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。     

苏云金芽胞杆菌对云斑天牛杀虫活性的体外检测

模拟自然界中云斑天牛Batocera horsfieldi(Hope)成虫的生活状态,建立室内人工饲养及生测方法,对苏云金芽胞杆菌(Bt)的杀虫活性进行测定。将苏云金芽胞杆菌菌悬剂涂抹在野蔷薇枝条表面,饲喂云斑天牛成虫,20 d后统计死亡率、体质量变化及产卵数量。在室内测定了80株苏云金芽胞杆菌的活性,通过1次初筛和2次复筛,筛选到1株对云斑天牛成虫有较高致死率的菌株ZQ-51。该菌株处理云斑天牛成虫后平均死亡率为53.33%,平均体质量减少率和平均产卵减少率分别是5.67%和12.48%,与对照差异均极显著。从感染死亡的成虫肠道中重新分离了该菌株,并验证分离的菌株与ZQ-51具有相似的形态特征和杀虫活性,表明苏云金芽胞杆菌可通过云斑天牛取食进入肠道而发挥杀虫作用。     

亚砷酸氧化菌Sinorhizobium sp. GW3的鉴定与亚砷酸氧化酶基因的分离

亚砷酸氧化细菌能够将毒性大的As(Ⅲ)氧化成毒性小的As(Ⅴ),在生物修复砷污染方面具有应用价值。对一株新型亚砷酸氧化菌Sinorhizobium sp.GW3进行了较全面的鉴定,并分离及分析了亚砷酸氧化酶基因aoxAB。形态学、生理生化鉴定和16S rRNA基因等分析结果表明该菌为Sinorhizobium属。该菌对As(III)抗性的MIC(Minimum inhibitory concentration)为9 mmol/L。首次在Sinorhizobium属中分离了包括编码小亚基aoxA和大亚基aoxB在内的亚砷酸氧化酶基因,其编码的大小亚基与已发现的Agrobacterium tumefaciens(ABB51929)的大小亚基在氨基酸水平上分别有86%、80%的同源性。     

运用Gibson克隆技术构建蒺藜苜蓿成熟根瘤的酵母AD-cDNA文库

以蒺藜苜蓿(A17)的成熟根瘤为材料,联合应用Gibson克隆技术和SMART cDNA技术构建cDNA文库,其转化效率达到7.74×10~5cfu/3μg pGADT7-Rec-New。随机菌落PCR检测结果表明,插入DNA片段的大小为0.5~2.0kb,其中插入片段0.75kb的占45.6%,文库的重组效率达到91.7%,构建的cDNA文库以质粒形式保藏备用。采用此法不仅可以构建用于酵母单杂交或双杂交的文库,同样也适用于其他质粒文库的构建。利用酵母单杂交技术,以在根瘤中高表达基因启动子元件为诱饵,筛选构建的文库,得到拟似与DNA互作的蛋白质。     

百脉根根瘤菌MAFF303099 Tn5转座子插入突变体库的构建及筛选

以百脉根根瘤菌MAFF303099为材料,利用转座子Tn5-sacB转座技术得到了约10 000个MAFF303099的转座接合子,构建随机插入突变体库进行保藏;同时建立了一套能从突变体库中快速筛选突变菌株的方法,且鉴定到共同结瘤基因nodB的突变体。结果表明:组成突变体库的接合子基因组中均有Tn5-sacB插入,三亲本转化效率为3.75×10~(-5);与野生型相比,MAFF303099 nodB的突变体在表型上不能使其宿主百脉根形成根瘤。     

百脉根根瘤菌nod-lacZ转录融合子构建及表达分析

根据Mesorhizobium loti基因组信息,克隆nodA、nodB、nodD等基因的启动子序列,分别与报告基因构建相应的转录融合子(nod-lacZ),并分别导入中慢生型百脉根根瘤菌MAFF303099和广谱根瘤菌NGR234(Rhizobium sp.)中,利用百脉根根的抽提物作为诱导物,检测结瘤基因的表达。结果表明:在MAFF303099菌株中,百脉根根抽提物不能诱导nodA的表达;能诱导nodB和nodD1的表达;nodD2呈组成型表达;供试的5种不同的类黄酮化合物都不能诱导nodA基因表达;在NGR234菌株中,毛地黄酮(Luteolin)能诱导nodA表达。     

蒺藜苜蓿中CDF家族锌转运体MtMTP3的鉴定和表达调控分析

植物体内阳离子扩散协助蛋白(cation diffusion facilitator proteins,CDF)也称为金属耐受蛋白(metal tolerance protein,MTP),在提高植物对锌抗性和调节锌在植物体内分布起到重要作用。本研究根据拟南芥AtMTP1基因序列从模式豆科植物蒺藜苜蓿基因组中鉴定了一个CDF家族锌转运体基因MtMTP3。生物信息学分析表明MtMTP3编码385个氨基酸,属于CDF家族锌转运体;酵母功能互补实验证实MtMTP3具有转运Zn的功能;基因表达检测结果显示MtMTP3主要在蒺藜苜蓿根部表达,高浓度Zn、Mn或者缺Fe处理均能促进MtMTP3的表达,表明该蛋白与根部重金属转运有关;RT-PCR和定量PCR检测结果显示该基因在低磷条件下表达量升高,接种丛枝菌根真菌能显著抑制MtMTP3表达,即使在高浓度锌处理下,MtMTP3表达也明显受到抑制。这些研究结果表明,丛枝菌根真菌可能通过促进磷吸收,进而调控MtMTP3基因的表达。     

解磷菌和根瘤菌复合接种对大豆和紫云英共生固氮的影响

从大豆根际及根瘤中分离获得2株具有较高解磷能力的细菌PSB-1和HZP1,通过Salkowski比色法和钼锑钪比色法,对这2个菌株产生IAA(indole-3-acetic acid,IAA)的能力和溶解无机磷的能力进行了测定,同时对紫云英和大豆进行接种,并对田间栽培的大豆进行了菌剂接种试验。结果显示:PSB-1及HZP1均具有解磷及产IAA的特性;单接种解磷菌HZP1或PSB-1均有促进紫云英和大豆生长的作用;相比于单接种根瘤菌,将这2株解磷细菌分别与根瘤菌混合接种能进一步提高大豆和紫云英的地上生物量、根瘤鲜质量和根瘤数。田间试验结果显示,单独接种根瘤菌剂或解磷菌剂都有一定的增产效果,但双接种根瘤菌剂和解磷菌剂的增产效果不明显。     

1株高冰核活性细菌的分离与鉴定

从发生冻害的植物组织中分离到1株冰核细菌MB03,该菌株在-3℃时在2 min内的冻结率达到96.5%,而产生1个冰核所需要的细胞数约为2.9×103个,其冰核活性明显高于冰核细菌标准菌株和其它分离菌株.进一步对MB03进行了鉴定,经个体形态与培养特征观测、部分生理生化反应、G C摩尔分数测定、16SrDNA序列对比分析、菌落原位杂交探测特异性基因和PCR扩增冰核基因等鉴定,确定该菌为丁香假单胞菌(P5eudomonas syringae).     

三价砷氧化细菌Acidovorax sp.GW2中As(Ⅲ)氧化酶基因和调控序列的克隆鉴定

通过反向PCR和细菌Fosmid文库筛选,克隆得到1株二三价砷[As(Ⅲ)]氧化细菌Acidovorax sp.GW2的As(Ⅲ)氧化酶Aox基因簇,包括aoxRSXABCD 7个基因,分别预测编码双组分信号传导系统转录调控子AoxR(同源性68%),周质感应组氨酸激酶AoxS(同源性55%),周质结合蛋白AoxX(同...