地利用这些豆科植物资源造福于人类。但是 ,对…     

共生固氮放线菌研究的进展

生物固氮是当前生物科学研究的重要内容,弗兰克氏放线菌(Frankia)与其它固氮生物相比,具有独特的优点:它具有广泛的寄主范围和与根瘤菌相似的固氮能力.并且能形成防止固氮酶受氧损伤的专门结构——顶囊(vesicle).因此,对该类放线菌的研究受到了普遍的重视,被认为是发展新的共生体系的希望.本文就近年来国内外学者在弗兰克氏菌的形态学、生理学和遗传学等方面的研究成果作一概述.     

用气相色谱法测定Frankia菌的自生固氮活性

共生固氮放线菌Frankia与非豆科木本双子叶植物形成共生固氮体系,简称为非豆科共生。非豆科共生与根瘤菌和豆科植物的共生一样,具有很强的固氮能力,测定其固氮力,特别是测定Frankia菌的离体培养的自生固氮活性是选择优良菌株和研究共生体系的重要工作。但是由于Frankia菌生长缓慢,菌量稀少,在培养基中菌体分布又不均匀,给固氮活性的检测带来了许多困难,曾一度影响了研究工作的进展。很多学者开展了Frankia菌自     

菌根

在自然界中,植物常与特定的微生物生活在一起,形成一种独特的共生关系,它们对于植物本身或共生双方的生长与发育均有利。在共生关系中,有菌根真菌与植物共生形成的菌根,弗兰氏放线菌与非豆科植物树木形成的根瘤以及根瘤菌和豆科植物形成的根瘤等。其中,菌根是一种较为重要的共生类型,由于它身藏于地下,因此长期以来未能被人类完全认识。菌根的发现早在19世纪中期,一些科学家就发现,水晶兰(Monototropahypopitys)的根系常常被一层稠密的菌丝体所包围,当时他们都认为这是水晶兰的寄生真菌。此后,也有一些零星的报道,但未引起人们的关注。直到…