苜蓿根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)nodD3P1启动子下游序列的缺失和互补分析

在苜蓿根瘤菌中,nodD3基因的转录由两个彼此分离的启动子P1和P2控制. 在P1下游是一段由660 bp组成的序列, 接着是nodD3的编码区. 由P1下游序列3′末端开始缺失得到的一系列缺失突变体的遗传分析指出, P1下游＋1~＋125 nt序列对P1的表达是必须的. 互补分析和结瘤试验指出, ORF2自我抑制P1的表达, 而＋1~＋125 nt序列可对抗ORF2对P1的抑制作用.     

苜蓿中华根瘤菌Sm NifA蛋白与阴沟肠杆菌Ec NifA蛋白功能差异的研究

nifA基因是固氮基因nif的调节基因, 其产物NifA蛋白是固氮过程的中心调节因子. 将多拷贝组成型表达的苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti, Sm) nifA基因或阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae, Ec) nifA基因引入苜蓿中华根瘤菌野生型菌株Sm1021和苜蓿中华根瘤菌nifA突变型菌株SmY中, 并检测这些苜蓿中华根瘤菌感染苜蓿之后根瘤的表型及固氮酶活性. 实验结果表明, 苜蓿中华根瘤菌NifA蛋白和阴沟肠杆菌NifA蛋白在苜蓿中华根瘤菌中的功能有明显差异. 在野生型菌株Sm1021中, 引入多拷贝Sm nifA基因对宿主根瘤固氮效率的促进作用明显优于引入多拷贝Ec nifA基因的作用. 引入多拷贝Sm nifA基因的SmY菌株(nifA突变型)能够共生固氮, 而引入Ec nifA基因的SmY菌株仍然不能固氮. 氨基酸序列同源性分析显示, N末端结构域是Sm NifA蛋白和Ec NifA蛋白同源性最低的功能域. 进一步研究表明, Sm NifA蛋白的N末端结构域在互补苜蓿中华根瘤菌nifA突变型菌株SmY的固氮功能时是必需的.     

载有苜蓿根瘤菌巨型质粒的豇豆根瘤菌侵染苜蓿根瘟的形态

生物固氮的过程是把大气氮素还原为氨,为植物生长提供有效的氮素营养。在共生固氮过程中,根瘤菌与豆科植物共生有着较为严格的宿主专性关系,如苜蓿根瘤菌只诱导苜蓿植物结瘤固氮,豌豆根瘤菌只诱导豌豆植物结瘤固氮。     

苜蓿中华根瘤菌042B共同结瘤基因nodABC的克隆与序列分析*

根瘤菌的nodABC和nodD在结构和功能上保守,在不同的菌种之间能够互换〔1〕,是目前所有供试的豆科植物结瘤所必不可少的,称为共同结瘤基因。另一类是寄生专一性结瘤基因,如苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)的nodPQ等〔2〕,这些基因决定根瘤菌能与哪些种属豆科植物结瘤〔3〕。根瘤菌的结瘤呈寄主专一性,例如苜蓿中华根瘤菌的寄主范围很窄,仅能在苜蓿、草木樨和葫芦巴3个属的豆科植物结瘤〔4〕。但在1995年。本实验室从新疆苜蓿分离到一株菌株042B,既能在大豆又能在苜蓿上结瘤．而且在大豆上具有较高的共生效率〔5〕。本文拟克隆其nodABC,并与其他菌株nodABC序列进行比较,以阐明042B能在大豆和苜蓿结瘤的分子机制。     

外源甜菜碱提高恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)DLL1耐盐性的研究

研究了外源甜菜碱对恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)DLL1耐盐性的影响并对其渗透保护机制进行了初步的探讨;结果表明培养基中添加甜菜碱可以改善DLL1细胞在高盐培养基中的生长情况,添加150mg/L的甜菜碱可以使DLL1在1.2mol/L NaCl的基础盐培养基中生长,添加10mg/L的甜菜碱就足以显著缩短渗透胁迫条件下DLL1细胞的延滞期和代时,增加生长量;和不添加对照相比,延滞期由24h缩短到6h,代时由60min缩短到35.7min,最大生长量OD610由1.29增长到1.57。在渗透胁迫条件下,细胞从外界快速吸收外源甜菜碱来代替自身相容性溶质的合成。     

冻融法转化苜蓿中华根瘤菌

对于苜蓿中华根瘤菌转化方法的研究仅限于三亲杂交法和电激转化,本实验首次将冻融法用于转化苜蓿中华根瘤菌。将携带CUS片段并且含有壮观霉素抗性的质粒用冻融法转移至野生型苜蓿中华根瘤菌菌株,得到的抗性克隆用GUS引物进行PCR扩增鉴定。经过计算,冻融法的转化率为2．2×10^5／μg。与传统方法比较,冻融法操作简单,转化过程快速,转化率较高,所需时间较短,转化成本低,是适合用于苜蓿中华根瘤菌的转化方法。     

苜蓿中华根瘤菌desA基因功能的鉴定

为研究苜蓿中华根瘤菌脂肪酸脱饱和酶desA基因在不饱和脂肪酸合成、共生结瘤固氮以及应对逆境胁迫中的功能,为高效利用苜蓿中华根瘤菌提供理论依据,本文通过异体遗传互补和脂肪酸组成薄层层析,分析SmdesA编码蛋白是否具有脱饱和酶的活性并参与不饱和脂肪酸的合成,构建SmdesA的缺失突变株和互补菌株,比较各菌株在不同逆境胁迫条件下的生长速率以及回接宿主植物后与紫花苜蓿共生结瘤的能力.结果表明SmdesA不能互补大肠杆菌CY57中EcfabA的突变,但具有将饱和脂肪酸脱饱和形成不饱和的棕榈油酸和十八碳烯酸的能力.另外,SmdesA缺失突变对苜蓿中华根瘤菌的脂肪酸组成影响不大,但会显著影响低温和高盐条件下菌株的生长速率以及与紫花苜蓿共生结瘤的能力.我们推测,SmdesA参与的脱饱和途径可能是苜蓿中华根瘤菌不饱和脂肪酸合成的补偿途径,其编码的蛋白DesA不是不饱和脂肪酸合成的关键酶,但在应对逆境胁迫和共生结瘤中具有重要的生物学功能.     

不同苜蓿品种种子萌发期耐盐性的研究

用0．3％、0．7％和1．0％的Nacl溶液分别对19个苜蓿品种种子进行处理,通过发芽势、发芽率,幼根长和幼苗高对各品种种子萌发期耐盐性进行了研究。结果表明：用0．7％或1．0％NaCl溶液进行苜蓿种子萌发期耐盐性鉴定较为合理;0．7％NaCl溶液处理苜蓿种子,其幼根长及其幼苗高可作为苜蓿品种种子耐盐性鉴定的指标;在0．7％、1．0％NaCl溶液处理下,通过测定第4天和第6天各品种种子的发芽势,可以鉴定出苜蓿品种间耐盐力的大小。对19个苜蓿品种种子的发芽率、相对发芽势、幼根长和幼苗高4个耐盐鉴定指标进行综合分析,结果表明：超级13R和中苜1号种子耐盐性最强,其次为射手和牧野,全能 Z和牧歌401 Z最弱。     

苜蓿根瘤菌专一性研究与应用

苜蓿根瘤菌（Rhizobium meliloti或称Sinorhizobium metliloti）专一性及应用研究取得新进展。该菌与豆科植物（苜蓿）建立共生关系而成为独立的“苜蓿根瘤菌互接种族”，一般说表现其严格的寄主专一性，也就是说，该族根瘤菌不侵染其它豆科植物结瘤固氮，对这方面基础研究在国内不多见有关报道；然而对其实际应用研究颇为活跃，它与苜蓿建立共生固氮关系已应用于农业实践，有益于发展饲料业、养殖业；同时有益于农业如改造盐碱地等。据报道，这种共生体有很好耐盐碱、抗干旱能力。     

苜蓿根瘤菌固氮酶基因启动子P1转录起始点下游顺序(DS)的特性

自生状态的苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)nifHDK操纵子的启动子P1能被微氧诱导而呈高水平表达,而fixABCX操纵子的启动子P2则呈微弱的表达.P1和 P2的 DNA顺序从转录起始点到上游-160处具有 85％的同源性,但从转录起始点到翻译起始点的核苷酸顺序则完全不同.用P1转录起始点下游从+17到+61核苷酸的DNA片段(DS)取代P2区的相应的DNA顺序,在自生状态微氧诱导条件下能提高P2的表达水平,在大肠杆菌中有NifA存在时P2亦呈高水平表达,说明P1和P2区的DS顺序是决定P1和P2自生状态微氧诱导条件下表达或异源表达差异的根本原因.在共生状态下P2的表达不依赖启动子下游顺序.采用引物延伸法测定 P2的转录起始点,发现 P2区当引入 P1区的 DS后不改变它的转录起始点.由于P2不论有DS的插入与否均不影响其在根瘤菌共生状态的正常表达,因此P2在自生状态的根瘤菌中与共生状态时的表达调节将有所不同.     

苜蓿中华根瘤菌042BM noeAB基因的转录调控

对苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobiummeliloti) 0 4 2BMnoeAB基因的表达调控进行研究。结果发现,葫芦巴碱不能使noeAB的表达水平提高,证明它们的转录不受nodD2的调控。当nodD3和syrM同时存在时,noeAB的表达水平没有明显的变化,表明它们也不受nodD3 syrM系统的调控。在FY基本培养基上,毛地黄黄酮的诱导使noeAB基因的表达水平提高16倍,而在不添加该诱导物的TY培养基上,noeAB基因的表达水平也能够提高30倍以上,说明noeAB是受nodD1控制的,但除受毛地黄黄酮诱导外,noeAB还可能受到其他因子的调节     

苜蓿根瘤菌结瘤基因研究进展

苜蓿根瘤菌结瘤基因（ｎｏｄＡＢＣＤ１Ｄ２Ｄ３ＥＦＧＨＰＱ）存在于达３００～１０００Ｍｄ以上的巨大质粒上。ｎｏｄＤ基因（包括ｎｏｄＤ１和ｎｏｄＤ２基因）的产物与植物分泌的类黄酮进行特异结合,进而在转录水平调节其它ｎｏｄ基因的表达。ｎｏｄＡＢＣ、ｎｏｄＨ和ｎｏｄＱ基因编码的蛋白质控制ＮｏｄＲｍ因子的产生,从而决定宿主范围。其中,ｎｏｄＡＢＣ基因控制ＮｏｄＲｍ—１的产生,ｎｏｄＨ基因控制ＮｏｄＲｍ因子硫酸基团的转移,有硫酸基团的ＮｏｄＲｍ—１在苜蓿上表现有活力,没有硫酸基团的ＮｏｄＲｍ—２在野豌豆上有活力。     

南苜蓿高效共生根瘤菌土壤的筛选

利用云南德宏盈江县3种类型的土壤,对分离自云南楚雄、德宏等地的SWF67523、SWF67409、SWF67456等12株根瘤菌菌株进行了南苜蓿接种效果的研究。结果表明,在所有供试菌株中,菌株SWF67523、SWF67409、SWF67394表现最为优良,结瘤率较高的菌株是SWF67523、SWF67501、SWF67394和SWF67350,结瘤率均达到95％以上;而菌株SWF67523、SWF67409和SWF67394对植株株高影响最大;菌株SWF67409、SWF67523和SWF67394对提高植株干重贡献最大,其中菌株SWF67409比空白对照增产106.5%;供试菌株对含氮量的影响也很显著,接种菌株SWF67409、SWF67523和SWF67394的苜蓿植物含氮量相比其他菌株较高,影响显著。综合以上结果,发现来源于盈江南苜蓿的根瘤菌菌株SWF67523较其他菌株表现突出,同时发现根瘤菌菌株的接种效果受土壤因子的影响,在含有效钾中等的土壤平原镇Ⅱ上,接种根瘤菌的南苜蓿地上部分干重普遍高于其他两种有效钾含量为较缺的土壤,说明根瘤菌菌株与宿主和土壤环境存在密切关系,在适合的宿主和生活环境中将会发挥最大的共生固氮作用。     

天山根瘤菌（Rhizobium tianshanense）全细胞蛋白电泳和多位点酶电泳分析

用全细胞可溶性蛋白电泳和多位点酸电泳对１５株天山根瘤菌（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ　ｔｉａｎｓｈａｎｅｎｓｅ）和其它１０株快慢生根瘤菌进行聚类分析,结果表明Ｒ．Ｔｉａｎｓｈａｎｅｎｓｅ种内菌株关系密切而与其它种不同。分析时将全细胞蛋白电泳图谱分为２５４等份,根据每等份内条带的有无进行聚类,结果与数值分类基本一致,说明用该方法对全细胞蛋白电泳结果进行聚类可以作为根瘤菌的分群手段;用所有出现的１０９种迁移率对１７种多位点酶的电泳结果作聚类分析,得到与全细胞蛋白电泳相似的结果。     

苜蓿中华根瘤菌042BMnoeAB基因的转录调控

对苜蓿中华根瘤菌（Sinorhizobium meliloti）042BM noeAB基因的表达调控进行研究。结果发现,葫芦巴碱不能使noeAB的表达水平提高,证明它们的转录不受nodD2的调控。当nodD3和syrM同时存在时,noeAB的表达水平没有明显的变化,表明它们也不受nodD3syrM系统的调控。在FY基本培养基上,毛地黄黄酮的诱导使noeAB基因的表达水平提高16倍,而在不添加该诱导物的TY培养基上,noeAB基因的表达水平也能够提高30倍以上,说明noeAB是受nodD1控制的,但除受毛地黄黄酮诱导外,noeAB还可能受到其他因子的调节。     

西北地区天蓝苜蓿根瘤菌16S rDNA RFLP分析

利用RFLP和序列测定方法,对分离自西北地区的67株天蓝苜蓿根瘤菌16S rDNA进行了分析研究。结果表明:所有供试菌株分别归属于中华根瘤菌属(Sinorhizobium)、根瘤菌属(Rhizobium)和土壤杆菌属(Agrobac-terium)。以CCNWNX0042-2为代表的大部分天蓝苜蓿根瘤菌属于草木樨中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti),其余菌株在分群上表现出了较为明显的地域特征。     

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。     

结合态氮对根瘤菌生长液诱导的苜蓿根毛变形的抑制

以苜蓿根瘤菌和其宿主苜蓿为材料,由结合态氮影响苜蓿根瘤菌生长液诱导宿主根毛变形的功能发现,硝态氮和铵态氮均能有效地抑制中根瘤菌生长液诱导的主根毛变形。而其抑制作用随结合态氮浓度的增加,作用时间的延长而增强。