华癸中慢生根瘤菌7653R SraG sRNA的共生固氮功能

基于前期对华癸中慢生根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)7653RsRNA(small non-coding RNA,sRNA)的生物信息学预测,经Northern blot验证获得SraGsRNA。本研究采用RACE与转录组高通量深度测序确定了SraG全长,并分别利用RNAfold软件和TargetRNA软件预测了SraG二级结构和靶位点,进而构建了M.huakuii 7653R的SraG插入失活突变体(M.huakuii SraGmut),并对突变体接种紫云英的共生表型进行了检测。盆栽试验结果表明,与野生型菌株M.huakuii 7653R相比,接种突变株M.huakuii SraGmut的固氮能力显著下降,突变株固氮酶活性下降约40%,植株鲜质量和根瘤数目也显著降低。结果表明,SraG的功能与M.huakuii 7653R的共生固氮过程相关,作为sRNA可能参与根瘤菌的共生固氮调控过程。     

鞘氨醇单胞菌TP-3中基因spsK的克隆及生物信息学分析

以自杀性质粒pUT携带的mini—Tn5转座子对菌株TP-3进行转座诱变,从转座突变库中筛选到不能合成产物鞘氨醇胶ss的突变株,进而采用Tn5外向扩增与LP—RAPD／fN结合的方法,得到糖基转移酶编码基因spsK的801bp序列全长。生物信息学分析表明,其氨基酸序列与迪特胶以及S88合成途径中的糖基转移酶同源性最高,达47％;SpsK蛋白具有典型的G—loop和DXD保守模式,属于糖基转移酶的GT—A家族。     

华癸中慢生根瘤菌7653R MCHK_8182基因的共生固氮功能

根据华癸中慢生根瘤菌7653R全局转录组分析结果,获得在共生固氮阶段显著上调表达的基因MCHK_8182;设计重叠延伸PCR引物,构建MCHK_8182双交换突变重组质粒载体;通过三亲本杂交,将突变载体导入7653R;在蔗糖压力培养下进行筛选,最终获得MCHK_8182双交换突变株。PCR及测序验证双交换突变株构建成功。植物盆栽试验结果显示,与7653R野生型接种的植株相比,MCHK_8182突变菌株接种的植株根瘤数减少,但固氮酶活未见明显差异。     

玉米APRT基因的克隆及特征分析

腺嘌呤磷酸核糖基转移酶(APRT,adenine phosphoribosyltransferase)是催化腺嘌呤碱基转化为腺嘌呤核苷一磷酸(AMP)的关键酶。运用生物信息学,RT-PCR和RACE方法,从玉米叶片中克隆了1个1 202 bp的APRT基因cDNA片段,命名为ZmAPT2(GenBank登录号为AY485263)。该cDNA包含1个642 bp的开放阅读框,编码214个氨基酸。RPS-BLAST分析表明,玉米ZmAPT2蛋白有腺嘌呤磷酸核糖基转移酶的催化结构域。推导的玉米ZmAPT2氨基酸与水稻2型、小麦2型、拟南芥2型、大麦的APRT具有较高序列相似性,一致率分别为79%、75%、56%、56%。     

药西瓜UDP-糖基转移酶基因的克隆与表达分析

为明确药西瓜UDP-糖基转移酶催化葫芦素形成葫芦素配糖体的表达规律,以药西瓜品种"WM9"叶片为供试材料,采用RT-PCR技术克隆药西瓜UDP-糖基转移酶基因,并对编码蛋白进行分析。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR),以ACTIN为内参基因,分析获得的2个药西瓜UDP-糖基转移酶基因在不同组织器官中的表达规律。结果表明:克隆得到2个UDP-糖基转移酶基因,分别为1 546 bp和1 559 bp的cDNA全长序列,命名为UDP-E1和UDP-E2。对扩增获得的序列进行生物学信息分析,确定UDP-E1基因的完整开放阅读框(ORF)为1 314 bp,可编码氨基酸437个,理论分子量为49.02 ku,等电点为5.99,属稳定蛋白,Genbank登录号MK576125。UDP-E2基因的ORF为846 bp,可编码氨基酸281个,理论分子量为32.78 ku,等电点为5.23,属不稳定蛋白,Genbank登录号MK576126。这2个基因属于糖基转移酶超家族。UDP-E1和UDP-E2均与香瓜、黄瓜的UDP-糖基转移酶基因序列相似性最高。在各组织器官中,UDP-糖基转移酶均有表达,且在茎中表达水平最低,叶中表达水平最高。     

紫云英根瘤菌不同菌株间结瘤竞争能力的比较

通过竞争结瘤试验研究紫云英根瘤菌不同菌株间的竞争结瘤能力,以紫云英宁波大桥品系为宿主植物,7株分离自不同生境紫云英根部瘤体内的菌株与中慢生华癸根瘤菌7653R为研究对象,采用单独接种、与7653R菌株1∶1混合接种方式,在30 d时采样,统计根瘤数量、根瘤质量、不同菌株的占瘤率、定殖能力等。结果发现,紫云英根瘤菌2号菌株的竞争能力与7653R相当,其他菌株的竞争性都不同程度地弱于7653R,尤其是1号菌株的定殖能力最弱,仅是7653R占瘤率的9%。在同时含有2种根瘤菌的瘤体内,7653R和竞争菌株的数量比例相近。不同生境根瘤菌的竞争结瘤能力存在差异,试验同时获得了1株与经典菌株7653R竞争能力相当的紫云英根瘤菌菌株。     

一株高拮抗活性菌株的鉴定及其抗菌活性缺失突变体的获得

本研究以黄瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum)和青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum)为指示菌,从大豆植物根际土壤中筛选到一株拮抗活性较高的菌株(D-7),经Rec A基因序列分析,鉴定其为新洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cenocepacia)。经PCR检测,该菌株不存在毒性基因BCESM(esmR)和cbl A。致病性分析发现该菌株对苜蓿幼苗和洋葱没有致病性。为了解该菌株的抗菌物质合成相关基因,利用Tn5转座子突变法构建菌株D-7的突变体库,并筛选获得10株对黄瓜枯萎病菌抗菌活性减弱的突变体。对各突变株插入位点分析发现,其中5个突变株的Tn5转座子插入到同一基因,该基因编码葡萄糖抑制的分裂蛋白A(Glucose-inhibited division protein A,Gid A),其余5株突变体的插入位点分别位于不同的基因上,编码的蛋白包括糖基转移酶(Glycosyl transferase)、Ⅱ型分泌系统蛋白(typeⅡsecretion system protein)等,表明菌株D-7的抗真菌能力有多个基因参与。     

利用细菌双杂交文库筛选华癸中慢生根瘤菌7653R中与外膜蛋白Opa22互作的蛋白

为研究华癸中慢生根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)7653R外膜蛋白Opa22在共生固氮过程中的作用机制,构建了细菌双杂交基因组随机文库,并以Opa22为诱饵,钓取与其相互作用的候选靶蛋白。结果获得12个与Opa22蛋白互作的阳性克隆,为后续研究Opa22的作用机制提供了新的线索和思路,同时也为开展根瘤菌蛋白互作的研究构筑了良好的技术平台。     

梭梭糖基转移酶基因克隆及序列分析

以梭梭叶片为材料,根据其他植物糖基转移酶基因的保守序列设计引物,采用同源基因克隆及RACE-PCR方法克隆到2个同源的序列,分别命名为HaUGT1和HaUGT2。基因测序结果显示,HaUGT1基因编码区长1 485bp,编码495个氨基酸;HaUGT2基因编码区长1 185bp,编码394个氨基酸。HaUGT1和HaUGT2蛋白具有保守的PSPG基序、UDP-葡萄糖基转移酶结构域,与其他植物中的糖基转移酶蛋白同源性较高。     

油菜(Brassica napus)β-1,4-木糖基转移酶基因BnIRX14克隆、序列分析及亚细胞定位

糖基转移酶(Glycosyltransferase, GTs)广泛参与植物次生物质的代谢及生物和非生物胁迫，β-1,4-木糖基转移酶属于糖基转移酶GT43家族成员。为了探究油菜β-1,4-木糖基转移酶对油菜次生物质的代谢和逆境调控，利用5′RACE和3′RACE方法从甘蓝型油菜中扩增获得油菜β-1,4-木糖基转移酶基因 BnIRX14全长cDNA,该cDNA具有1 566 bp的完整开放阅读框，编码522个氨基酸，分子质量约58.92 ku,由8 315个原子组成，分子式为C₂₆₃₁H₄₁₆₈N₇₄₂O₇₅₃S₂₁,具有多个磷酸化位点和糖基化修饰位点，属非分泌性单次跨膜蛋白。结构域分析表明，BnIRX14具有GTs家族保守的DxD保守结构域和UGT糖基转移酶PSPG特征结构域，属于糖基转移酶GT43家族成员。BiFC亚细胞定位初步显示BnIRX14定位于细胞质中，蛋白互作预测表明BnIRX14与各类糖合成和转运蛋白高度互作。结构域预测和互作分析初步表明，BnIRX14属于油菜糖...     

外源共生基因对紫云英根瘤菌共生效率的影响

 将豌豆根瘤菌共生质粒pJB5JI、含紫云英根瘤菌共生基因的重组质粒pRaZ15及含苜蓿根瘤菌共生基因的重组质粒pRmSL26导入紫云英根瘤菌野生型菌株7653R，然后对3种转移接合子的共生固氮效率进行了比较全面的测定。结果表明：转移接合子7653R（pJB5JI）的共生固氮能力较出发菌株7653R大幅度提高，而且表现出较高的竞争结瘤能力，转移接合子7653R（pRmSL26）在固氮酶活性、植物干重及结瘤数方面亦显著高于对照菌株7653R；转移接合子7653R（pRaZ15）虽然在固氮酶活性及植物干重方面没有发现显著性差异，但结瘤数显著减少。     

紫云英根瘤菌7653R基因文库的5个互补结瘤菌株的重组质粒分析

对紫云英根瘤菌７６５３Ｒ基因文库的５个重组质粒，即ｐＮＲ１０２，ｐＮＲ１０３，ｐＮＲ１０８、ｐＮＲ２０３，ｐＮＲ２１３进行各种内切酶的酶切分析。结果证实它们均含有１．７ｋｂ的ＥｃｏＲⅠ－ＢｇｌⅡ双酶切片段和１．９ｋｂ的ＥｃｏＲⅠ－ＳａｃⅠ双酶切片段，而ｐＮＲ２１３的外源片段最大，包含有其余质粒所具有的各种片段。以ｐＮＲ１０８的外源片段作探针，进行ＤＩＧ杂交，发现探针与其余４个重组质粒的外源片段有强     

参与紫云英共生固氮的1个上调表达结瘤素基因AsB6的分离与鉴定

基于接种华癸中慢生根瘤菌(Mesorhizobiumhuakuii)7653R的紫云英(Astragalus sinicusL.)感染根与未接种对照根在转录水平上的差异,利用抑制差减杂交技术(suppression subtractive hybridization,SSH),建立了紫云英结瘤固氮过程中的差异表达cDNA文库,共获得527个有效克隆,其中增强或特异性表达的上调文库中包含341个克隆,抑制表达的下调文库包含186个克隆。对其中的1个上调表达cDNA克隆AsB6利用RACE(rapid amplification of cDNAends)方法获得了其基因全长序列,利用BLAST在线软件和GenBank,Gen-Bank EST和Tigr Porcine EST等数据库进行同源序列比较,表明AsB6与苜蓿的β-酮酯酰合成酶及依赖于SAM(S-adenosgl methiomine,S-腺苷蛋氨酸)的羧甲基转移酶具有66%的同源性,同时利用实时荧光定量PCR研究了该基因的时空表达特征。结果显示,接种根瘤菌7653R后,在紫云英感染根和根瘤中该基因的表达量显著增强,且在接种后根瘤形成早期和固氮中晚期表达...     

外源共生质粒pJB5JI导入紫云英根瘤菌（Rhizobium huakuii）中的稳定性

将碗豆根瘤菌共生质粒ｐＪＢ５ＪＩ导入紫云英根瘤菌７６５３Ｒ及其消除了共生质粒的突变株７６５３Ｒ＋１。两种类型转移接合子在人工合成培养基上繁殖时，ｐＪＢ５ＪＩ能稳定存在，但从它们在碗豆或紫云英上所结根瘤的分离物中，只有部分检测到ｐＪＢ５ＪＩ。以转座子Ｔｎ５及首蓿根瘤菌ｎｏｄ基因为探针，对未检测到ｐＪＢ５ＪＩ质粒的根瘤分离物７６５３ＲＡ９及７６５３Ｒ＋１Ｐａ，进行ＤＮＡ同源性分析，结果表明ｐＪＢ５ＪＩ质粒并没有全部丢失，很可能全部或部分整合到了受体紫云英根瘤菌的染色体中。     

R－prime质粒pMN53在不同根瘤菌中的稳定性

ｐＭＮ５３是以ｐＭＮ２为载体克隆有菜豆根瘤菌（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍｌｅｇｕｍｉｌｏｓａｒｕｍｂｖ．ｐｈａｓｅｏｌｉ）共生基因的Ｒ－ｐｒｉｍｅ质粒，将ｐＭＮ５３接合转移到快生型大豆根瘤菌（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍｆｒｅｄｉｉ）Ｂ５２，慢生型大豆根瘤菌（Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍｊａｐｏｎｉｃｕｍ）２２１０以及紫云英根瘤菌（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍｈｕａｋｕｉｉ）７６５３Ｒ后，分别考察了ｐＭＮ５３在３种转移接合子中的稳定性。结果表明由ｐＭＮ５３携带的卡那霉素抗性（Ｋｍｒ）在３种供试菌株中都能稳定传代，但电泳分析都只能检测到载体质粒ｐＭＮ２，载体上所携带的外源基因脱落。用Ｔｎ５为探针进行的斑点杂交，结果证明转移接合子２２１０Ｐ仍带有转座子Ｔｎ５。     

根瘤菌菌剂研究

以豌豆根瘤茵三叶草生物型(Rhizobium leguminosarum bv.trifolii)TA1和华癸中生根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)7653R为供试菌,在测定生长曲线的基础上制备了固体茵剂和浓缩液体菌剂.固体茵剂分别以草炭、蛭石和珍珠岩为载体,比较测定了3种茵剂在室温条件下的保存情况.结果表明在武汉3～9月测定时间内,3种茵剂中以草炭菌剂保存效果最好,成活茵数最多,珍珠岩茵剂次之,蛭石菌剂稍差.同时还比较了保存温度、抑菌剂和保护剂等因素对浓缩液体菌剂根瘤菌存活率的影响,筛选并确定了抑茵剂和保护剂的应用浓度.     

用Tn5标记带发光酶基因的华癸根瘤菌(Mesorhizobium huakui)7653R质粒

在ｐＲＫ２０７３的辅助作用下,通过三亲本接合转移,将Ｔｎ５（ｓａｃＢ－ｌｕｘＡＢ）插入华癸根瘤菌７６５３Ｒ菌株基因组中。将３２００个Ｔｎ５标记菌株影印到含有８％蔗糖的ＹＭＡ平板,检测这些菌株的发光酶活性和新霉素抗性。共获得８个菌株,其选择标记消失。质粒检测发现其共生质粒有不同程度的缺失甚至消除。结瘤实验证明,所有共生质粒部分缺失（有的缺失达１／３）的菌株依然结瘤。经用ｌｕｘＡＢ探针的分子杂交证实,８个菌株中有３个对应的标记菌株其Ｔｎ５插在共生质粒上。     

华癸根瘤菌的系统发育地位

16S rRNA 序列测定是细菌分类学的基本方法之一,其序列差异是确定细菌属间及属上系统发育关系的主要标准。本文根据国际系统细菌学委员会根瘤菌分委员会的建议,采用聚合酶链反应扩增了华癸根瘤菌(Rhizobium huakuii)模式菌株103的16S rRNA 基因中约260个碱基的一个片段,并对其进行了序列测定。所得序列与其他已知根瘤菌种、属的相应片段进行了比较。结果表明,华癸根瘤菌与豌豆根瘤菌和苜蓿根瘤菌两种及与其他属的碱基差异在6.9%～14.1%(17～35个碱基),相当于根瘤菌科内已知属间的差异。结合表型特征,我们认为该种可能代表了根瘤科的一个新属。