中华苜蓿根瘤菌噬菌体的分离及主要壳蛋白基因g23的系统进化分析

【目的】揭示苜蓿根瘤菌噬菌体的形态学特征及主要壳蛋白g23基因的分布地位,为根瘤菌噬菌体的生态学研究提供数据支持。【方法】以中华苜蓿根瘤菌(Sinorhizobium meliloti USDA1002T)为宿主,采用双层平板法分离土壤环境中的苜蓿根瘤菌噬菌体,利用电子显微镜观察纯化的噬菌体形态特征;提取噬菌体DNA,PCR扩增编码噬菌体壳蛋白的g23基因,构建系统进化树,以形态学鉴定和分子生物学相结合的方法,明确分离获得的苜蓿根瘤菌噬菌体g23基因的系统进化地位。【结果】分离获得了3株噬菌体,头部均呈二十面体,直径大小为81–86 nm,尾部有收缩尾鞘,长度大约为54–70 nm。克隆测序结果显示,获得的3株噬菌体g23基因株间相似度较高,但与可培养的Exo T-、Schizo T-、T-、Pseudo T-evens相似度较低。系统进化分析表明,获得的3株噬菌体不隶属于目前已划分的不同环境噬菌体g23基因的分类类群中。【结论】3株噬菌体均属于肌尾噬菌体科的裂性噬菌体,与目前获得的所有噬菌体g23基因相似性较低,属于新的侵染中华苜蓿根瘤菌的噬菌体株。     

蒺藜苜蓿株高控制基因COSTIN的克隆及功能研究

株高是影响植物株型建成的重要农艺性状之一,直接决定作物的倒伏性和生物产量,但目前关于苜蓿等豆科牧草株高性状形成的分子调控机制尚不清楚。通过定向筛选豆科模式植物蒺藜苜蓿Tnt1逆转座子插入突变体库,分离鉴定了一个蒺藜苜蓿矮化突变体compact stalk internodes(costin),该突变体的矮化表型是由于茎节伸长受到抑制所致。通过基因表型连锁分析成功克隆了COSTIN基因,该基因编码一个钙离子交换蛋白,与拟南芥的CALCIUM EXCHANGER 7(CAX7) 基因高度同源。qRT-PCR检测发现COSTIN基因在茎、叶和果荚等组织中有较高的表达。进一步研究发现在costin突变体中赤霉素合成途径关键基因MtCPS、MtKAO1、MtGA20ox4、MtGA20ox7和MtGA3ox1表达下调;外施赤霉素GA3可以恢复costin突变体的矮化表型。上述研究表明COSTIN基因通过影响植物激素赤霉素的生物合成来调控蒺藜苜蓿的茎节伸长。     

纯培养下拟茎点霉分生孢子的形成及意义

以18种共23个拟茎点霉菌株为材料,比较了在25℃、12h光照(40w日光灯)/d条件下不同培养基上甲、乙型分生孢子的形成情况。结果表明,苜蓿煎汁+Czapek培养基能促使多数拟茎点霉菌株形成甲、乙两型分生孢子,其形态及大小也与自然寄主上的相一致。根据纯培养获得的形态特征对原始描述缺乙型分生孢子特征记载的Phomopsis durionis, homopsis sterculicola, Phomopsis macadamii, Phomopsis lucumicola和Phomopsis tinea进行了补充描述。     

苜蓿中华根瘤菌与耐盐有关DNA片段的亚克隆和测序分析

将苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)042B与耐盐有关的4kb ClaⅠ DNA片段克隆在pML122上,用HindⅢ酶切下其2.4kb DNA片段,回收后与pBBR1\|MCS2连接,然后转化大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α,筛选到转化子GS2〖DK〗。将残留在pML122上16kb ClaⅠ\|HindⅢ DNA片段连同质粒一起回收,让其自连,转化大肠杆菌S17-1,得到转化子GS0。以GS0为供体,042B的盐敏感突变株GZ17为受体,进行二亲本杂交,没有得到接合子。以GS2为供体,GZ17为受体,在辅助质粒pRK2013的协助下,进行三亲本杂交,筛选到接合子GG2,获得2.4kb HindⅢ与耐盐有关的DNA片段。将此片段连接到测序载体pGEM\|7Zf(+)上进行测序。测序结果表明,该24kb HindⅢ DNA片段含有3个开放阅读框(ORF)。在此基础上再一次亚克隆,获得19kb与耐盐有关的DNA片段。     

不同载体和农杆菌对苜蓿瞬时表达影响的研究

苜蓿(Medicago sativa)是重要的牧草类植物,为了在苜蓿中有效地实现外源基因的瞬时表达,该研究以绿色荧光蛋白(GFP)作为报告基因,以本氏烟草(Nicotiana benthamiana)作为对比,研究了2种不同的表达载体(非复制型载体和基于菜豆黄矮病毒的复制型载体)、2种不同类型的根癌农杆菌菌株(Agrobacterium tumefaciens)(LBA4404和EHA105)对苜蓿叶片瞬时表达水平的影响。结果表明,LBA4404与复制型载体的组合(revector/LBA4404)可在苜蓿叶片中有效地实现GFP的瞬时表达。进一步地,研究了re-vector/LBA4404的浓度和侵染后时间对苜蓿叶片瞬时表达的影响。观察显示,随着re-vector/LBA4404菌悬液浓度或侵染后时间的增加,GFP在苜蓿叶片中的瞬时表达水平呈现出先升后降的趋势。菌悬液浓度为1.0(OD₆₀₀)时,GFP瞬时表达水平最高;侵染后时间为5～7 d时,GFP瞬时表达水平达到峰值。相较于本氏烟草叶片,在苜蓿叶片中实现最高水平的瞬时转化需要更高浓度的农杆菌和更长的侵染后孵育...     

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。     

苜蓿切叶蜂授粉扩散行为及苜蓿种子增产效应的研究

对苜蓿切叶蜂(Megachilerotundata)为苜蓿授粉的田间群体扩散行为和苜蓿种子增产效应研究表明,以授粉后苜蓿种子增产效应为指标,发现苜蓿切叶蜂以蜂箱为中心向四周扩散,随着距离增大,蜂的扩散及授粉效应逐渐降低。但不同方向其扩散及授粉效应不同,以苜蓿种子产量Y≥50g·m^-2为高效区,50g·m^-2>Y≥30g·m^-2为中效区,30g·m^-2>Y≥15g·m^-2为低效区。在高效区和中效区内,东北方向扩散距离最远,分别为50和60m,其次是东和北;在低效区,向北扩散距离最远,可达100m,其次是东北和西北;西、南、西南和东南扩散距离较短。据此做出了高效区、中效区和低效区的苜蓿切叶蜂授粉扩散行为图,由此可直观地看到3个区的范围.     

八倍体小冰麦及其亲本种子醇溶蛋白和高分子量麦谷蛋白亚基的研究

对５个八倍体小冰麦种子醇溶蛋白和高分子量麦谷蛋白亚基的电泳谱带进行了分析,结果表明：八倍体小冰麦中１和中２的电泳谱带基本相同,中３、中４、中５的电泳谱带基本相同,但完全不同于中１和中２的类型。八倍体小冰麦中１和中２同天蓝冰草（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ（Ｈｏｓｔ）Ｐ．Ｂ．＝Ｅｌｙｔｒｉｇｉａｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ（Ｈｏｓｔ）Ｎｅｖｓｋｉ＝Ｔｈｉｎｏｐｙｒｕｍｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ（Ｈｏｓｔ）ＢａｒｋｗａｒｔｈａｎｄＤｅｗｅｙ）在高分子量麦谷蛋白亚基上存在一条相同的谱带,在醇溶蛋白谱带上出现了小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）和冰草均没有的带型。中３、中４、中５在醇溶蛋白谱带上具有一条冰草×染色体组的特征谱带,其基因表达程度同冰草类似。从５个八倍体小冰麦种子醇溶蛋白和高分子量麦谷蛋白亚基的电泳图谱结果,分析了八倍体小冰麦染色体组构成及亲本来源,并探讨了八倍体小冰麦在优质麦育种过程中的价值。     

用AFLP技术和16S rDNA PCR\|RFLP分析毛苜蓿根瘤菌的遗传多样性

采用选择性扩增片断长度多态性(简称AFLP)DNA指纹技术对采自我国云南省与西藏交界的高山地区的野生型豆科植物毛苜蓿根际土样分离的291株毛苜蓿(Medicago edgeworthii)根瘤菌进行遗传多样性的研究。从AFLP图谱中,揭示出毛苜蓿根瘤菌有较显著的遗传多样性,从291株中选择出90个代表株用计算机进行树状图的分析。结果表明,所分析的菌株在79%的相似性水平上聚类成3个群。对这90个代表株进行多聚酶链反应(PCR)扩增的16S rDNA的4种限制性内切酶长度多态(简称16S rDNA PCR\|RFLP)分析,得出2个不同的16S rDNA PCR\|RFLP类型的菌株。分别选出这2个类型的代表菌株与各种根瘤菌的参比菌株进行16S rDNA PCR\|RFLP分析,再进行树状图的分析,初步得出了它们在根瘤菌系统分类中的地位。分析结果表明：毛苜蓿根瘤菌与根瘤菌属中的Rhizobium mongolense的相似性很高。     

不同苜蓿品种人工草地土壤呼吸及对土气温度反应

用便携式土壤呼吸测定仪(Li-6400)测定不同苜蓿品种人工草地的土壤呼吸,并同步测定土壤层的温度、大气温度和土壤含水量.结果表明:5个苜蓿品种土壤呼吸速率日变化总体呈"双峰"曲线,黄花苜蓿、龙牧801和肇东苜蓿草地土壤呼吸的日最高值出现在6:00,最低值分别出现在14:00,8:00和12:00,俄罗斯苜蓿和杂花苜蓿草地土壤呼吸速率最大值均出现在8:00,最低值出现在14:00和12:00;5个苜蓿品种草地土壤呼吸速率值,总体变化趋势是杂花苜蓿>肇东苜蓿>黄花苜蓿、俄罗斯苜蓿>龙牧801;土壤呼吸与土壤温度呈线性正相关,与大气温度呈一元二次线性正相关.