诱导紫云英根瘤菌nod基因表达的一些植物因子

利用柱层析,薄层层析和高压液相色谱从紫云英种子中分离并纯化对紫云英根瘤菌ｎｏｄ基因表达有诱导活性的成分,质谱鉴定为柚皮素。１９种类黄酮或非类黄酮化合物对此紫云英根瘤菌结瘤基因表达的诱导活性实验表明,紫云黄根瘤菌的结瘤基因可以应答多种诱导成分,除柚皮素外,还有类黄酮物质毛地黄黄酮,大豆素以及非类黄酮化合物７－羟基香豆素和葫芦巴碱。     

氮源对紫云英根瘤菌nod基因表达的作用

高浓度的硫酸铵阻碍了紫云英根瘤菌诱导紫云英根毛发生典型的根毛变形并明显抑制了紫云英结瘤能力。通过对融合子的β－半乳糖苷酶活性的测定地一步表明高２的硫酸铵对紫云英的结瘤调节基因ｎｏｄＤ２、共同结瘤基因ｎｏｄＡ及ｎｏｄＢＣ的表达有抑制作用而对结瘤调节基因ｎｏｄＤ１的表达无抑制作用。     

氮源对紫云英根瘤菌nod基因表达的作用

高浓度的硫酸铵阻碍了紫云英根瘤菌诱导紫云英根毛发生典型的根毛变形并明显抑制了紫云英结瘤能力。通过对融合子的β-半乳精苷酶活性的测定进一步表明高浓度的硫酸铵对紫云英的结瘤调节基因nodDZ、共同结瘤基因nodA及nodBC的表达有抑制作用而对结瘤调节基因nodD1的表达无抑制作用。     

紫云英根瘤菌结瘤因子的初步研究

最近的研究结果表明,豆科植物与根瘤菌的共生识别是一种双向的信号物质交换过程.首先是豆科植物的根或种子分泌类黄酮物质,诱导根瘤菌的结瘤基因(nod genes)产生结瘤因子(nod factors),分泌到胞外,为植物所接受,从而引发植物某些基因表达,细胞分化,细胞壁形成,最终导致根毛变形等一系列变化.已经测定了几种苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)和豌豆根瘤菌(R.leguminosarum bv.viciae)结瘤因子的分子结构式,它们均属于寡糖胺类物质,在没有根瘤菌存在的条件下,结瘤因子能独立地促使根毛发生变形,这是检测结瘤因子是否存在的重要手段,即根毛变形试验(Root hairdeformation assay,简称Had试验).高浓度的结瘤因子甚至能诱导植物产生空瘤,其组织结构与典型的根瘤相同.     

紫云英根瘤菌结瘤基因的定位研究

以根瘤菌nod ABC基因的结构同源性为依据,对紫云英根瘸菌结瘤基因(nod)进行了定位。结果表明,紫云英根瘤菌菌株7653R的nod基因同时存在于小质粒pR37653Ra和大质粒pRa7653Rb上;S52的nod基因位于小质粒pRa52a上;SR72的nod基因单拷贝位于小质粒pRa72a上,含有部分nod ABC基因的BamHI、HiadIII和Pstl酶切片段分别为22.4kb、11．9kb和2．2kb,EcoRl酶切片段为4．6kb和3．0kb;HR104的nod基因也是单拷贝,仅存在于小质粒PRal04a中,含有部分nod ABC基因的 BaraHI、EcoRL和Pstl酶切片段分别为 22．4kb、9．1kb和2．2kb。     

紫云英根瘤菌的exo与nod基因在宿主结瘤过程中的协同作用

紫云英根瘤菌菌株107经转座子Tn5诱变的胞外多糖合成缺陷型变种(Exo~-),在共生性状方面的改变有四种类型。我们选用了仅在宿主根部形成瘤状突起(Calli)的A类(NA-01,NA-02)、形成无效瘤(Nod~ ,Fix~-)的B类(NA-12)及不结瘤的(Nod~-)D类(NA-14)中的四个突变株分别与消除了共生质粒的Exo~ Nod~-变种(热处理变种及ANU-1116)混合接种紫云英幼苗,观察到与D类变种配合的接种组仍不能结瘤,而与A,B两类变种配合的接种组均诱导宿主产生形态正常的无效根瘤,并且该无效瘤全部被Nod~-变种侵占。说明一个表型仍为Exo~ ,但失去共生质粒的Nod~-变种,可在一个含有该质粒的Exo~-变种的帮助下进入根瘤。这提示共生质粒上的结瘤基因(nod)仅与侵染过程的早期有关,瘤的发育尚需根瘤菌的其他基因,其中包括exo基因的参与。 此外,共生质粒缺失的三个异种根瘤菌突变株分别与紫云英根瘤菌Exo~-变种混合接种时,也都在紫云英根部诱导出无效瘤,并且从瘤中能分离到这三个异种菌。表明在最初的识别作用发生后,植物对共生菌的专一性要求有所降低。     

紫云英根瘤菌共同结瘤基因nodA和nodBC的核苷酸序列

以~(32)p标记的苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)2.3kb nod DNA作探针,从紫云英根瘤菌(Rhizobium huakuii即R. astragali)159基因文库中分离到一株能与探针DNA呈阳性反应的克隆pRaN109。同源DNA-DNA杂交及DNA序列分析表明:pRaN109DNA的9kb EcoRI片段上携带了nodD_1BC基因,pRaN109 NDA的18kb EcoRI片段上携带了nodD_2A基因。共同结瘤基因nodA与nodBC两者相距6.7kb。在nodA基因和nodBC基因的上游都存在有结瘤盒(nod box)。与来自不同种属的菌株所报告的结果相比较,紫云英根瘤菌159中的共同结瘤基因有着明显不同的组合。     

紫云英根瘤菌基因文库的构建及含完整结瘤基因的重组质粒pRaZ15的分离

以紫云英根瘤菌菌株7653R为材料,制备总DNA,经EcoRⅠ限制酶部分酶解,通过10—50％蔗糖梯度离心,分离到20一30 kb的DNA片段。利用能在革兰氏阴性菌中转移和复制的广谱寄主载体——pLAFRl质粒,构建了紫云英根瘤菌基因文库。通过与苜蓿根瘤菌102l菌株中8．7kb的共同结瘤基因(作探针DNA)杂交,从基因文库中分离到紫云英根瘤菌共同结瘤基因片段。以紫云英根瘤菌不结瘤突变株7653R+1(7653R消除共生质粒)为受体、构建的7653R基因文库(E．Coli C600)为供体,通过协助转移质粒pRK2013(LE392)进行三亲交配,在含四环素的根瘤菌台成培养基(sM)上选择接合转移子。将得到的所有接台转移子混合在一起接种植物,通过植物结瘤试验,分离到含紫云英根瘤菌结瘤基因的重组质粒pRaz15。将该质粒用EcoRⅠ完全酶切,得到25kb左右的外源DNA片段,该片段携带完整的结瘤基因簇。     

斜茎黄芪根瘤菌结瘤基因nodA PCR扩增及PCR-RFLP分析

对采自我国北方地区的16株斜茎黄芪根瘤菌代表菌株的共同结瘤基因nodA进行了PCR扩增及PCR-RFLP分析研究。来自Mesorhizobium和Rhizobium系统发育分支的代表菌株都得到了nodA PCR扩增产物;而来自Agrobacterium系统发育分支的代表菌株都没有得到nodA PCR扩增产物。进一步的nodAPCR-RFLP分析结果表明斜茎黄芪根瘤菌具有很大的nodA基因遗传多样性,具有4种不同的16S rDNAPCR-RFLP遗传图谱类型的12株斜茎黄芪根瘤菌具有8种不同的nodA PCR-RFLP遗传图谱类型。但是斜茎黄芪根瘤菌nodA基因遗传多样性随种群而变化,来自M.septentrionale的具有相同的16S rDNA PCR-RFLP遗传图谱类型的4个代表菌株具有4种不同的nodA PCR-RFLP遗传图谱类型;而来自M.tempera-tum的具有相同的16S rDNA PCR-RFLP遗传图谱类型3个代表菌株则具有相同的nodA PCR-RFLP遗传图谱类型。此外,来自不同种的具有不同16S rDNA PCR-RFLP遗传图谱类型的菌株却具有相同的nodA PCR-RFLP遗传图谱类型,说明nodA基因可能在根瘤菌的不同种间发生了水平转移。     

Expression of the Kidney Bean Phenylalanine-Ammonia Lyase Gene in the Hairy Roots of Astragalus sinicus

Using Agrobacterium rhizogenes, Astragalus sinicus plants were transformed with the kidney bean pal5 gene coding for phenylalanine-ammonia lyase (PAL). The hairy root culture thus obtained manifested enhanced PAL activity and lignin content in the cell walls; in addition, the transformed cells differed from the wild-type ones in several electrophysiological indices. In particular, the diffusion component of the total membrane potential of plasmalemma increased in the pal-transformed roots. The authors presume that the volume density of the protein-related negative charge of the cytoplasm increases in the transformed root cells along with changes in the cytoplasmic pH and pCa²⁺, the extent of coupling of these two indices, and the hydraulic conductivity of plasmodesmata.     

Expression of Nodulation Genes of Rhizobium in Azotobacter

Rhizobium meliloti nif nod gene cluster was transferred conjugally to Azotobacter, and the modified Azotobacter showed nodulation and nitrogen fixation on alfalfa plants.     

影响紫云英根瘤菌入侵和根瘤发育的exo基因的克隆及分析

紫云英根瘤菌菌株107的3个胞外多糖缺陷突变株NA－01、02、04不具备诱导宿主植物紫云英结瘤的能力。以NA-01突变位点的DNA片段为探针,从可互补这3个变种的exoR′－11质粒上亚克隆到2．6kb的DNA片段。互补试验表明,2．6kb的片段不仅可纠正突变株的胞外多糖缺陷表型,而且使变种恢复诱导宿主植物形成有效根瘤的能力。2．6kb片段经Tn5定位突变后丧失这种恢复能力,表明该片段带有对应于3个变种的野生型基因。     

用gfp基因标记法研究大豆根瘤菌在大豆根部定殖结瘤情况

采用三亲本杂交的方法,将绿色荧光蛋白基因(gfp)转入高效、抗逆、广适应性的快生大豆根瘤菌Sinorhizobium frediiCCBAU 01287中,获得含gfp基因的转基因菌株CBAU 01287(G);平板传代和共生检测表明:外源质粒在CCBAU 01287中能够自我复制,稳定遗传。进一步研究表明,gfp标记菌CCBAU 01287(G)可用于实时监测根瘤菌在大豆根部的早期定殖情况和定殖密度的测定;标记菌株对大豆的生长及生物量的积累与出发菌株的效果无显著差异。     

一氧化氮对植物细胞基因表达和代谢产物合成的影响机制

一氧化氮(NO)作为一种气体信号分子,在植物体内具有多种生理功能,许多研究逐步揭示了NO在植物发育、新陈代谢和疾病响应等方面的分子机制。内源和外源NO都可以使植物组织或悬浮细胞基因表达发生变化,高通量的基因表达的研究,如转录分析等,为信号网络通路分析提供了有力的证据。我们简要综述了NO的合成途径,并讨论了次生代谢产物及细胞程序性死亡过程中依赖NO调控的相应基因及蛋白的变化,揭示了NO是一种重要的植物信号分子,有较高的研究价值。     

Early interactions between legumes and rhizobia: disclosing complexity in a molecular dialogue

The exchange of chemical signals between soil bacteria (rhizobia) and legumes has been termed a molecular dialogue. As initially conceived in the early 1990s, it involved two main groups of molecules: nod gene-inducing flavonoids from plants and the mitogenic lipochito-oligosaccharide Nod factors of rhizobia. This review considers how subsequent research revealed the existence of a more complex set of interactions, featuring expanded roles for the original participants and contributions from additional plant and bacterial metabolites. Rhizobia respond to chemoattractants and growth-enhancing compounds in root exudates, and several plant nonflavonoids possess nod gene-inducing properties. Expression of non-nod genes is induced by flavonoids; these include encoders of a type I secreted protein and the entire type III, and possibly also type IV, secretion systems. Many other genes and proteins in rhizobia are flavonoid-inducible but their functions are largely unknown. Rhizobia produce far more Nod factor variants than was previously envisaged and their structures can be influenced by the pH of the environment. Other symbiotically active compounds or systems of rhizobia, some of them universally present, are: the surface polysaccharides, quorum-sensing N-acyl homoserine lactones, plant growth-promoting lumichrome and two-component regulatory systems.     

The Rhizobium meliloti region located downstream of the nod box n6 is involved in the specific nodulation of Medicago lupulina

Abstract Six nod box regulatory sequences are present in the Rhizobium meliloti genome. We have analysed the DNA region located downstream of nod box n6, and identified three open reading frames, designated nolQa, nolQb and nolS . LacZ fusions in these ORFs are not induced by classical nod gene inducers, which indicates that their expression either is not under the control of the nod box, or involves another regulatory mechanism acting in conjunction with the NodD/nod box regulatory circuit. Mutations in this n6 locus result in a delay in nodule formation on a particular host, Medicago lupulina . As this region is not strictly conserved among different R. meliloti strains, nolQa, nolQb and nolS may constitute auxiliary nodulation genes, for which the selection pressure is limited to particular host plants.     

盐胁迫下植物基因的表达与基因工程研究进展

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。随着植物分子生物学快速发展,植物耐盐性研究已深入到耐盐相关基因的克隆、基因的结构分析以及基因表达领域。文中就与植物耐盐性密切相关的小分子渗透物质、晚期胚胎发生富集蛋白(LEA)、通道蛋白、盐胁迫相关基因、信号传导基因和转录因子研究作了综述。同时对植物耐盐性研究作了简单的展望。