根瘤菌与植物离体细胞培养物结合时的固氮活性

本文报道了根瘤菌和一些豆科及非豆科植物离体细胞培养物的结合固氮。豇豆型根瘤菌330、330 S 和32H1菌株与大豆(根、胚轴、子叶和叶子)细胞体外结合时均有固氮活性,与烟草叶片的细胞及马铃薯块茎的细胞体外结合时,固氮活性都比较高。在我们的试验中,豇豆型根瘤菌330和330 S 二个菌株的固氮活性都比32H1菌株的高。大豆根瘤菌(B_(15)、C_8和A_(84)菌株)与植物离体细胞结合时,固氮活性都不如豇豆型根瘤菌(330、330 S 和32H1)的高。不同种或品种的植物离体细胞培养物,对根瘤菌固氮活性有不同的影响。在我们的试验条件下,根瘤菌的固氮活性在注入乙炔1天后才开始出现,在一个月内随保温时间的延长,每瓶培养物中的乙炔还原成乙烯的量不断增高。但是,当以每克培养物的干重为单位时,在注入乙炔后5—10天内固氮活性增加较快,12天以后开始降低。根瘤菌在液体培养基中纯培养时,马铃薯的细胞悬浮液和马铃薯的提取汁都可以促进固氮酶活性的表达。     

马铃薯培养基中的根瘤菌自生固氮活性

以20％马铃薯提取液为主,加88毫克分子阿拉伯糖(或蔗糖、或葡糖酸盐)、2.5或25毫克分子琥珀酸钠以及0.7％琼脂,配成简易的马铃薯培养基。豇豆根瘤菌(Rhizobium sp·)330S、330V和32H1三个菌株,以及大豆根瘤菌(Rhizobium japonicum)C_8和B_(15)二个菌株纯培养在此培养基上,均具有自生固氮活性。 气相氧的浓度在0.75～2％时,根瘤菌的固氮活性最高。氧浓度超过10％时,活性显著被抑制。当根瘤菌的固氮酶活性已表达后,加入10％氧,2小时后活性就降低,44小时后随着气相氧浓度的下降,固氮活性又有所恢复。在加入不同碳源的马铃薯培养基中,根瘤菌固氮活性的水平因不同菌株而有差异。培养基中加入适当浓度的琥珀酸钠,根瘤菌固氮活性显著提高。培养基的pH在6.4～7.0范围内,豇豆根瘤菌的固氮活性较高,pH低于5.4或高于8.0时,都没有活性。预培养17天的豇豆根瘤菌仍有一定的固氮活性,但以5～7天的活性最高。分析马铃薯不同提取部分对根瘤菌生长和固氮活性的影响时,表明水溶部分比脂溶部分的效果好。     

紫色非硫光合细菌与大豆根瘤菌固氮作用的协同效应

从东北地区水稻及大豆根际分离出的两株紫色非硫光合细菌(球形红假单胞菌菌株N8611和胶质红假单胞菌菌株N84),分别与快生型大豆根瘤菌QB113以及慢生型大豆根瘤菌B16—11C共同培养时,其固氮比活与它们的纯培养菌相比有显著提高,说明这两类菌的固氮活性具有协同效应。两株光合细菌及其胞外组分,以及光合细菌与大豆根瘤菌共同培养时分离出的胞外组分,能显著加强由上述根瘤菌所形成根瘤的固氮活性。可以初步肯定,上述协同效应的原因之一是光合细菌胞外组分的刺激作用。     

自生条件下根瘤菌固氮酶活性的表达

在自生条件下,测定从四种热带豆科植物中分离得到的七株根瘤菌乙炔还原能力,获得四株根瘤具有固氮活性。南洋楹菌株8638L、8638M、8638S和四棱豆菌株pS,其中菌株8638L和pS表现较高的固氮活性。结果表明,在培养基中含有低浓度氮源(谷氨酰胺)、两种碳水化合物(阿拉伯糖和琥珀酸钠)及低浓度的氧,是根瘤菌表达较高固氮酶活性所必需的。菌株8638L和pS固氮酶表达最适氧浓度为1％,谷氨酰胺浓度分别为2mMol/L     

固氮螺菌CWV-22突变株与玉米、小麦联合体的固氮作用

应用乙炔还原法和同位素15N示踪技术证明固氮螺菌CWV-22是具有耐高铵、泌铵能力的突变株。它在含有50mM NH+4浓度的纯培养固氮试验中,吸收”N量为135μg／mg蛋白,不接种的对照吸收“N量为零,接种Sp7的只有1／~g]mg蛋白,在测试允许误差之内,证明Sp7的固氮作用是不耐铵的。在密闭培育装置中,用15N示踪植物试验：1．种植玉米或小麦,接种不耐铵的。P7或耐铵的CWV一22菌株,不论在有或无NH,Ac的条件下,植物吸收的生物固定”N量均远远高于不接种细菌的对照植物,达4．5—9．0倍;2．接种耐铵CWV一22菌株不受NH(Ac存在的抑制,接种不耐铵sp7菌株则受到显著的抑制,但仍有一定的固氮作用,并将固定的”N输送到植物根、茎、叶里。经检测,在有NH．Ac条件下,根际砂中含nil+量降低到l--2mM(远离根际的砂中含N时为29．1raM),低于对。P7菌株的抑制浓度,可能是。P7仍有固氮活性。     

katG基因在豌豆根瘤菌抗氧化中的功能

摘要:【目的】细菌中过氧化物/过氧化氢酶KatG参与活性氧(ROS)的解毒过程,从而防止其对细菌生长伤害,本文研究根瘤菌中katG基因的抗氧化功能对豌豆根瘤菌3841生长及共生固氮的影响。【方法】通过基因敲除、遗传互补和对菌株的抗氧化和共生能力分析,系统地探究了根瘤菌中katG基因的功能。【结果】katG基因突变不影响菌株在自生培养条件下生长状况,但H2O2短时间处理导致突变株的存活率显著下降。实时荧光定量RT-PCR结果显示,H2O2不能诱导豌豆根瘤菌3841katG基因的表达。进一步研究发现突变体中katG基因缺失能显著提高抗氧化基因ohrB的表达,而降低grxC基因的表达。植物盆栽实验发现,katG突变虽然对根瘤菌共生固氮能力和竞争结瘤能力均无影响,但katG在类菌体中表达显著下调。同时,katG突变显著影响了根瘤菌在植物根圈中的定殖能力。【结论】研究表明katG虽对豌豆根瘤菌自生和共生固氮无明显影响,但在抗氧化和根圈定殖中起重要作用,外源H2O2对katG的表达无诱导作用,但katG调节ohrB和grxC等抗氧化基因的表达,从而在抗氧化和共生中发挥作用。     

百脉根根瘤菌群体感应相关基因的克隆与表达

在实验室的纯培养条件下,检测不到百脉根根瘤菌自体诱导物的产生,但是通过基因序列同源性比对分析发现,百脉根根瘤菌基因组中至少含有4种自体诱导物合成酶基因;将其中一个自体诱导物合成酶基因ml4543克隆到大肠杆菌表达载体pET30a,构建得到能异源表达该基因的大肠杆菌重组菌株;对该大肠杆菌重组菌株进行自体诱导物检测发现,该合成酶基因在大肠杆菌中能合成至少3种自体诱导物因子。     

联合固氮菌Enterobactergergoviae57—7泌铵突变株的分离和特性

经 Tn5转座子诱变从野生型菌株 ( Enterobacter gergoviae 5 7- 7)筛选到抗甲胺 ( 0 .3mol/L )的泌铵突变株 MG61 ,该突变株在固氮生长时能分泌铵 2 .0 mmol/L。由于泌铵 MG61的生长比野生型菌株慢 ,在培养基中含铵 ( 5 mmol/L或 30 mmol/L)条件下 ,MG61的生长速率与对照相同 ,而远比野生型菌株慢 ,表明 MG 61不能很好地利用铵。在含 2 0 mmol/L铵的培养基中 MG 61仍表达 86%的固氮活性 ,而野生型菌株完全丧失了固氮活性。在谷氨酸存在下 MG61的生长速率及固氮酶活性都比对照高。在硝酸盐存在下 MG61的生长速率与对照相同 ,但泌铵量达 7.8mmol/L。     

关于根瘤菌类菌体有无细胞壁的探讨

根瘤菌与豆科植物共生产生固氮的特殊结构——根瘤,固氮的根瘤中既含根瘤菌又含类菌体。在共生的条件下,根瘤菌诱导根瘤的发育,自我繁殖,合成固氮酶并转化为类菌体。以前认为只有类菌体才能固氮,后经Child和     

华癸根瘤菌中自体诱导物的初步研究

群体感应 (Quorumsensing)是细菌通过产生可扩散的小分子量自体诱导物信号分子感知细胞群体密度变化 ,进行基因表达调控的生理行为。将根癌土壤杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens)构建为超量表达群体感应调节蛋白TraR的检测菌株JZA1,试验证明该检测菌株能检测纳摩尔浓度的自体诱导物 ,利用该菌株对 3株不同华癸根瘤菌(Mesorhizobiumhuakuii)进行自体诱导物活性检测 ,发现该 3株华癸根瘤菌均能产生自体诱导物 ,其表达量与菌体密度成正相关 ,但 3株菌在相同培养条件下自体诱导物的表达量存在差异 ,结果表明自体诱导物在种内水平上存在一定的多样性 ;同时发现高pH条件能大大降低自体诱导物的稳定性 ,为进一步研究群体感应调节在共生固氮上的作用提供理论及实践依据     

基因水平转移在根瘤菌进化中的研究进展

豆科植物与根瘤菌之间形成的共生固氮是自然界效率最高的一种固氮体系,在农业生产上具有重要的应用价值。由于根瘤菌的宿主专一性较强,每种根瘤菌只能与有限的豆科植物形成共生关系,近来的一系列研究表明共生基因的水平转移和宿主条件下的适应性进化是推动根瘤菌进化的重要方式。综述了基因水平转移的主要方式在根瘤菌进化和扩大宿主范围上的重要作用,以及获得共生性状的菌株在建立共生体系时存在的问题和解决方法,旨为共生固氮在农业生产中更好地应用提供思路。     

铵态氮对蓝藻固氮活力的影响

在实验室和晚稻田间研究了铵态氮对我国稻田中应用的几种固氮蓝藻固氮活力的影响,同时对湖北省圻春县和浠水县不同肥力的76块晚稻田水层铵态氮含量进行了测定,获得了下列结果。在实验室条件下,铵态氮浓度为1ppm时,对蓝藻固氮活力有抑制,不同种类之间抑制程度有差别。当溶液中铵被耗尽后,固氮活力上升,并在9小时后可恢复到原来水平, 在小区实验的晚稻中,施硫酸铵40斤/亩和碳酸氢铵50—70斤/亩作底肥,插秧后放蓝藻,固氮酶活力的变动与实验室情况相近,在稻田水中铵态氮浓度降低或消失时,固氮活力恢复,一般施肥后1—3天,稻田水中铵态氮可以完全消失。晚稻田施底肥1—4天后,稻田水层中铵态氮含量很低,79%田块中检测不出。由此可见,湖北现阶段晚稻底肥水平下,插秧后放蓝藻对蓝藻固氮活力影响甚微或不会有影响。     

根瘤菌对广金钱草种子萌发及幼苗生长的影响

为探求促进广金钱草萌发及生长的有效途径,该文使用不同浓度的费氏中华根瘤菌、放射型根瘤菌以及田菁茎瘤固氮根瘤菌菌液分别浸染广金钱草种子,以蒸馏水浸泡种子为空白处理,研究其对广金钱草种子萌发指标(发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数)的影响,并在温室培养40、60、80 d后分别测定广金钱草幼苗的生长指标(叶片数、分枝数、株高)及部分生理指标(叶绿素含量、含氮量)的变化。结果表明:(1)在1×10⁷ CFU·mL^-1浓度条件下,三种菌液浸种均获得最大萌发指标,其中田菁茎瘤固氮根瘤菌实验组效果最显著,发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数高于对照组16.00%、9.33%、9.51和41.34%。(2)除田菁茎瘤固氮根瘤菌实验组外,其余实验组的广金钱草幼苗叶片数、分枝数及株高均低于对照组。(3)放射型根瘤菌实验组和田菁茎瘤固氮根瘤菌实验组幼苗叶绿素含量相比对照组分别增加1.47%和7.47%,含氮量分别增加0.57%和5.17%。综上所述,三种根瘤菌菌液浸种均可在不同程度上提高广金钱草种子的发芽能力和植株生长期的叶绿素和含氮量,其中田菁茎瘤固氮根瘤菌具有最大正向影响,可有效提高种子萌发能力并促进植株生长。该研究可为不同地区广金钱草的种植和栽培提供技术指导,为开发田菁茎瘤固氮根瘤菌作为植物促生长菌剂提供理论支持。     

鲁黄1号大豆与根瘤菌的共生匹配性

大豆可与中华根瘤菌属及慢生根瘤菌属的多种根瘤菌共生固氮.研究大豆品种与不同种根瘤菌之间的共生匹配性,对获得高效根瘤菌用于接种,提高大豆的产量及品质有重要的理论和实践意义.本研究使用黄淮海地区的优质高蛋白大豆品种鲁黄1号从当地土壤内捕捉并分离纯化到27株根瘤菌.经持家基因recA的序列分析,发现其中18株属于中华根瘤菌属,9株属于慢生根瘤菌属.选用两个属的代表菌株各一株(Sinorhizobium fredii S6和Bradyrhizobium sp. S10),分别在蛭石、土壤盆栽及大田试验条件下,研究这两株菌单独及混合接种对鲁黄1号大豆的生长、结瘤、固氮活力、产量、种子蛋白含量及含油量的影响.结果表明： 与S10菌株相比,S6菌株对大豆的促生能力更强,对提高产量和品质的效果更好,从而确定S6为与鲁黄1号大豆相匹配的高效根瘤菌,可作为黄淮海地区推广种植鲁黄1号大豆时接种高效根瘤菌的菌种资源.
     

大豆—根瘤菌共生固氮氢代谢的研究

检测了四株大豆根瘤菌在不同的大豆品种上形成根瘤的放氢、吸氢、固氮活性及豆血红蛋白的含量;同时测定了植株干物质的积累。结果表明,所有固氮根瘤都放氢,自生条件下Hup~-根瘤菌形成的根瘤仍不具吸氢活性,相对固氮率在0.75左右。而Hup~(?)菌株根瘤的相对固氮率在0.91～1之间。寄主植物对Hup~(?)菌株的吸氢活性有影响。相关分析表明,根瘤的豆血红蛋白与吸氢活性呈负相关。干物质积累与固氮酶活性关系最密切,氢酶活性的影响是次要的。     

紫云英根瘤菌抗药性菌株的获得与初步应用

将根瘤菌培养至对数生长初期,加入药物淘汰,再用含药浓度较高的平板选择,能顺利获得抗药性突变体。经室内及田间试验观察,选出了既有稳定抗药性又保持良好共生固氮能力的抗链霉素菌株SmR52;抗卡那霉素菌株KmR34。根瘤回收试验结果说明：用含药平板检查根瘤榨汁,可以鉴定根瘤是否由抗药性菌株所形成,为研究老区接菌效果提供了有用的工具。了解到有效根瘤菌株之间在结瘤习性上存在竞争性关系。还发现一个根瘤内可以同时存在两个紫云英根瘤菌株,在本试验条件下这种双重感染的根瘤的比例可达14—19％。     

锌对大叶相思-根瘤菌共生固氮体系影响研究

 研究报道了大叶相思(Acacia auriculaeformis)和美丽胡枝子(Lespedeza formosa)两种根瘤菌在Zn2+重金属环境中耐受性以及植物-根瘤菌共生固氮体系在这种环境中的结瘤、固氮和生长变化,讨论了大叶相思在Pb／Zn矿尾矿废弃地作为先锋植物克服定居初期氮素缺乏的可能性。结果表明：大叶相思根瘤菌对Zn2+的耐受性较强,可以忍受＜10.0 mM的Zn2+浓度,Zn2+对它的半致死浓度是7.91 mM。大叶相思在无重金属无菌砂培条件下固氮酶活性为2.71 C2H4 μg·g-1·h-     

银合欢和苏门答腊金合欢根瘤菌的分离和回接

从银合欢和苏门答腊金合欢的根瘤各分离出三个快生型的根瘤菌,对其形态作了初步的观察。这些根瘤菌可能是同一族的,它们对其寄主植物进行回接和互接均能引起银合欢和苏门答腊金合欢结根瘤,互接形成的根瘤形态与寄主植物的根瘤相同;箭舌豌豆和武宁苕子的根瘤菌不能引起银合欢和苏门答腊金合欢植株结根瘤;分离得到的根瘤菌对银合欢和苏门答腊金合欢均有反馈的增益作用,几个生物学指标均比对照的高;在无菌条件下,全氮培养抑制了根瘤菌对寄主植物结瘤,琼脂固体培养的植株根瘤固氮活性比沙培、水培的高。     

茎瘤固氮根瘤菌甲基化受体蛋白Tlp1的功能

【目的】考察茎瘤固氮根瘤菌中趋化基因簇上游的受体蛋白Tlp1编码基因的突变表型,初步探究其功能机理。【方法】利用同源重组和三亲本接合转移的方法构建突变株,在TY培养基中测定生长情况,半固体平板法观察趋化圈,刚果红固体培养基观察胞外多糖和次生代谢产物的分泌,乙炔还原法测定菌株的固氮酶活性。【结果】与野生型菌株相比,tlp1突变株的生长速率没有影响。在以甘油为碳源的L3半固体平板上突变株的趋化圈变小,其回补菌株能部分回补趋化能力。突变株的胞外多糖分泌与野生型没有区别,但其次生代谢产物黑色素出现的时间比野生型稍早。在固氮酶活性测定中,发现突变株酶活性明显比野生型降低,回补菌株能够部分回补。【结论】茎瘤固氮根瘤菌Tlp1蛋白对甘油表现出一定的趋化能力,并且影响细菌的次生代谢产物和固氮能力。     

粪产碱菌nifH启动子与LacZ的融合基因构建及其表达调控

在ｐＲＫ２９０载体上将粪产碱菌固氮酶基因ｎｉｆＨ的启动子与报告基因ＬａｃＺ相融合,获得表达载体ｐＳＫ６,并转导到粪产碱菌Ａ１５０１菌株中,探讨了铵和氧对该启动子的表达调控．结果表明,粪产碱菌ｎｉｆＨ启动子仍受到铵和氧的调节．当铵浓度大于３ｍｍｏｌ／Ｌ时,其表达水平大幅度下降,但铵浓度高达４０ｍｍｏｌ／Ｌ,仍有很低水平表达．而且,带有巴西固氮螺菌ｎｉｆＨ∶ｌａｃＺ的粪产碱菌接合子在高铵条件下（４０ｍｍｏｌ／Ｌ）也有低水平表达．此外,氧对粪产碱菌的ｎｉｆＨ启动子有抑制作用,这在无铵条件下表现最为明显．