几种罗汉松属植物根瘤的形态与结构

对分布在广西的几种罗汉松属植物自然结瘤的根瘤形态和显微结构进行了观察。结果表明:几种罗汉松属植物所结的根瘤形态是一致的,均为球形或近球形,直径约1.0～1.5mm。根瘤的组织结构从内向外包括:维管组织、薄壁细胞、侵染细胞和表皮(周皮);侵染细胞与薄壁细胞呈不均匀的相间分布。侵染细胞中所含菌体为细菌。此外还发现细叶罗汉松根瘤的侵染细胞中有变形膨大的细胞核。总体上看,罗汉松属植物根瘤在形态与结构上与豆科植物的根瘤有许多相似之处。     

马桑共生固氮根瘤及其内生放线菌

马桑型非豆科内生放线菌的共生固氮根瘤的含菌组织与桤木型不同。前者为一马蹄形整体,围绕着中柱维管束;后者完全包围中柱,其中含菌细胞和不含菌细胞交错存在或形成分散的含菌细胞组织团。尼泊尔马桑(Coriaria nepalensis Wall.)根瘤的内生放线菌菌丝形态与桤木根瘤的内生菌形态相同,具有一层电子密度很高的单层壁和具有单层壁的横隔膜。菌丝分枝,具有中间体。成熟的含菌细胞内有一围绕着中央液泡的栅栏排列的柱形泡囊,它们是菌丝的顶端细胞,其电子密度比菌丝高。含菌组织的衰老部分有颗粒体,颗粒体有双层壁,内层壁与菌丝的相同,外层壁比内层壁厚数倍,电子密度低。     

The Legume SHR-SCR Module Predetermines Nodule Founder Cell Identity

豆科植物-根瘤菌共生固氮是可持续性农业氮肥的最重要来源。根瘤作为豆科植物共生固氮的一种特化植物侧生器官, 提供了根瘤菌生物固氮必需的微环境, 是根瘤菌的安身之本, 因此, 根瘤的正常发育是实现豆科植物-根瘤菌共生固氮的结构基础。根瘤器官的从头发生主要起始于根瘤菌诱导的根皮层细胞分裂。通常认为豆科植物的根皮层具备有别于非豆科植物根皮层的某种特异属性, 从而响应根瘤菌并与之建立固氮共生, 但长期以来该属性决定的分子机制一直不明确。近日, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)等豆科植物和拟南芥(Arabidopsis thaliana)等非豆科植物为研究对象, 发现豆科植物中保守的SHR-SCR干细胞模块决定了其皮层细胞分裂潜能从而赋予根瘤器官发生的命运。该研究揭示了豆科植物根瘤发育的全新机制, 提供了研究和理解植物-根瘤菌固氮共生进化的重要线索, 对提高豆科作物固氮效率和非豆科作物固氮工程具有重要意义。     

豆科植物SHR-SCR模块——根瘤“奠基细胞”的命运推手

豆科植物-根瘤菌共生固氮是可持续性农业氮肥的最重要来源。根瘤作为豆科植物共生固氮的一种特化植物侧生器官, 提供了根瘤菌生物固氮必需的微环境, 是根瘤菌的安身之本, 因此, 根瘤的正常发育是实现豆科植物-根瘤菌共生固氮的结构基础。根瘤器官的从头发生主要起始于根瘤菌诱导的根皮层细胞分裂。通常认为豆科植物的根皮层具备有别于非豆科植物根皮层的某种特异属性, 从而响应根瘤菌并与之建立固氮共生, 但长期以来该属性决定的分子机制一直不明确。近日, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)等豆科植物和拟南芥(Arabidopsis thaliana)等非豆科植物为研究对象, 发现豆科植物中保守的SHR-SCR干细胞模块决定了其皮层细胞分裂潜能从而赋予根瘤器官发生的命运。该研究揭示了豆科植物根瘤发育的全新机制, 提供了研究和理解植物-根瘤菌固氮共生进化的重要线索, 对提高豆科作物固氮效率和非豆科作物固氮工程具有重要意义。     

非豆科植物与放线菌的共生体——根瘤的发育和结构

非豆科植物和内生放线菌的共生体--放线菌根瘤(Actinorhizas)已在桤木等21属植物中发现^[3,6]。从桤木等属分离的放线菌已定为Frankia属^[4,9,14]。目前已知与放线菌共生结瘤的植物有178种左右,属于被子植物的7目、8科、20属^[2]。放线菌根瘤在形态学和解剖学上与豆科植物根瘤截然不同。     

一种简单有效的非损伤观测根瘤和根系形态的方法

实时观测根瘤及根系形态对于豆科植物研究具有重要意义, 但目前还缺乏一个便于观测根系、高效结瘤、适宜生长且经济实用的豆科植物培养体系。以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)为植物材料, 建立了一种可实时观测根瘤及根系形态的纸袋水培法, 并与其它常用方法进行对比。结果表明, 依赖于石英砂等固体介质栽培蒺藜苜蓿对根瘤和根系形态的实时观测造成障碍, 而水培和喷雾培养等方法的根瘤菌接种效率不高, 且不便观测侧根发育情况。采用纸袋水培法探讨了褪黑素对蒺藜苜蓿根系发育的影响, 发现褪黑素具有降低根瘤形成效率、抑制侧根伸长、增加侧根数目以及增大侧根与主根之间夹角等作用。因此, 纸袋水培法能够高效接种根瘤菌且为实时无损伤观测根瘤及根系形态提供了可能, 是一种适用于豆科植物简单有效的培养方法。     

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.     

一株马桑根瘤内生菌纯培养物的分类鉴定

从尼泊尔马桑(Coriaria nepalensis)根瘤中分离到一株内生菌纯培养物Cs146,它能使生长在半固体琼脂斜面和珍珠岩上的原寄主植物结瘤。该纯培养物具有Frankia属典型的形态和培养特征。在放线菌样的菌丝体上着生有泡囊和孢囊。在28～30℃下均能在液体和固体培养基上缓慢生长。菌丝呈橙黄色,产淡黄色可溶性色素,无气丝。但是,菌株Cs146的生理类型;细胞壁氨基酸组分和全细胞糖型等均与已知弗兰克氏菌有明显差别。因此认为,马桑根瘤内生菌Cs146应为Frankia类群中一个与其他弗兰克氏菌不同的新成员。     

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。     

长年干旱环境对新疆豆科植物根瘤形态结构的影响

对生长在新疆干旱地区的豆科植物苦豆子(Sopara alopecuroides)、新疆黄芪(Astragalus sp.)和新疆野豌豆(Vicia costata)根瘤的形态和结构进行了光学显微镜和电子显微镜观察。根瘤的形态结构受到当地长期干旱环境的影响,根瘤皮层明显地比非干旱区豆科植物根瘤皮层厚。相对厚的皮层为根瘤中心区内的类菌体提供了一个适应范围较大的气体扩散屏障。而在根瘤的中心区,3种豆科植物超微结构差异较大,未发现一种普遍的能与周围干旱生态环境直接相关的根瘤中心区结构特征,表明根瘤皮层结构的改变足以抵御外界干旱的条件。     

蒙自桤木根瘤内生菌的分离培养

从蒙自桤木（Ａｌｎｕｓｎｏｐａｌｅｎｓｉｓ）根瘤中分离得到４株Ｆｒａｎｋｉａ,对其进行了形态学研究,并对Ａｎ１２菌株进行了生长曲线测定,结果表明从蒙自桤木根瘤中分离Ｆｒａｎｋｉａ,除所采用的培养基和方法外,宿主植物所处的生长状态也可能是一个影响分离成败的重要因素;“Ｓ”培养基是一种较为理想的分离培养基;在离体条件下,Ｆｒａｎｋｉａ生长缓慢,约１０ｄ左右达到其生长的稳定期。     

尼泊尔马桑根瘤内生菌纯培养物的质粒检测

采用胶内裂解法快速检测了21株马桑根瘤内生菌纯培养物和4株弗兰克氏菌参考菌株的质粒,其中有5株马桑分离菌株和1株参考菌株含有质粒。除马桑菌株和参考菌株各有1株携带2个质粒外,其它菌株均只含有1个质粒。这些质粒的分子量约为13～20kb。根据所含质粒的大小和数目,将21株马桑分离菌株划分成4个质粒类群。实验还对菌丝体生长,细胞酶解和裂解等条件对质粒检测效果的影响进行了探讨。     

Identification of atypical Frankia strains by fatty acid analysis

Abstract: Ineffective, non-infective actinomycetous isolates obtained from actinorhizal nodules of Coriaria nepalensis and Datisca cannabina were identified as Frankia using whole cell fatty acid analysis. The isolates exhibited fatty-acid patterns very similar to those of confirmed Frankia strains from other host plants ( Alnus, Casuarina, Colletia, Comptonia, Elaeagnus and Hippophae ). All Frankia strains, including Coriaria and Datisca isolates, showed fatty-acid profiles very distinct from those of other actinomycetes used as controls ( Actinomyces, Geodermatophilus, Nocardia, Mycobacterium and Streptomyces ). For the genus Frankia , a characteristic pattern of five fatty acids (15:0; 15:1; 16:0 iso; 17:0 and 17:1) was found. These fatty acids comprised 75% or more of the total content. All Frankia strains could be placed into three subgroups. Coriaria isolates were found in the largest subgroup which contained most Frankia strains from other hosts while ineffective strains from Alnus, Elaeagnus and Datisca were distributed in all three subgroups of Frankia .     

云南野生稻叶茎根组织结构特性的比较研究

采用徒手切片法对云南3种野生稻和栽培稻的叶片、茎秆及根的组织结构进行比较研究,以明确野生稻的内部结构,为进一步揭示其结构与云南野生稻的生长势旺盛、营养吸收能力强、抗某些病虫害能力强的关系奠定基础。结果表明,(1)云南野生稻与栽培稻叶片主脉、茎秆及根的组织结构差异显著,其中景洪疣粒野生稻、景洪药用野生稻与栽培稻的差异最明显。(2)在叶主脉结构中,景洪疣粒野生稻无气腔结构,维管束数量少、面积小;景洪药用野生稻、3个普通野生稻材料存在多个维管束和气腔结构,维管束、束内导管直径及气腔面积较栽培稻大,而栽培稻中的气腔均为2个。(3)在茎秆结构方面,景洪疣粒野生稻茎秆最小,维管束数量最少,其茎壁内的维管束排列方式与栽培稻不同;景洪药用野生稻和普通野生稻茎秆及茎壁较栽培稻粗厚,维管束数量也较栽培稻多,普通野生稻的茎壁中有通气组织。(4)在根的组织结构中,3种野生稻的导管数量较多,导管直径及中柱面积较栽培稻大,外皮层出现了具有凯氏带功能的凯氏点等。     

尼泊尔马桑放线菌共生固氮根瘤的感染和发育

弗兰克氏放线菌通过感染尼泊尔马桑的根毛侵入根的皮层细胞。由于内生菌侵入的刺激,部分皮层细胞分裂和增大,产生前根瘤原基。根瘤原基分裂、分化,形成初生根瘤瘤片。瘤片顶端分生组织不断双叉分枝,发育,并伴随着内生菌感染的寄主细胞,产生多次双叉分枝的珊瑚状根瘤。观察瘤片的横切面,含菌组织是一个马蹄形的致密整体,不完全地包围着稍偏的中柱。观察瘤片的纵切面,可将其划分为6个区域,即顶端分生组织,未感染皮层细胞组织、新感染含菌组织、成熟含菌组织、衰老含菌组织和中柱及其外围数层富含淀粉粒的皮层细胞。     

Histological Responses of Four Leguminous Crops Infected with Meloidogyne incognita

Histological responses to Meloidogyne incognita infection in Rhizobium nodules of clover, horsebean, lupine, and pea were investigated. The formation of giant cells in vascular bundles of nodules and roots, and the basal connection of the nodule, were usually associated with abnormal xylem and/or deformed xylem strands. However, giant cells did not disturb or prevent the development of nodular tissues. Areas in which galls formed, wall thickness of giant cells, and number of giant cells around the nematode head varied with plant species. Ranking by gall size and giant-cell wall thickness was horsebean > lupine and pea > clover. The multinucleate condition in giant cells resulted from repeated mitoses without subsequent cytokinesis. The resulting nuclei agglomerated in irregularly shaped masses in some giant cells.     

沱江流域亚热带次生植被生物量及其模型

 本文采用标准地法、标准木及回归分析法(乔木)和样方收获法(灌木和草本)研究了沱江流域清水河支流次生植被生物量及其分配规律,并从生物量协调性角度探讨了主要树种的适宜性。 1．应用11种回归模型研究沱江流域主要次生植被类型优势种生物量与胸径或材积因子的关系,表明以y＝aXb模型相关性最好,应用性强,其相关系数范围在0.946～0.999。 2. 不同群落类型地上部分生物量的大小排序为柏木、栓皮栎林>桤木、柏木林>柏木林>铁仔、黄荆灌丛>马桑灌草丛,其地上部分生物量分别为95.721、77.546、38.719、11.969和4.073t·hm-2。另外两类墨西哥柏林的地上部分生物量分别为21.065和16.810t·hm-2。 3．乡土树种和墨西哥柏根桩及粗根的生物量占各自总根量的比例分别为80.42％和62.09％,其地下部分生物量占各自总生物量的比例分别为23.89％和7.44％,占各自地上部分生物量的比例分别为17.67％和6.9％,表明引入沱江流域的墨西哥柏地上部分和地下部分生物量的不协调,存在潜在的易倒趋势。 4．对比分析和评价了主要次生植被类型及树种生物量分配及垂直结构,生产潜力和防护效能,提出较高演替阶段的群落为该区域多功能的优化模式。     

Genetic diversity of Datisca cannabina-compatible Frankia strains as determined by sequence analysis of the PCR-amplified 16S rRNA gene.

The presence of Frankia strains in soil samples collected from northern areas of Pakistan was detected by inoculating Coriaria nepalensis and Datisca cannabina plants. The abundance of compatible Frankia strains in some areas was indicated by profuse nodulation of the host plants, whereas soil samples from other localities failed to result in nodulation. An oligonucleotide probe (COR/DAT) directed against the 16S rRNA gene of the endophytes of Coriaria and Datisca spp. that did not cross-react with the RNA gene of Frankia strains isolated from other hosts was developed. Genetic diversity among Frankia strains nodulating D. cannabina was determined by sequence analysis of the partial 16S rRNA gene amplified from nodules induced by soil samples from different localities by PCR. Four types of Frankia sequences and one non-Frankia sequence were detected by hybridization with a Frankia genus probe and the COR/DAT probe as well as by sequence analysis of the cloned PCR products.     

Amplification of 16S rRNA genes from Frankia strains in root nodules of Ceanothus griseus, Coriaria arborea, Coriaria plumosa, Discaria toumatou, and Purshia tridentata.

To study the global diversity of plant-symbiotic nitrogen-fixing Frankia strains, a rapid method was used to isolate DNA from these actinomycetes in root nodules. The procedure used involved dissecting the symbiont from nodule lobes; ascorbic acid was used to maintain plant phenolic compounds in the reduced state. Genes for the small-subunit rRNA (16S ribosomal DNA) were amplified by the PCR, and the amplicons were cycle sequenced. Less than 1 mg (fresh weight) of nodule tissue and fewer than 10 vesicle clusters could serve as the starting material for template preparation. Partial sequences were obtained from symbionts residing in nodules from Ceanothus griseus, Coriaria arborea, Coriaria plumosa, Discaria toumatou, and Purshia tridentata. The sequences obtained from Ceonothus griseus and P. tridentata nodules were identical to the sequence previously reported for the endophyte of Dryas drummondii. The sequences from Frankia strains in Coriaria arborea and Coriaria plumosa nodules were identical to one another and indicate a separate lineage for these strains. The Frankia strains in Discaria toumatou nodules yielded a unique sequence that places them in a lineage close to bacteria that infect members of the Elaeagnaceae.