非豆科植物的根瘤菌促生机制的研究进展

近年来,随着对根瘤菌与宿主植物的信号交流和结瘤机制研究的逐步深入,以及非豆科植物的基因改造技术的成熟,根瘤菌的宿主植物范围不断扩大,在非豆科植物中其促生作用不断增强。从非豆科植物中不同根瘤菌促生机制的角度,分别介绍了近年来该领域研究与应用的现状,并对根瘤菌在非豆科植物,尤其是禾本科植物中的应用前景进行展望。     

豆科植物与根瘤菌共生关系的形成与发展(在河南省绿肥学术讨论会上报告摘要)

<正> 我从豆科绿肥根瘤菌方而,讲讲近年来的进展.一、种植豆类作物不是一个单一的植物,而是种一个共生体.豆科植物在根部部形成根瘤,但只有根毛分泌物或根毛脱落物对某一种根瘤细菌的繁殖有利,某一种根瘤菌才会旺盛繁殖并侵入根毛.就是说豆类根际需要形成一个相应的生态环境,某种根瘤菌才能与某一特定豆类植物形成一个共生体.科学试验证明:利用根瘤菌接种,形成根瘤的结瘤部位不是在     

根际微生态系统中豆科植物-根瘤菌共生固氮及其在可持续农业发展中的作用

豆科植物-根瘤菌共生固氮是根际微生态系统中一类特殊的植物-微生物共生体,是自然界最为重要的氮源.受施用高量氮肥带来的环境污染和资源浪费的影响,国际社会普遍重视豆科植物-根瘤菌共生固氮在可持续农业发展中作用的研究.本文简要综述了该领域近几年的研究进展以及作者的一些研究结果,探讨了豆科植物-根瘤菌共生固氮在间作和轮作种植制度中的作用及相应机制.     

百脉根结瘤信号通道蛋白NSP1和NSP2的相互作用

豆科植物百脉根是研究共生固氮体系的模式植物之一,对其根瘤菌共生信号转导途径和作用机制的研究,有助于揭示根瘤菌与豆科植物共生关系建立和共生体形成的奥秘.本研究利用酵母双杂交系统和体外蛋白质相互作用技术,证明百脉根GARS类家族转录因子结瘤信号通道蛋白NSPI和NSP2在体外体内均可以相互作用,并将相互作用的位点定位在NSPl的GRAS结构域的LHRⅡ区域和NSP2的LHRI区内.     

根瘤菌对石漠化生态系统三叶草生长的影响研究

通过采集石漠化地区的土壤,在实验室中以盆栽实验模拟石漠化生态系统,在豆科植物红三叶草上分别回接4株根瘤菌来研究石漠化生态系统中豆科植物接种不同根瘤菌后的生长态势。通过测定三叶草的株高、冠幅、光合速率、蒸腾速率等指标,比较分析得出接种根瘤菌对石漠化地区豆科植物的生长具有显著的促进作用。     

ACC脱氨酶对大豆快生根瘤菌及苜蓿中华根瘤菌共生固氮与竞争结瘤的影响

利用大肠杆菌S17-1与根瘤菌进行两亲本接合转移,将苜蓿中华根瘤菌Sm1021中的ACC脱氨酶基因导入大豆快生根瘤菌HH103,在苜蓿中华根瘤菌Sm1021中过表达ACC脱氨酶基因,探讨ACC脱氨酶对根瘤菌共生固氮及竞争结瘤的影响。结果显示:接种过表达ACC脱氨酶的重组根瘤菌Sm1021,宿主植物地上部分鲜质量与结瘤数量有所增加;接种外源导入ACC脱氨酶的重组根瘤菌HH103,能够增加结瘤数,提高植物地上部分干质量且竞争结瘤能力增强。但是,接种2种重组根瘤菌后,宿主植物的根瘤鲜质量和根瘤固氮酶酶活性无明显变化。     

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     

一个根瘤就是一座微型氮肥厂

豆科植物的突出特点是能与根瘤菌结瘤形成共生体,在自然环境中,豆科作物根瘤内部的根瘤菌在常温、常压下,将大气中的氮气转化成氨,直接提供给植物氮素营养,这就是自然界中的共生固氮作用。     

云南东川铜矿区豆科植物-根瘤菌对铜的耐受性

研究东川铜矿区自然生长的优势豆科植物-根瘤菌共生体系对铜胁迫的耐受性,可为利用豆科植物改良铜矿区土壤及生态环境提供理论依据。对根瘤菌进行耐酸碱及铜胁迫试验,并回接耐受性较强的菌株,在铜盐胁迫下研究其宿主植物的生长情况。结果表明:云南东川铜矿区自然生长的豆科植物根瘤菌存在着丰富的耐酸、铜菌株,筛选出1株可以耐受pH值3.0及Cu2+浓度3.5 mmol/L的菌株DS3(与三叶草共生)。在较高的铜盐胁迫下,回接强耐铜根瘤菌DS3后,可显著提高其宿主植物对铜盐胁迫的耐受性。     

文山石漠化地区豆科植物根瘤菌的16SrDNA序列分析

为研究和利用云南省文山石漠化地区豆科植物根瘤菌的种质资源多样性,对从文山地区豆科植物根瘤分离获得的13株根瘤菌株进行16S r DNA全序列分析,并与相关参比菌株的16S r DNA序列进行比较及聚类分析,建立13株文山石漠化地区豆科植物根瘤菌的发育树状图,初步确定13株豆科植物根瘤菌的分类地位,为以后石漠化生态修复中种植豆科植物接种适宜的根瘤菌提供种质资源。     

豆科作物适应酸性土壤的养分高效根系遗传改良

世界上超过40%的耕作土壤为酸性，养分效率低是酸性土壤限制作物产量的主要因素。根系是植物吸收养分和水分的主要器官，也是植物与土壤微生物互作的主要界面。挖掘根系对土壤养分吸收和利用的遗传潜力、改善根际土壤微生物组成及活性是提高作物产量、减少环境污染和提升土壤健康的重要策略。此外，豆科作物与根瘤菌共生所固定的氮素是农业生态系统中不可替代的清洁氮源，也是影响根际土壤微生物组的重要因素。本文以大豆为代表，系统总结了酸性土壤中，豆科作物养分高效根系遗传改良、根系与根际微生物互作提高养分效率和土壤健康的研究进展。此外，本文还概述了应用养分高效大豆品种，通过接种高效根瘤菌剂并与玉米、茶树间套作的生态效益，为豆科作物养分高效遗传改良及推动其在可持续农业中的应用提供理论依据和应用案例。     

Legumes symbioses: absence of Nod genes in photosynthetic bradyrhizobia

Leguminous plants (such as peas and soybeans) and rhizobial soil bacteria are symbiotic partners that communicate through molecular signaling pathways, resulting in the formation of nodules on legume roots and occasionally stems that house nitrogen-fixing bacteria. Nodule formation has been assumed to be exclusively initiated by the binding of bacterial, host-specific lipochito-oligosaccharidic Nod factors, encoded by the nodABC genes, to kinase-like receptors of the plant. Here we show by complete genome sequencing of two symbiotic, photosynthetic, Bradyrhizobium strains, BTAi1 and ORS278, that canonical nodABC genes and typical lipochito-oligosaccharidic Nod factors are not required for symbiosis in some legumes. Mutational analyses indicated that these unique rhizobia use an alternative pathway to initiate symbioses, where a purine derivative may play a key role in triggering nodule formation.     

慢生根瘤菌及其与花生共生机制研究进展

氮是植物生长发育所必需的大量元素之一,豆科植物通过与根瘤菌的共生固氮获得氮素.这种共生关系的建立包括结瘤和固氮两个过程,涉及复杂的互作调控机理,并受环境因素的显著影响.花生与慢生根瘤菌的共生对花生生产尤为重要,具有较多特异和未知的共生机制.本文综述了慢生根瘤菌及其与花生共生的相关内容,具体包括:(1)花生的慢生根瘤菌多...     

A cytokinin perception mutant colonized by Rhizobium in the absence of nodule organogenesis

In legumes, Nod-factor signaling by rhizobia initiates the development of the nitrogen-fixing nodule symbiosis, but the direct cell division stimulus that brings about nodule primordia inception in the root cortex remains obscure. We showed that Lotus japonicus plants homozygous for a mutation in the HYPERINFECTED 1 (HIT1) locus exhibit abundant infection-thread formation but fail to initiate timely cortical cell divisions in response to rhizobial signaling. We demonstrated that the corresponding gene encodes a cytokinin receptor that is required for the activation of the nodule inception regulator Nin and nodule organogenesis.     

LysM-type mycorrhizal receptor recruited for rhizobium symbiosis in nonlegume Parasponia

Rhizobium-root nodule symbiosis is generally considered to be unique for legumes. However, there is one exception, and that is Parasponia. In this nonlegume, the rhizobial nodule symbiosis evolved independently and is, as in legumes, induced by rhizobium Nod factors. We used Parasponia andersonii to identify genetic constraints underlying evolution of Nod factor signaling. Part of the signaling cascade, downstream of Nod factor perception, has been recruited from the more-ancient arbuscular endomycorrhizal symbiosis. However, legume Nod factor receptors that activate this common signaling pathway are not essential for arbuscular endomycorrhizae. Here, we show that in Parasponia a single Nod factor-like receptor is indispensable for both symbiotic interactions. Therefore, we conclude that the Nod factor perception mechanism also is recruited from the widespread endomycorrhizal symbiosis.     

甘肃省部分地区豆科植物根瘤菌资源调查

对甘肃庆阳、平凉、白银、兰州、临夏、定西、天水、甘南和陇南等地区的豆科植物及其共生根瘤菌资源进行了调查,共采集到豆科植物根瘤标本800多份,分别属于34属82种及变种,分离得到根瘤菌790余株;采集的根瘤形状以球形、棒形和掌形为主,部分呈现珊瑚形;根瘤颜色以土黄色、白色、浅褐色和粉红色为主,部分为红色或深褐色。研究发现,根瘤着生部位与寄主基因型有很大关系,调查的豆科植物中92．6％的根瘤着生在侧根上, 其余着生在主根或主侧根上;属内种间根瘤的形状、大小、颜色和着生部位相似,但是不同属间根瘤的形状、颜色、大小和着生部位存在明显差异;根瘤菌的分布与外界因素有密切联系,海拔、土壤水分和土壤肥力均会影响根瘤的分布和数量。在甘肃省大部分地区,豆科植物及其伴生植物在分布上也表现出一定的规律性,光线好、水分多的区域及阳坡、水渠边和路边均有大量豆科植物分布,伴生植物种类单一,以禾本科和菊科植物居多,但数量较少;同时发现,在调查地区,豆科植物被广泛用于防止水土流失和防止土壤沙漠化。     

相思属树种根瘤菌研究进展

绝大多数相思属树种都能与根瘤菌共生结瘤,对改良土壤肥力、水土保持和植被恢复具有重要意义。对与相思属树种共生的根瘤菌的生物学特性、遗传多样性及苗木接种效应方面的研究历史与现状进行了综述,旨在增加人们对相思根瘤菌的了解,扩展对相思根瘤菌研究与应用的视野。     

陕西豆科植物根瘤菌资源调查

在陕西关中、陕北地区,共采集到28属59种豆科植物根瘤样品930份,分离到710株根瘤菌,其中新发现地八角(Astragalus bhotanensis Baker)、硬毛棘豆(Oxytropis hirta Bunge)、塔落岩黄耆(Hedysarum fruticosum Pall)、毛掌锦鸡儿(Caragana leveillei kom)等10种豆科植物能够结瘤.在对豆科植物的结瘤特性比较研究后发现,豆科植物根瘤大小、数量、形状、颜色、着生部位除与寄主植物种有关系外,还与其所处的生态环境有很大的关系.该调查为根瘤菌在农业生产及生态环境建设中的应用提供宝贵的种质资源.     

会泽铅锌尾矿区豆科植物根瘤菌的耐铅锌及16S rDNA PCR RFLP研究

对21株分离自会泽铅锌尾矿区豆科植物根瘤菌进行耐复合铅锌双盐抗逆性及16S rDNAPCR-RFLP研究,结果表明,该区的豆科植物根瘤菌对铅锌双盐具有良好的耐性能力,筛选出HSY6和HZH2两株抗性能力强的菌株,分别与三叶草、紫花苜蓿共生。21株供试菌株的16S rDNA PCR-RFLP在73%的相似水平上分为5个遗传群,分别为慢生根瘤菌属(2株)、中慢生根瘤菌属(5株)、中华根瘤菌属(1株)、土壤杆菌属(3株)、根瘤菌属(10株)。供试根瘤菌类群对重金属铅锌的耐性为慢生根瘤菌属>中慢生根瘤菌属>中华根瘤菌属>土壤杆菌属>根瘤菌属。