马铃薯根系分泌物及酚酸类物质对萎缩芽孢杆菌促生菌株QHZ3趋化成膜的介导作用

【背景】根系分泌物介导的微生物趋化成膜是根际促生菌在根际定殖及功能发挥的重要前提,深入了解该过程对理解菌株定殖机制具有重要意义。【目的】探明马铃薯根系分泌物中使萎缩芽孢杆菌促生菌株QHZ3在根际趋化成膜的信号物质。【方法】通过高效液相色谱鉴定马铃薯根系分泌物中的主要酚酸类物质,采用半固体平板法与类毛细管法比较马铃薯根系分泌物和不同酚酸类物质对促生菌株QHZ3趋化作用,并通过结晶紫染色法观察马铃薯根系分泌物和不同酚酸类物质对菌株QHZ3生物膜形成的影响。【结果】马铃薯根系分泌物中的酚酸类物质主要包括富马酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸和肉桂酸。半固体平板法结果显示,马铃薯根系分泌物和4种酚酸对菌株QHZ3均具有趋化作用,富马酸的趋化作用最强;类毛细管定量试验结果表明,不同浓度酚酸对菌株QHZ3的趋化作用不同,中高等浓度的富马酸(25-100μmol/L)和低浓度的阿魏酸(10μmol/L)对菌株QHZ3的趋化作用最强;结晶紫染色法结果表明,120-240μg/mL马铃薯根系分泌物和50-75μmol/L富马酸及100μmol/L对羟基苯甲酸可显著促进菌株QHZ3生物膜的形成,而阿魏酸和肉桂酸对菌株的生物膜形成没有显著影响。【结论】根系分泌物和酚酸均可介导菌株QHZ3在马铃薯根际趋化成膜,但4种酚酸的作用不同,富马酸和阿魏酸对菌株的趋化作用显著,富马酸和对羟基苯甲酸则是对菌株生物膜的形成具有显著影响。     

海洋细菌L_1-9双抗菌株的定殖能力及其对黄瓜枯萎病的防治作用

采用抗生素标记法,对海洋多黏类芽孢杆菌L1-9菌株进行标记,抗性菌株L1-9Str,rif对链霉素和利福平的抗性浓度分别为160μg/m L和20μg/m L。双抗菌株L1-9Str,rif的抑菌特性及其对链霉素和利福平的抗性经多次传代仍比较稳定。盆栽试验表明,该双抗菌株能在黄瓜根部土壤及根组织、茎基部、子叶和真叶组织中定殖。菌株L1-9Str,rif在黄瓜外根际、根际和根表土壤及黄瓜组织中的定殖动态基本一致,初期黄瓜组织中L1-9Str,rif菌量较少,随着时间的延长,菌量逐渐增加,达到高峰后逐渐减少。菌株L1-9Str,rif在根表土壤中菌量最多(1.76×109 CFU/g),其次是根际土壤,外根际土壤中菌量较少;在黄瓜组织中,菌株L1-9Str,rif其在子叶中的定殖能力最强(5.63×104 CFU/g),其次是根和茎基部(0-2 cm);调查至第26 d时在根部土壤中的含菌量仍保持在稳定的水平,其中根表土壤中含菌量最高(2.41×107 CFU/g),在黄瓜组织样品中,子叶中的含菌量最高(4.15×104 CFU/g);温室防病实验结果表明,菌株L1-9和L1-9Str,rif菌株对黄瓜枯萎病具有良好的防治效果,不同时期防效均达70%以上。上述结果表明来自海洋的多黏类芽孢杆菌L1-9菌株能在黄瓜根部土壤及幼苗组织中定殖,是一株有潜力的黄瓜枯萎病生防菌株。     

无色杆菌77的基因组构成及其趋化和耐药特性北大核心CSCD

无色杆菌77(Achromobacter sp.77)是黄瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cucumerinum,Foc)菌丝际优势细菌,可随Foc菌丝迁移且状态活跃。为明确菌株77在Foc菌丝际的定殖机理,本研究在分析菌株77全基因组构成基础上,研究了其趋化特性和耐药性。Illumina Hiseq+PacBio测序分析表明,菌株77基因组全长5 868 070 bp,仅含1条染色体,GC含量为65.89%。在KEGG、COG和GO数据库分别注释到2 696、4 862和4 212个基因。菌株77基因组中含mcp、che、mot等重要趋化基因;通过CARD数据库注释,发现含有drr、emr等抗生素耐药外排泵基因、抗生素耐药基因簇以及多种抗生素的抗性基因。抗生素敏感性实验表明,菌株77对浓度低于300 μg/mL的氯霉素、卡那霉素、氨苄青霉素以及浓度低于50 μg/mL的四环素均有抗性,是一株多重耐药菌株。采用改良的游动平板法测定菌株77的趋化特性,结果表明,菌株77对1 mmol/L对羟基苯乙酸、水杨酸、α-酮戊二酸、延胡索酸、琥珀酸、苹果酸等多种根分泌物和真菌分泌物组分具有明显的趋化响应;0.5 mmol/L的上述化合物和0.5-1 mmol/L的镰刀菌酸可促进菌株77的生长。上述研究结果说明菌株77对根分泌物或真菌分泌物具有趋化和利用能力,是连作条件下无色杆菌属细菌在枯萎病菌菌丝际丰度升高的重要原因。     

土壤有益细菌在植物根际竞争定殖的影响因素

在土壤有益微生物应用于生物肥料、生物杀虫剂、植物生长刺激剂和生物处理剂的过程中,根际定殖具有重要作用。细菌在植物根际定殖是一个比较复杂的过程,影响定殖能力的因素也是复杂多样的。本文综述了参与根部竞争定殖的生物因素,包括受细菌遗传控制的某些特性如鞭毛/运动性、趋化性、多糖、位点特异重组酶/菌落阶段变异、NADH脱氢酶,植物根的分泌物和植物种类等;影响微生物根际定殖的非生物因素如土壤类型、土壤特性和土壤温度等,探讨了影响微生物根际定殖的主要研究方向。     

植物根际促生细菌定殖研究进展

植物促生菌(plant grwth-promoting bacterium,PGPB)因可有效抑制根际病原菌,促进植物生长,增加作物产量等作用,在农业生产领域展现出巨大前景。以了解植物根际促生细菌的种类,理解定殖相关的促生机制为目的,展示了根际细菌的定殖过程及影响细菌在根部定殖的因素,通过抗生素标记、免疫学方法、外源基因标记等方法进行定殖微生物的检测,以高通量测序技术在根际定殖中的广泛应用为结果,得出结论应从遗传水平上对菌株进行解读,获得植物根际土壤微生物群落多样性,功能基因等研究,这项工作对预测根际促生细菌与植物的交互作用,生物菌剂的田间应用有重要意义,应是植物根际促生细菌今后的研究方向。     

luxAB基因标记的K2116L菌株在棉花根际中的定殖

采用三亲本杂交法将发光酶luxAB基因转移进棉花根际促生菌芽胞杆菌K2116菌株中,获得标记菌株K2116L.标记菌株连续传代15次均未发生质粒丢失现象,表明标记菌株具有较好的遗传稳定性;K2116L菌株的生长及其释钾能力未受到标记质粒的影响.K2116L菌株在灭菌和非灭菌的黄褐土、黄潮土和红壤3种土壤中均能长期存活;在灭菌土壤中的数量稍高于非灭菌土壤;在3种土壤中的数量依次为:黄褐土＞黄潮土＞红壤;在不同土壤中,K2116L菌株具有与土著菌株进行空间和营养竞争的能力.采用根盒试验追踪标记菌株在棉花根部的定殖动态,棉花播种12d时标记菌株在0～2、2～4 cm深度根际土壤定殖密度达到最大;18 d时在4 cm以下的深度达到最高水平.棉花播种18 d时标记菌株在所有深度的根表均达到最高定殖水平,0～2 cm根段定殖密度为1.76×106cfu·g-1,8cm以下根段达到1.6×105cfu·g-1.补充营养后,根际和根表标记的菌株数量均有明显上升.试验数据显示,随着根的生长标记菌株不断向根尖方向扩散.     

巨大芽胞杆菌luxAB标记菌株的根际定殖研究

通过三亲本杂交方法成功地用发光酶基因luxAB标记巨大芽胞杆菌ATCC14581,所获得的标记菌株ATCC14581-L在不同的条件下能稳定发光.将该标记菌株制成微生物接种剂,并利用土壤微缩系统将其接种小麦进一步研究它在小麦根际的定殖动态和散布规律.结果发现,ATCC14581-L在灭菌土壤中的定殖水平高于不灭菌土壤,在垂直方向上主要的定殖在0～7cm根段间,且随深度增加而降低.ATCC14581-L在小麦种后第7d之前就已达到最高定殖水平,在初始接种量为3.40×107cfu/g根情况下,第7d时灭菌土壤处理的根际菌数为2.54×105cfu/g根,而不灭菌土壤的根际菌数为8.87×104cfu/g根;随着时间的增长,定殖数量明显降低.     

外源基因标记的紫云英根瘤菌在水稻根部的定殖研究

前期研究中已证实紫云英根瘤菌(Rhizobium astragalus)JS5A16菌株对水稻生长有一定的促生作用,利用gusA基因标记的JS5A16菌株(编号为JS5A16G)接种水稻种子并检测其在水稻(汕优63)生长初期的根固定殖动态及分布。结果表明菌株JS5A16G在水稻出苗后2d根固定殖密度大量增加,第4天达到最大值16d后趋于稳定。将水稻根表面灭菌后,检测菌株JS5A16G在根内的定殖情况,发现在“汕优63”出苗后2d检测不出菌株JS5A16G,第4天可检测出。根部直接染色显示,菌株JS5A16G在根部的分布并不均匀,主要是在根系的某些部位形成微菌落。同时利用luxAB发光酶基因标记紫云英根瘤菌JS5A16菌株(编号为JS5A16L)研究其在不同品种水稻根部的定殖动态。结果表明,菌株JS5A6L在不同水稻品种“汕优63”、“汕优64”和“马协l18—2”根部的定殖密度不同且可以进入不同水稻品种的根内。在整个水稻生长期内菌株JS5A16L在“汕优64”根部的定殖密度明显高于其在“汕优63”根部的定殖密度,在“马协ll8—2”的定殖密度与其在“汕优63”、“汕优64”根部相比没有显著差异。但菌株JS5A16L在不同水稻根部的定殖动态相似,数量均在水稻生长到60-75d时(即水稻的孕穗期)达到最高值。     

趋化信号转导基因cheA突变对Pseudomonas putida DLL-1甲基对硫磷的趋化性及原位降解的影响

Pseudomonas putida DLL-1是一株甲基对硫磷(MP)高效降解菌株,同时对MP具有趋化性。cheA基因是菌株趋化信号转导过程中负责编码组氨酸激酶的基因,为了研究菌株趋化性在农药原位降解中的作用,通过基因打靶的方式使P.putida DLL-1染色体上单拷贝的cheA基因失活,成功地获得了MP的趋化突变株P.putida DAK,突变株与野生菌株生长能力没有显著差异。通过土壤盆钵试验(MP浓度为50mg/kg),发现在灭菌与未灭菌土壤中趋化突变株对MP的降解能力低于原始出发菌株DLL-1约20%~30%,说明菌株DLL-1趋化性的丧失会减慢其对农药的降解,趋化性在农药的原位降解过程中发挥重要作用。     

两株PGPR菌株的花生定殖及对根际细菌群落结构的影响北大核心CSCD

为探讨2株根际促生菌耐酪氨酸束村氏菌P9和吡咯伯克霍尔德氏菌P10对花生的促生机制。利用GFP及利福平对2个菌株进行标记、结合扫描电镜观察,追踪了2株PGPR菌株在花生组织中的定殖动态;并通过16S rRNA全长测序对菌株接种花生根际土壤的细菌多样性进行分析。结果表明,利福平标记的P9和P10菌株具有良好的遗传稳定性,其生长和促生特性与原始菌株基本一致。GFP标记菌株可在花生的根尖及其分生区定殖;利福平标记菌株可稳定定殖在土壤及花生的根、茎部,且接菌30 d后定殖数仍保持在10CFU/g数量级。与未接菌植株根际土壤相比,P9、P10及混合菌株接种组的细菌群落相似性更高;接菌组的Flavihumibacter、unidentified_Rhizobiaceae的相对丰度显著增加,芽孢杆菌属、链霉菌属等的丰度较CK有不同程度增加,溶杆菌属、无色杆菌属及假黄单胞菌属等的丰度降低。2株PGPR菌株均可通过直接定殖在植株组织中、间接影响土壤细菌群落结构而发挥对花生的促生作用,混合菌株接种效果更优。研究结果明析了2株促生菌的促生机制,并为菌株的应用提供了科学依据。     

巨大芽胞杆菌luxAB标记菌株的根际定殖研究

通过三亲本杂交方法成功地用发光酶基因luxAB标记巨大芽胞杆菌ATCC1 4581 ,所获得的标记菌株ATCC1 45 81 L在不同的条件下能稳定发光。将该标记菌株制成微生物接种剂 ,并利用土壤微缩系统将其接种小麦进一步研究它在小麦根际的定殖动态和散布规律。结果发现 ,ATCC1 45 81 L在灭菌土壤中的定殖水平高于不灭菌土壤 ,在垂直方向上主要的定殖在 0～ 7cm根段间 ,且随深度增加而降低。ATCC1 45 81 L在小麦种后第 7d之前就已达到最高定殖水平 ,在初始接种量为 3     

生防菌AS818抗药性标记株在大豆根际定殖

通过₆₀Co 射线 (1 .0× 1 0 ⁴ rad)对生防菌株链霉菌AS81 8孢子悬液 (1 0 6/mL)进行诱变 ,得到抗链霉素 (>5 0μg/mL)突变株 5株。经诱导 ,RL 4抗链霉素水平达到 1 0 0μg/mL。标记株RL 4在 1 %水琼脂 (WA)和无菌土中培养的大豆根际定殖趋势有所不同。RL 4在1 %WA培养的大豆根表的定殖量呈逐步上升趋势。无菌土中种植的大豆根际和根表的检测表明 :RL 4可在无菌土中大豆根际短期定殖 ,在根际第 1     

田菁根瘤菌YIC4027可溶性趋化受体Tlp1的功能鉴定

【目的】初步探究田菁根瘤菌Sinorhizobium alkalisoli YIC4027中唯一含有PAS结构域可溶性趋化受体Tlp1的功能机理。【方法】本研究基于Red重组系统以及三亲接合技术进行缺失突变株的构建。对野生型和突变株的生长情况、趋化能力、趋氧性、细胞凝结、生物膜的形成、胞外多糖产量、在宿主根表的定殖及竞争性结瘤等表型进行了测定。【结果】与野生型相比,突变株的生长不受影响,趋化和趋氧能力降低,在宿主根表的定殖及竞争性结瘤能力降低,而细胞凝结能力、生物膜形成以及胞外多糖产生能力等均有所提高【。结论】本研究首次证实了S. alkalisoli YIC4027中可溶性趋化受体Tlp1影响细胞的趋化运动。     

生防菌AS818抗药性标记标在大豆根限定殖

通过60Coγ-射线(1.0×104rad)对生防菌株链霉菌AS818孢子悬液(106/mL)进行诱变,得到抗链霉素(＞50μg/mL)突变株5株.经诱导,RL-4抗链霉素水平达到10μg/mL.标记株RL-4在1%水琼脂(WA)和无菌土中培养的大豆根际定殖趋势有所不同.RL-4在1%WA培养的大豆根表的定殖量呈逐步上升趋势.无菌土中种植的大豆根际和根表的检测表明RL-4可在无菌土中大豆根际短期定殖,在根际第1周数量降低了100倍,以后数量开始逐渐上升,第3周达到高峰,数量比第1周增加了3个数量级,但在第4周其数量又开始下降;在根表RL-4数量逐步下降,到第4周已检测不到RL-4的存在.组织印记法检测发现标记株RL-4可以在无菌培养的大豆根表定殖并沿根分布,但却不能定殖于根内.     

趋化信号转导基因cheA突变对Pseudomonas putida DLL-1甲基对硫磷的趋化性及原位降解的影响

Pseudomonas putida DLL-1是一株甲基对硫磷(MP)高效降解菌株,同时对MP具有趋化性。cheA基因是菌株趋化信号转导过程中负责编码组氨酸激酶的基因,为了研究菌株趋化性在农药原位降解中的作用,通过基因打靶的方式使P.putida DLL-1染色体上单拷贝的cheA基因失活,成功地获得了MP的趋化突变株P.putida DAK,突变株与野生菌株生长能力没有显著差异。通过土壤盆钵试验(MP浓度为50mg/kg),发现在灭菌与未灭菌土壤中趋化突变株对MP的降解能力低于原始出发菌株DLL-1约20%~30%,说明菌株DLL-1趋化性的丧失会减慢其对农药的降解,趋化性在农药的原位降解过程中发挥重要作用。     

细菌趋化信号通路中的磷酸酯酶CheZ

细菌通过趋化系统获得在复杂环境中的生存优势。趋化性在细菌致病性、病菌定殖、固氮细菌与宿主共生、植物与微生物互作等方面有重要的作用。作为趋化信号适应中不可或缺的调节蛋白,对CheZ的深入研究具有重要意义。本文主要对CheZ的结构、作用机制、功能调节、蛋白定位以及进化地位等方面的研究现状进行了综述,旨在为其它细菌中趋化系统的研究提供有益参考。     

硅酸盐细菌NBT菌株在小麦根际定殖的初步研究

对硅酸盐细菌NBT菌株进行了耐药性标记,得到稳定的链霉素抗性标记菌NBT菌株,采用选择性培养基分离计数,通过琼脂平板和盆栽试验,研究了标记菌NBT在小麦根际的定殖动态及影响因素。结果表明,在灭菌土盆栽中,播种后9d左右NBT菌株在小麦根际的定殖水平达最高(1．4×10^8cfu·g^-1根土),播种后54d左右趋向稳定,NBT菌株细胞数量为2．4×10^3cfu·g^-1根土;未灭菌土盆栽中,播种后9d左右NBT菌株的定殖水平达最高(3．8×10^8cfu·g^-1根土),60d左右趋向稳定,菌数为3．1×10^3cfu·g^-1根土,牛物和非牛物因素对NBT菌株定殖小麦根系有影响。     

精噁唑禾草灵降解菌株Rhodococcus sp.DSB-1分离鉴定、降解机制及其应用研究

【目的】分离并鉴定精噁唑禾草灵高效降解菌株,为开发高效降解菌剂,强化精噁唑禾草灵原位修复,保证黄瓜产品安全提供菌株资源和理论依据。【方法】利用富集培养的方法分离降解菌株,并通过形态学、生理生化特征和16S rRNA基因进化分析进行鉴定;HPLC/MS鉴定菌株降解精噁唑禾草灵的中间产物,采用鸟枪法建库克隆降解过程中关键的水解酶基因,并进行异源表达,利用Michaelis-Menten双倒数曲线图测定酶动力学参数;通过正交试验确定菌株液态发酵参数,并通过对黄瓜灌根接种的方式,研究降解菌株对黄瓜根际土壤中精噁唑禾草灵的降解以及甘露醇对降解效率的强化作用。【结果】Rhodococcus sp. DSB-1在24 h内能将100 mg/L精噁唑禾草灵完全转化为精噁唑禾草灵酸,降解最适温度和pH分别为30℃和8.0。克隆得到一个精噁唑禾草灵水解酶基因,命名为pepE。水解酶PepE对精噁唑禾草灵的K_m为28.2μmol/L,k_(cat)/K_m为11.0 L/(μmol·s)。在发酵温度30℃、通气量1:0.4、搅拌速度200 r/min、培养时间48 h条件下,液态发酵所得菌剂对精噁唑禾草灵的降解效率最高。投加至黄瓜根际的菌株DSB-1可以在黄瓜根系定殖,12d内完全降解黄瓜根际环境中10mg/kg的精噁唑禾草灵。此外还发现添加甘露醇可强化菌株的修复能力,降解效率相对于未添加的处理提高14.8%。【结论】菌株DSB-1具有原位修复精噁唑禾草灵污染土壤的潜力。     

凤眼莲根分泌物氨基酸组分对根际肠杆菌属F2细菌的趋化作用

凤眼莲(Eichhornia crassipes)的根分泌物中含有Met等多种氨基酸,其中Met、GABA、Gly、Ala、Asp、Ser、Val和Leu(10^-7～10^-2mol·L^-1)均对凤眼莲的根际肠杆菌属F₂(Enterobacter sp.F₂)细菌有强烈的正趋化作用;Glu、Thr和His(10^-7～10^-3mol·L^-1)也对该菌有一定的正趋化作用;而Lys、Cys、Arg、Tyr、Pro、Asn、Gln、Ile、Phe和Typ则对该菌表现出一定的负趋化作用.对细菌的正趋化作用存在一个趋化物的最适浓度范围.具有正趋化作用的氨基酸在凤眼莲根际的浓度都较高,而具有负趋化作用的浓度则较低,这正是凤眼莲与该根际细菌结合为根际微生态系统的原因之一.     

LuxAB标记荧光假单胞菌的菜心根际定殖研究

目的:利用三亲本杂交方法将luxAB发光酶基因标记至荧光假单胞菌PF20001上,所获得的标记菌株PF20001-Lux能稳定发光。将该标记菌株制成微生物制剂,接种菜心进一步研究它在菜心根际的定殖动态和散布规律。方法:利用三亲本杂交方法将luxAB发光酶基因标记至荧光假单胞菌PF20001上,将该菌施与菜心生长土壤中,通过接合子发光检测及发光菌落的平板计数来分析荧光假单胞菌在菜心根际的定殖分布情况。结果:PF20001-Lux在根系周围的土壤中的有一定的定殖率,在根内主要定殖在3～4cm根内。PF20001-Lux在菜心种植后7d前就达到最高定殖水平达3.8×105CFU/g,随后逐渐下降。结论:PF20001-lux在菜心根际具备良好的适应能力。