根瘤菌TtsI突变体构建及结瘤表型鉴定

本论文以中华根瘤菌HH103 III型分泌系统调控因子TtsI为研究对象,采用三亲杂交的方法获得突变体 HH103ΩTtsI,并用 PCR 鉴定。III型效应因子表达分析表明,在染料木苷存在的情况下,TtsI突变能够抑制 NopAA、 NopD、NopL和 NopP等效应因子基因的转录和表达。当 TtsI突变情况下,能够显著抑制根瘤菌 HH103 III型效应因 子的合成。用TtsI突变体和野生型根瘤菌HH103对来自不同生态区的10份种质资源进行结瘤鉴定,结果显示,TtsI 突变后能够显著减少根瘤平均数和根瘤干重。导入系群体结瘤鉴定结果显示,TtsI突变体显著减少导入系平均瘤 数。说明 TtsI在大豆-根瘤菌共生体系建立过程中发挥重要的作用,这种作用的发挥有可能是依赖于调控其他 III 型效应因子的表达。     

大豆根瘤菌与大豆品种共生匹配性研究

大豆与大豆根瘤菌的共生体系是共生固氮的代表,开展根瘤菌与大豆品种的匹配性组合研究,为发挥这一共生体系的固氮效率和指导大豆育种材料的选择等方面均具有重要的实践价值。选取不同种类与来源的大豆根瘤菌代表菌株18株,与11个我国主要的大豆核心种质品种进行共生匹配性试验,测定了其中5个大豆品种与14个根瘤菌所结瘤的固氮酶活性并进行统计分析。结果表明：不同的大豆根瘤菌菌株间存在明显的结瘤固氮差异,快生大豆根瘤菌表现出比慢生根瘤菌更严格的大豆品种匹配性;其中USDA110、USDA110-A、113-2、WHG12、HH103、B16比其他供试菌株表现出广谱的结瘤特性,且USDA110、USDA110-A、113-2、WHG12、DE333、2048菌株形成的根瘤具有较高的固氮酶活性。在供试大豆品种中,商951099、郑92116和北京黑豆表现出较高的结瘤、固氮特性;商951099和郑92116这对材料与所供试18株大豆根瘤菌均结瘤且差异性不明显,而绥农14和绥农20、合丰25和固新野生大豆这两对材料表现出明显结瘤差异性。因此,实践中应根据大豆品种和大豆根瘤菌菌株的匹配性关系,选用共生效果好的菌株接种,或选用与之匹配的大豆种质材料育种,以达到提高共生固氮功效的目的。     

接种根瘤菌对南疆春大豆结瘤和生长的影响

为筛选南疆结瘤能力强且对春大豆生长发育、产量有积极影响的大豆根瘤菌菌株,探讨大豆品种和根瘤菌的匹配性,以前期分离、鉴定、纯化的3株根瘤菌菌株为材料,对南疆地区3个春大豆品种进行了田间接种试验,测定大豆根瘤数、根瘤干重、大豆地上部干物质积累分配、产量及其构成因素的变化.结果表明:接种不同根瘤菌均能促进南疆不同春大豆品种根系结瘤,促进结瘤效果存在差异,黑农61接种T6能显著增加中后期根瘤数、根瘤干重,新大豆8号和石大豆2号接种T6和SN7-2能显著增加结瘤数和根瘤干重,SN7-2在春大豆生育前期、T6在生育后期作用明显;黑农61接种SMH12,新大豆8号和石大豆2号接种T6和SN7-2能显著促进干物质积累;新大豆8号接种SN7-2、石大豆2号接种T6、黑农61接种SMH12能促进干物质向生殖器官分配.接种根瘤菌能通过增加主茎节数、单株荚数和百粒重提高春大豆产量,新大豆8号与SN7-2、石大豆2号与SN7-2、黑农61与SMH12匹配性最好.     

8株优良大豆根瘤菌与不同地区27个大豆主栽品种的匹配性研究

大豆是我国重要的油料作物和高蛋白粮饲兼用作物,具有与根瘤菌共生固氮的能力。近十几年来,我国大豆品种更新快,导致大豆根瘤菌株与新品种匹配能力差、接种效果不明显。筛选与主栽大豆品种匹配性好、固氮效率高的广谱性优良菌株,可为针对性的施用大豆根瘤菌接种剂提供菌种资源和方案。选取本实验室前期分离保存的6个优良快生型大豆根瘤菌株和2个慢生型大豆根瘤菌株,在砂培盆栽条件下与不同地区的27个大豆主栽品种进行匹配试验。测定分析了植株地上部分生物量、高度、根瘤数量、根瘤生物量和根瘤固氮酶活指标。结果表明:不同大豆根瘤菌之间结瘤固氮能力存在极显著的差异;供试根瘤菌均能够与国内24个大豆品种结瘤,广谱性较好;植株地上部分高度、根瘤数量、根瘤生物量和根瘤固氮酶活与地上部分生物量呈显著相关;大部分接种根瘤菌后的植物生物量显著高于CK;HN01、GR3、HH29、HH103匹配性和固氮效率均不逊色于USDA110,具有在东北地区、黄淮海地区、长江流域、东南地区推广的潜能;从品种来看,中豆39、BD2、天隆1号与8株供试大豆根瘤菌的匹配接种表现出高生物量特点。此外,本文还筛选出大豆-大豆根瘤菌的表型最佳匹配组合中豆39-GR3,适合长江流域地区;同样筛选到东北地区、黄淮海地区、东南地区最佳匹配组合,分别是HN01-辽豆14、HN01-徐豆14、HN01-BD2。本文初步建立了优良根瘤菌与大豆主栽品种的匹配关系,为在田间试验中进一步筛选和应用这些优良菌株提供了材料和指导。     

大豆—根瘤菌混交性与亲和性

本文报导了大豆—根瘤菌混交性与亲和性研究结果:1)大豆与根瘤菌共生关系具有混交性。用许多豆科植物根瘤分离的菌株和大豆×花生根瘤菌交互接种,都在大豆上混交结瘤。大豆甚至比花生容易感染结瘤。2)大豆—根瘤菌仍具有很强的专一性,表现在有效性(固氮)方面,而并不是在侵染力(结瘤)方面。不同品种—菌株组合存在亲和性和非亲和性。供试适合于春、夏、秋播的4个南方推广品种中,“太兴黑(春豆)—根瘤菌”表现广谱亲和性;而““矮脚早(春豆)—根瘤菌”表现特异非亲和性,与Hup正、负菌株和血清型为123的等菌株共生不亲和,但与几个快生型菌株共生,表现中度亲和。本文讨论了怎样提高大豆—根瘤菌共生固氮作用,提高大豆产量的问题和研究大豆固氮生态、资源及固氮育种、遗传意义,提出了关于根瘤菌选择及其菌剂生产应用的建议。     

基于大豆导入系群体结瘤相关性状QTL定位及基因挖掘

氮元素是植物生长所需的重要营养元素之一,生物固氮是大豆生长所需氮元素的重要来源。本实验室以绥农14为母本,野生豆ZYD00006为父本构建一套覆盖野生大豆全基因组的导入系群体。基于大豆导入系群体对结瘤数目和干重进行QTL定位,定位到3个QTL与根瘤干重相关,分布在N、M和D2这3个连锁群上,定位到5个QTL与根瘤数相关,分布在K、F、J和D2这4个连锁群上,在D2连锁群这两个性状有重叠区段(7.20-7.79Mb)。针对这个重叠区段的63个基因进行基因注释,选择到6个与共生、抗病相关的基因作为候选基因进行下一步验证。qRT-PCR分析表明根瘤菌侵染期间Glyma.17G097000基因表达模式与对照相比差异很大。Glyma.17G097000属于GmHIR基因家族,在大豆基因组中发现了11个家族成员。GmHIR家族基因结构相似性很高,基因表达有组织特异性。大豆HIR蛋白有Stomatins和Prohibitin两个结构域,能够参与离子通道调节等生理过程,与植物抗病和细胞周期有关。GmHIR基因来源于四个祖先,进化过程中是高度保守的。对GmHIR基因家族11个成员qRT-PCR检测,结果显示根瘤菌感染期间Glyma.05G029800、Glyma.09G154400和Glyma.17G097000这三个基因与对照相比表达模式差异较大。结果表明这三个基因可能在大豆共生体系建立中起着重要的作用,参与根瘤菌与大豆共生体系建立过程中的离子通道调节和免疫反应。本研究为大豆-根瘤菌共生机制研究奠定基础并提供有效候选基因。     

1970—2020年间黄淮海夏大豆部分育成品种(系)结瘤能力鉴定

为了确定黄淮海地区大豆育成品种(系)的结瘤能力差异，本研究以1970—2020年黄淮海地区育成的143份大豆品种(系)为试验材料，在盆栽条件下接种根瘤菌菌株USDA110,以单株根瘤数、单株根瘤干重作为结瘤能力鉴定指标，筛选结瘤能力强和弱的大豆种质。同时比较黄淮海地区不同省市参试材料的结瘤差异，分析结瘤差异与产量、育成年份、蛋白含量、油分含量和蛋油总含量的相关性。结果表明：参试的不同大豆品种(系)间单株根瘤数最大值为35个，最小值为6个，均值为17个，单株根瘤干重最大值为124.89 mg,最小值为26.44 mg,均值为53.81 mg。筛选出结瘤能力前5%品种(系),包括安豆1311、灌云大四粒、沿大粒、太丰6号、商豆7号、黄豆ZDD08405和08Y观205,作为培育强结瘤能力品种的亲本。不同地域来源参试材料间结瘤能力也存在差异：江苏省材料单株根瘤干重和单株根瘤数最大，分别为64.30 mg和20个；山东省材料单株根瘤干重最小，为48.50 mg;山西省和安徽省材料单株根瘤数最小，均为15个。单株根瘤干重与籽粒蛋白含量成正相关。研究结果可为黄淮海地区大豆育种提供强固氮亲本材料。     

利用高世代回交群体对大豆小粒性状的基因型分析及QTL定位

利用野生型大豆ZYD00006（供体亲本）与主栽品种绥农14（轮回亲本）所构建的高世代回交导入系,经过严格的百粒重筛选鉴定,得到43个百粒重性状明显小于轮回亲本的导入系个体。利用这套选择群体结合随机对照群体和基因型分析,通过基于遗传搭车原理的卡方分析,检测到分布于7个连锁群上的9个与大豆小粒性状相关的QTL位点,对小粒性状表现为正效应,为大豆小粒性状分子辅助育种提供有用的分子标记。     

大豆种质资源共生固氮特性评价及遗传初步研究

以我国２２个省５９０份主要栽培大豆品种为材料,评价春、夏、秋大豆遗传资源结瘤固氮性状,并配制杂交组合进行初步遗传分析,结果显示,１）春夏秋大豆类型间、品种间结瘤固氮性状差异极显著。同类型不同产区的大豆品种共生固氮性状差异显著,以长江流域及其以南产区,尤以湖北、江苏省品种最佳。２）与共生固氮性状密切相关的１０项参数变异范围以夏大豆最大,并鉴定出单株结瘤数达２３８．８个,根瘤重达０．５９ｇ、固氮量达１     

大豆根瘤菌接种效应及竞争结瘤能力分析

为了筛选获得竞争结瘤能力强且对大豆生长发育、产量有积极影响的大豆根瘤菌菌株,以前期分离、鉴定、纯化的10株根瘤菌菌株为材料,对高匹配性大豆品种进行了田间接种试验。于大豆盛花期测定根瘤菌的结瘤数量及固氮酶性能。同时,对接种供试菌株及分离获得的根瘤菌菌株进行BOX-PCR并比较不同菌株之间的BOX分子指纹图谱,以此获得供试菌株的田间占瘤率。于成熟期测定大豆的主要生育特征、产量构成因子。结果表明:大豆接种根瘤菌后在整个生长期,叶片表现为颜色深绿,质地鲜嫩;根瘤菌可以显著促进大豆根系结瘤,增加单株根瘤数目。接种处理I4(即接种菌株112-1)的单株根瘤数最多,比不接种对照处理I0多32.95%,差异显著。接种根瘤菌处理的根瘤干重均显著低于不接种对照处理。其中,接种处理I4的根瘤干重最高。接种处理I6的固氮酶活性最高,与接种处理I4之间差异不显著;接种菌株的占瘤率为10%~90%,占瘤率变化幅度较大,平均占瘤率为50%。I4处理占瘤率最高为90%,I6处理(即接种菌株113-1)的占瘤率次之,为75%;菌株占瘤率与单株根瘤数呈极显著的正相关(r=0.82**),单株瘤干重与菌株占瘤率、单株根瘤数、固氮酶活性均呈现负相关(r=-0.387,r=-0.50,r=-0.13);I6处理株高最高,I4处理次之,两处理之间差异并不显著;I2、I4、I6处理的单株荚数、单株粒数相对较高,3处理之间差异并不显著;I4处理的大豆百粒重均显著高于其它菌液处理。根据接种根瘤菌对大豆结瘤固氮性能、产量等方面的影响,结合各根瘤菌株的竞争结瘤能力,筛选获得适于黑龙江哈尔滨地区大豆生产有广阔利用价值的高效大豆根瘤菌株112-1和113-1。     

高效固氮根瘤菌与高产高蛋白大豆最佳共生体筛选研究简报

为获得“大豆 根瘤菌”最佳共生组合,於1987年盆栽条件下,选用了9个适宜黄淮海地区的夏大豆品种,分别用8个大豆根瘤菌接种,共计81个共生组合。 结果表明,大豆根瘤菌菌株113—2,TAI—377,2048更具广谱亲和性,它们在高竞争结瘤和高共生固氮方面表现为一致性;菌株O05表现了高竞个结力,但固氮性中、下等;菌株2o5爿、助4和土著根瘤菌表现为低结用竞争和低因民一致性. 在 l犯塞年田间共生效应试验中,大豆根瘤＆113—2与鲁三 2号为最住共生a合.大豆产量368.okg/ha,比对照增产！2.3％;蛋白产量！353.0k8/a,比对照增产！0.7％.     

大豆结瘤固氮的分子生理研究

有关豆科作物共生固氮的研究已有170 a的历史。而豆科结瘤固氮的分子生理研究,仅仅是最近30 a的事情。从影响大豆结瘤固氮的生理因子角度,评述了豆科作物的结瘤自动调控机制,进一步在分子水平上阐述了生长素、硝态氮、黄酮类等生理调控物质对大豆结瘤固氮的影响。生长素调节根瘤菌侵染位点和根瘤形成后的生长;可通过控制结瘤的角度来减少土壤硝态氮对大豆结瘤固氮能力的抑制;黄酮类物质在根瘤发育和结瘤基因诱导中起重要作用;乙烯抑制结瘤信号的前期过程,调整根瘤形成的空间分布。详细、系统地从作物-微生物之间关系出发,研究引起豆科作物根瘤形成和固氮系统的整体信号传导、蛋白和代谢过程,是未来大豆共生固氮分子生理研究应该注重的方向。     

根瘤菌和复合促生菌对大豆结瘤和生长的影响

为了研究不同根瘤菌和复合促生菌单独使用及复合后对大豆结瘤和生长的影响。采用大豆单独接种2种快生大豆根瘤菌、2种慢生大豆根瘤菌及根瘤菌分别与复合促生菌交叉接种,再种植的方法,观察大豆结瘤与生长情况。结果表明:(1)大豆结荚初期大豆快生和慢生根瘤菌处理的大豆地上部鲜重、地下部鲜重、结荚数、豆荚鲜重等生物学性状显著优于其它处理;快生根瘤菌处理的大豆结瘤率显著高于其它处理,慢生根瘤菌处理的总根瘤数和根瘤重量显著高于其它处理;(2)大豆结荚后期,对照处理的地上部鲜重、根鲜重显著高于其它处理,慢生根瘤菌和复合促生菌处理的根瘤数显著高于其它处理,快生根瘤菌剂处理的大豆粗蛋白含量显著高于其它处理,而复合促生菌处理的大豆产量显著高于其它处理。虽然快生根瘤菌两处理有利于地上部、地下部、有效根瘤数、土壤碱解氮的提升,但复合促生菌处理的大豆产量、土壤速效磷和土壤有效钾都显著高于其它处理,因此表明复合促生菌处理能增加大豆产量。     

野生大豆导入系对蛋白质含量相关位点的上位性分析

利用野生大豆ZYD00006和栽培大豆绥农14所构建的回交导入系群体BC3F3代为研究材料,选择亲本间存在差异的121个SSR标记对114个株行材料进行基因型分析;利用T测验对含野生大豆纯合双导入位点(即B-B位点组合)植株表型值与绥农14表型值进行检测,以P≤0.05作为阈值,共获得104对B-B位点对表型影响显著,再经T测验,28对互作位点存在上位性效应,其中正向上位性效应位点10对,负向上位性效应位点18对,本研究结果揭示了上位性效应对大豆蛋白质含量性状的重要影响,同时这些位点信息将为大豆高蛋白分子辅助育种研究提供重要的理论基础。     

大豆根瘤菌与黑龙江省主栽大豆品种共生匹配的研究

应用大豆根瘤菌与黑龙江省几个主栽大豆品种的最佳共生进行匹配研究。结果显示：接种的根瘤菌（USDA 110）能够很好地与供试大豆品种结瘤固氮，其有效结瘤数，地上部分干重等指标明显高于对照植株及接种分离的土薯根瘤菌（HL1-2、HL2-1、HL8-1、HL9-1、HS1-1）的植株，接近或略高于氮肥对照植株。试验结果表明，接种的根瘤菌（USDA 110）的结瘤宿主范围广，结瘤数量多，因氮能力强，有望成为商品化大豆根瘤菌接种剂菌种。     

快生型大豆根瘤菌的理化特性和共生效应(二)

对从辽宁省分离的快生型大豆根瘤菌的鉴定表明,其代时为2.5—4.0小时。对碳源的利用范围较广;13株快生型大豆根瘤菌除了可以利用已糖、五碳糖、三碳糖以外,而且能够利用乳糖、麦芽糖和蔗糖等双糖。在多数基质上产酸,在丙酮酸钠、苹果酸钠培养基上产碱。不利用菊糖。 快生型大豆根瘤菌不与三叶草、草木樨、紫云英、豌豆、菜甄、花生等豆科植物结瘤共生。可在豇豆、绿豆上结瘤。在与栽培大豆“开育八号”共生时,部分菌株接种后的植株干重、全氮量及固氮酶活性与慢生型大豆根瘤菌相当。所测菌株全部放氢。对三株快生型大豆根瘤菌接种大豆,其根瘤的豆血红蛋白含量不低于慢生型大豆根瘤菌。     

大豆根瘤菌结瘤作用统计方法的建立及其对接种效果的统计分析

利用发光大豆根瘤菌ＨＮ０１ＬＣ０２接种大豆黑农３９,通过对发光根瘤在大豆根系上的数量和位置分布进行分析,对根瘤菌的结瘤作用建立了一种新型统计方法,并用这种统计方法分析了不同接种技术对豆科植物结瘤作用和植物生长的影响。     

江苏省大豆根瘤菌优良菌系筛选

接种与大豆品种相适应的大豆根瘤菌能充分发挥共生固氮作用,提高大豆产量。为选择适合江苏省栽培的各大豆品种的高效根瘤菌菌系,1933—1985年用从国内外引进的十五个大豆根瘤菌菌系,分别在十三个县廿一个试验点,在春豆品种和秋豆品种上进行田间小区评比试验。通过结瘤率、根瘤固氮活性和产量的测定,确定菌系与大豆品种间共生的适应性。 经过连续三年的重复试验,选出Tal377、005和E84三个菌系为增产效果显著的优良菌系。Tal 377和005两个菌系与各春豆品种和秋豆品种有较广泛的适应,并与土著菌系有较强竞争力。E84则在秋豆品种上表现良好效果。     

徐豆24大豆根瘤菌共生匹配性筛选及应用

为研究大豆与根瘤菌之间的共生匹配性、筛选具有应用潜力的大豆根瘤菌,在黄淮海地区主栽大豆品种徐豆24的种植田中捕捉、分离得到32株根瘤菌,筛选与徐豆24共生匹配的高效根瘤菌株,再通过田间回接试验,研究施肥及接种高效根瘤菌对徐豆24产量及品质的影响。经rpoB基因序列比较鉴定,这些根瘤菌分别分属于Sinorhibizobiumfredii、Bradyrhizobium elkanii和Bradyrhizobium japonicum种群。其中,S.fredii的占有率达到了75%。菌株共生匹配筛选结果确定S.fredii3为与徐豆24相匹配的高效菌株。田间回接试验结果进一步证明S.fredii3是试验地区的优势种,M2处理(施底肥、接种S.fredii3、不追肥)的根瘤数、根瘤鲜重、产量和蛋白含量均最高。根瘤数和根瘤鲜重与产量和蛋白含量均呈正相关,其中,根瘤鲜重与产量达到了显著性正相关。土壤有效硼含量与S.fredii的群落分布的相关性最大,有效铁和有效钼含量是影响B.elkanii群落结构分布的最重要的理化因子。研究表明,S.fredii3菌株可作为黄淮海地区徐豆24的高效接种剂。     

大豆等豆科植物快生型根瘤菌的分离比例、质粒类型及共生反应

本文对大豆、野大豆、花生、大翼豆等寄主植物的根瘤菌进行分离鉴定。结果表明,从几种寄主根瘤中分离出的快、慢生型菌株大约各占一半。在供试寄主植物上表现有效共生的菌株比例,慢生菌大于快生菌。大豆快生型菌株的质粒类型具多样性,按质粒图可分为26组。10种不同质粒类型代表菌株与太兴黑豆(与慢生菌广谱有效共生)有选择性地有效结瘤固氮,而与矮脚早(与慢生菌特异性有效共生)非选择性地有效结瘤固氮。