我国根瘤菌共生固氮遗传学研究动态

本文就我国根瘤菌固氮的遗传学研究动态做一综述，内容包括根瘤菌共生固氮的遗传基础研究，如根瘤菌结瘤基因和固氮基因的定位，外源质粒与根瘤菌共生质粒的相互作用与遗传重组等，根瘤菌与豆科植物的相访识别与作用；以及我国根瘤菌遗传学研究展望。     

大豆与快生型及慢生型根瘤菌配对选优的研究

本文研究了快、慢生型大豆根瘤菌与不同大豆品种共生固氮体系的配对选优,结果表明:不同大豆品种与不同类型大豆根瘤菌株之间亲和性不同。沈农25104、哈7799、黑农26和合丰25等品种与快生型大豆根瘤菌 QB113具有很强的亲和性;铁丰18、长农6、哈7799、黑农26、合丰25等品种与慢生型大豆根瘤菌 B16—11C 有较强的亲和性:而开育8等大豆品种则与慢生型大豆根瘤菌61A76(美国)有较强的亲和性。接种大豆根瘤菌配合使用启动氮,对促进六豆与根瘤菌共生体系固氮活性和大豆籽粒产量的提高有明显的效果。     

石灰性紫色土上铁对花生-根瘤菌共生固氮的影响

试验研究了石灰性紫色土上花生施铁及不同铁浓度对花生根瘤菌共生固氮作用的影响。结果表明：石灰性紫色土上施１．５ｍｇ／２．５ｋｇ土铁能促进快生型花生根瘤菌株８５－７的侵染结瘤与固氮特性和花生生长发育，而ＨＮ１１基因工程菌株在不施铁时也与“天府３号”花生有良好的共生固氮作用。铁对花生根瘤菌共生固氮的影响存在着菌种间差异；铁与花生叶绿素含量有密切关系，叶绿素含量与植株干重、全氮及固氮酶活性之间有显著的相关性；在石灰性紫色土上施铁或接种高效根瘤菌剂能提高花生产量，并能增强根瘤菌株的竞争性。     

花生根瘤菌高效菌株的筛选及固氮效应的研究Ⅰ.花生根瘤菌高效菌株的筛选及固氮效应的盆栽试验

以吉林省扶余县三井子镇沙壤土为供试土壤，通过对花生根瘤菌的采集、菌株的分离、纯化和原寄主品种的回接等盆栽试验，筛选出适合吉林省不同花生品种的优良菌株(2644、2656、2697)及其组合(2644 2656、2644 2697)，并对其进行生理生化特性鉴定。结果表明，2644为快生型根瘤菌，表现出相对较强的固氮酶活性，2656、2697为慢生型根瘤菌，也具有较强的固氮活性。修正了花生根瘤菌无快生型或快生型固氮活性低的传统说法。同时这3种优良菌株中两种或两种以上组合接种效果更佳，是生产上推广应用的优选菌株，这为引进优良菌种和组合接菌提供了理论依据。     

辽宁省慢生根瘤菌的系统发育多样性

花生是重要的豆科经济作物,能与慢生根瘤菌属的根瘤菌共生固氮,辽宁省的花生种植较广泛,但是对该地区花生根瘤菌的研究并不全面。采用16S r DNA和nif H基因的序列分析方法从遗传学角度对17株分离自辽宁省不同地区的花生根瘤菌的特性进行研究。根据16S r DNA基因的序列分析将所有菌株分为4个类群,而nif H基因的序列分析方法将供试菌株分成两大类群,2种方法的分类结果大体一致,测序结果表明所有菌株都属于慢生根瘤菌属。说明辽宁省花生慢生根瘤菌的分布可能与该地的地理环境存在一定的相关性。     

华癸中慢生根瘤菌焦磷酸硫胺素结合蛋白基因tpp的功能研究

在构建M.huakuii tpp基因突变株的基础上,通过自生生长和植物盆栽试验,研究焦磷酸硫胺素结合蛋白tpp基因在根瘤菌的生长及与紫云英宿主共生固氮过程中的功能。通过同源重组获得华癸中慢生根瘤菌tpp突变菌株HKtpp,并进一步研究tpp基因突变对菌株生长及共生固氮功能的影响。结果显示:tpp基因突变会减缓菌株生长,突变菌株胞内的谷胱甘肽还原酶活性显著降低。植物盆栽试验表明,突变菌株感染紫云英宿主形成有效的红色根瘤,但是其固氮酶活降低了26.4%。结果表明:tpp基因在根瘤菌的生长和共生固氮中发挥着重要作用。     

花生施用“鹿鹤”牌肥源肥效试验

“鹿鹤”牌肥源是一种含有根瘤菌的活性微生物肥料 ,施用于花生 ,可通过共生固氮提高花生产量 ,同时通过增加花生仁蛋白质含量而改善花生品质。其有效活菌种来自于中国农业微生物菌种保藏管理中心 ,主要是根瘤菌科根瘤菌属的慢生根瘤菌 (Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍｓｐｐ)等     

天冬氨酸转氨酶在中慢生根瘤菌MAFF303099共生固氮中的作用

为寻找根瘤菌中与共生固氮相关的调控基因,采用同源重组法,分别敲除中慢生根瘤菌MAFF303099在与豆科植物百脉根共生固氮过程上调表达的10个基因,研究它们对共生固氮的影响。结果显示:Δmlr5883敲除突变体相比于野生型MAFF303099,其固氮酶活性下降40%,侵染细胞形态未发生显著改变,对Δmlr5883回补可恢复固氮酶活性;预测mlr5883编码天冬氨酸氨基转移酶,体外检测该酶的天冬氨酸转氨酶活性为16.67 U/mg。该基因的突变会影响固氮效率,推测其可能参与对植物供给碳源的代谢过程。     

山西土著花生根瘤菌的数量分布及其共生结瘤固氮特性

在山西土壤气候条件下,土著花生根瘤菌数量变化范围在每克土壤５０～１５０００个之间,其生态分布褐土高于潮土,晋南多于晋中、晋北。主栽花生品种的自然结瘤率达７６０％,单株结瘤量为２０９±１４７个,日固氮量０３８～１２２ｍｇ,每公顷固氮１０～３０ｋｇ。单株固氮总活性与单瘤固氮比活性的高峰出现有所不同,前者在荚果期,后者在盛花期。土著根瘤菌的固氮强度与结瘤量无相关性,覆膜栽培与增施磷肥均具有良好的共生固氮生态效应。     

MCHK＿7135基因在华癸中慢生根瘤菌共生固氮中的功能

为研究MCHK＿7135基因在根瘤菌与宿主植物共生固氮中的功能,用同源重组的方法构建了MCHK＿7135基因的突变体及回补菌株,对突变菌株和回补菌株在人工培养条件以及与宿主植物紫云英共生下的各项表型进行了考察,结果显示：与野生型菌株相比,突变菌株对氧胁迫的敏感性增强;接种突变株的紫云英长势矮小,侵染线及根瘤原基数目减少,根瘤数量少,固氮酶活性低,而向突变菌株导入完整MCHK＿7135基因后,各项共生表型得到不同程度恢复。研究结果表明,华癸中慢生根瘤菌的过氧化物还原酶基因MCHK＿7135基因在根瘤菌与宿主植物共生固氮的过程中具有重要功能。     

微生物与植物共生结瘤固氮的分子遗传学研究进展

以根瘤菌 -豆科植物共生体系为主要代表 ,综述了近年来在结瘤固氮分子遗传学研究领域所取得的进展 ,特别是共生双方与结瘤、固氮有关的基因的定位、表达与调控     

诱导固氮菌与稻苗结瘤共生的研究

以植物生长激素２,４－Ｄ处理非豆科植物稻苗并接种固氮菌,诱导固氮菌与幼苗结瘤（类瘤）共生．多次重复实验结果如下：不同稻品种的始瘤日期、结瘤率及固氮酶活性有所差异．在１２个供试品种中,始瘤期需３～１２ｄ;结瘤率为２０．５％～１００％;固氮酶活性（乙炔还原法）最高的达７７．６ｎｍｏｌ株－１ｄ－１．稻苗经２,４－Ｄ处理后接种弗兰克氏菌,取得与根瘤菌相似结果．这是弗兰克氏菌应用于农作物的首次报道．固氮菌与稻苗共生固氮有促进生长、延缓衰老的作用．本研究揭示了根瘤菌与禾本科作物之间的一种新的共生关系,对研究非豆科作物结瘤固氮将是很有意义的．     

大豆细胞色素P450家族GmCYP78A71固氮功能解析

大豆可与根瘤菌互作进行共生固氮,有效缓解其对土壤氮素的依赖。细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)是一种血红素单加氧酶,参与植物信号分子、植物激素和黄酮类等多种次生代谢物的合成,为探究其在大豆结瘤固氮中的生物学功能,分析了该家族GmCYP78A71基因的结构,并对其表达模式及生物学功能进行了深入解析。qRT-PCR和转启动子大豆毛根的根瘤GUS染色表明,GmCYP78A71在根瘤中特异表达,且随着根瘤的发育表达量逐渐增高,在成熟根瘤中达到峰值;与对照相比,超表达复合植株的根瘤个数、鲜重、固氮酶活性等显著提高,而RNAi毛状根的根瘤个数、鲜重、固氮酶活性等显著降低。上述结果表明GmCYP78A71对根瘤的生长发育和固氮发挥重要作用。     

花生根瘤菌固氮机理研究进展

综述了根瘤菌分类,影响根瘤固氮机制的因素、根瘤菌及其宿主基因型的遗传改良与筛选,提出了花生根瘤菌应用存在问题及研究对策。     

我国绿豆根瘤菌多样性的研究进展

生物固氮是全球长期倡导的一项应用技术,根瘤菌与绿豆植株形成的共生固氮体系,对改善土壤肥力、减少化肥污染,增加生物有效氮源,提高产量和品质等方面发挥着重要作用。针对我国绿豆根瘤菌的多样性、研究技术手段、生物地理分布、接种技术等方面的研究进展进行综述,同时对该研究方向提出了自己的认识和观点,旨在增加人们对绿豆根瘤菌的了解,拓展对绿豆根瘤菌研究与应用的视野。     

氮素与豆科作物固氮关系研究进展

氮素与根瘤固氮结合可达高产,两者矛盾对根瘤固氮产生不利影响。氮素影响根瘤固氮作用机制仍不明确。文章在现有研究成果基础上,总结氮素与大豆根瘤固氮关系研究发展进程;综述不同氮素形态和氮素浓度对根瘤形成和生长、根瘤固氮酶活性影响及相关机制研究动态;阐述氮素抑制根瘤固氮碳水化合物争夺、抑制根瘤氧供给、硝酸盐毒害、反馈调节及其他可能抑制机制;提出氮素抑制结瘤氮浓度界限模糊化,不同氮素形式、豆科种类氮素抑制机制差异化及详细抑制机制不明确等问题。     

诱导根瘤菌与玉米结瘤共生的研究

以２,４－Ｄ处理玉米苗并接种根瘤菌,诱导根瘤菌与玉米苗结瘤共生．试验结果如下：５个玉米品种的始瘤期仅需２～３ｄ,结瘤率高达９０％～１００％,固氮酶活性（乙炔还原法）在４５～５５ｎｍｏｌ株－１ｄ－１之间．在闽单８８中,还出现琼脂液化、结红瘤等特殊现象．经显微镜观察表明,根瘤菌可从弯曲、膨大、变形的根毛侵入,可形成类侵入线;瘤组织细胞内含有数量众多的根瘤菌菌体．说明了２,４－Ｄ能诱导根瘤菌进入非豆科植物根瘤,并能在瘤内繁殖．     

大豆类胡萝卜素裂解双加氧酶GmCCD8固氮功能解析

大豆可与根瘤菌共生进行生物固氮,固氮机制受许多基因诱导调控,类胡萝卜素裂解双加氧酶(carotenoid cleavage dioxygenases,CCDs)可调控多种植物激素、色素、芳香类化合物的合成与代谢.为探讨其在大豆生物固氮中的功能,从大豆育成品种中黄15中克隆类胡萝卜素裂解双加氧酶GmCCD8基因,分析了该...     

根瘤菌质粒的研究进展

快生型根瘤菌中普遍存在1到多个数量不等的内源质粒(indigenous plasmid)。其中,含有根瘤菌结瘤和共生固氮所必需的基因的质粒被称之为共生质粒(pSym);其它的质粒被称为非共生质粒(non-pSym)。根瘤菌的内源质粒一般都非常稳定,能够在不同种属的根瘤菌之间和土壤杆菌中进行转移。根瘤菌质粒在转移、复制过程中可能发生重组等现象。本文综述了根瘤菌共生质粒和非共生质粒的功能,以及根瘤菌质粒的转移、复制等特性。