Agglutinin from Alfalfa Necessary for Binding and Nodulation by Rhizobium meliloti

A protein that specifically agglutinates Rhizobium meliloti, the alfalfa root nodule endosymbiont, has been purified from alfalfa seed. Material cross-reactive to antiserum prepared against the purified agglutinin is present in all alfalfa varieties that were tested but is absent in corn and other legumes not nodulated by Rhizobium meliloti. Studies with nonnodulating mutants of this microorganism incapable of binding to alfalfa roots suggest that the agglutinin is responsible for specific recognition between Rhizobium meliloti and alfalfa and that this recognition is an essential step in nodule formation.     

豆科植物根瘤茵结瘤因子的感知与信号转导

结瘤因子(脂壳寡糖,lipo-chito-oligosaccharides,LCOs)是根瘤菌在宿主植物根系分泌的类黄酮的作用下,合成并分泌的一类多糖信号分子,在根瘤菌与植物的共生结瘤过程中起重要作用。结瘤因子通过一定的机制感知,与某种特定受体(结瘤因子结合蛋白)结合,通过结瘤因子激活的信号转导途径如Ca2 介导的信号转导途径或磷酸类脂信号转导途径,诱导宿主植物的一系列反应,如根毛质膜去极化、皮层细胞分裂和结瘤素基因表达等。同时,结瘤因子的感知与信号转导也受一定基因和反馈机制调控。就豆科植物根瘤菌结瘤因子感知机制、信号转导途径及反馈调控等方面的研究进展进行了全面阐述。     

酸铝对耐酸苜蓿根瘤菌生长的影响

[目的]研究酸性条件和游离铝离子对耐酸苜蓿根瘤菌生长的影响.[方法]以普通苜蓿根瘤菌和耐酸根瘤茵为材料,在不同pH液体YMA培养基和加铝酸性液体YMA培养基中进行培养,研究酸铝条件对根瘤菌生长的影响.[结果]所有根瘤菌生长都受到酸性条件的限制,但2个耐酸苜蓿根瘤茵受酸性环境影响小,在酸性条件下的生长强度大,最低能耐受pH 3.0的酸度.耐酸苜蓿根瘤菌生长缓滞期比普通根瘤菌短,而且生长缓滞期时间基本不受环境pH的影响,而普通根瘤茵生长缓滞期随pH的降低而延长.在酸性条件下(pH≤5.0),根瘤茵先分泌碱性物质,再分泌酸性物质;在中性条件下,耐酸菌株先分泌酸性物质,再分泌碱性物质,普通菌株持续分泌酸性物质;在碱性条件下(pH 9.0),各菌株持续分泌酸性物质.在pH4.1的酸性条件下,Al3+浓度为0 ～ 0.5 mmol/L时,根瘤菌的生长不受Al3+的影响.[结论]酸性条件对耐酸苜蓿根瘤菌生长的影响较普通根瘤菌小,酸性条件下耐酸根瘤菌的生长基本不受游离铝离子影响.     

A plant flavone, luteolin, induces expression of Rhizobium meliloti nodulation genes

The symbiotic interaction of Rhizobium meliloti and alfalfa results in the formation of nitrogen-fixing root nodules. Rhizobium meliloti nodABC genes are required for the early host responses of cortical cell divisions and root hair curling. The induction of nodABC expression by alfalfa exudates demonstrates host-symbiont signaling at an early stage in nodule development. The inducer molecule for nodABC expression was isolated from plant exudate by constructing a nodABC-lacZ fusion to monitor the inducing activity. From ultraviolet-visible absorption spectra, proton nuclear magnetic resonance, and mass spectrometry, the inducer was determined to be 3',4', 5,7-tetrahydroxyflavone (luteolin). Luteolin is a normal secondary plant metabolite found throughout the plant kingdom that may serve to control nodABC expression during nodule development. This regulatory role for a flavone contrasts with the function of some flavonoids as defense compounds.     

海南省芒果主产区土壤养分现状与果实矿质养分相关性评价与分析

目的研究添加生物炭对杧果根层土壤养分含量、根系生长和土壤微生物群落结构的影响,为杧果园科学施用生物炭提供理论参考。方法以台农一号杧果为研究对象,设置常规施肥(CK)、常规施肥配施3%生物炭(BC)和水肥一体化施肥配施3%生物炭(FBC) 3个处理,分析土壤养分和根系构型的变化,利用Illumina 高通量测序技术比较土壤细菌和真菌群落的差异。结果与CK相比,BC和FBC处理土壤pH和有机质含量升高,果期BC处理的土壤碱解氮和有效磷含量显著升高,花期BC和FBC处理的土壤速效钾含量显著升高;果期BC处理的根质量密度和根长密度显著增加,根平均直径差异不显著,根盒维数表现为BC>FBC>CK。BC处理提高了土壤细菌物种数、丰度和多样性,降低了土壤真菌多样性;FBC处理降低了细菌的丰度和多样性;BC和FBC处理提高了变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和担子菌门(Basidiomycota)等微生物门水平上的丰度,绿弯菌门(Chloroflexi)和子囊菌门(Ascomycota)丰度降低;BC处理的芽单胞菌属(Gemmatimonas)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)和水恒杆菌属(Mizugakiibacter)显著富集,FBC处理的芽孢杆菌属(Bacillus)、Acidibacter、链格孢属(Alternaria)和青霉属(Penicillium)显著富集。冗余分析结果表明：有机质、碱解氮和有效磷含量是土壤细菌和真菌群落结构变化的驱动因子,pH是真菌群落结构变化的驱动因子,且根系生长发育受土壤环境因子调控。结论添加生物炭有利于提高杧果园土壤养分有效性,改善土壤微生物环境,促进根系生长。     

苜蓿与无芒雀麦混播对苜蓿根系性状影响及抗寒效应研究

为探讨苜蓿与无芒雀麦混播草地苜蓿越冬率及抗寒效应,选用龙牧806、公农1号、WL319HQ和敖汉4个苜蓿品种与草地羊茅同行3∶7混播,分析整个越冬期间单、混播根系形态学指标及生理生化指标动态变化情况,并通过隶属函数评价各混播组合的抗寒性能。结果表明,苜蓿与无芒雀麦混播处理越冬率均高于其单播处理;随着外界环境低温的胁迫,同一苜蓿品种混播处理根颈直径、主根直径及侧根数均高于单播处理,但根颈入土深度、主根长度,单播处理高于混播处理;越冬前随自然温度的下降,苜蓿根颈直径呈现先增加后降低趋势,11月15日—4月30日整个越冬期根颈直径变化不明显;抗寒性高的品种根颈分枝较多。4个苜蓿品种单播及与无芒雀麦混播苜蓿根系可溶性糖、可溶性蛋白及游离脯氨酸均随着气温下降其含量增加,翌年春随着气温回升而降低,其中可溶性糖、可溶性蛋白及游离脯氨酸含量在11月中旬达到最大值;过氧化物酶(POD)则是随着温度变化在整个越冬期呈现先升后降再上升的变化趋势。通过越冬率调查和运用隶属函数法进行抗寒性综合评判,得出供试材料抗寒性大小依次为公农1号+无芒雀麦公农1号WL319HQ+无芒雀麦WL319HQ龙牧806+无芒雀麦龙牧806敖汉+无芒雀麦敖汉。     

播种当年紫花苜蓿根颈和根系特征初步研究

【目的】研究播种当年紫花苜蓿根茎和根系特征与越冬率的关系.【方法】对播种当年24个紫花苜蓿品种的根颈和根系特性进行研究.【结果】不同紫花苜蓿品种间根颈和根系特性差异显著.将24个紫花苜蓿品种根据不同苜蓿根颈和根系特征的聚类分析分为5大类,其中第Ⅳ类,为根颈分枝数较多、根颈分枝直径较粗、主根较粗、侧根着生距根颈较远、主根鲜质量较高的苜蓿品种,是播种当年干草产量达4 500~5 200kg/hm2的苜蓿品种,包括‘三得利’‘皇后’‘巨人201T’‘驯鹿’‘斯贝德’和‘公农1号’.播种当年‘公农1号’和‘皇后’的根颈分枝数最多,且有较大主根直径和根鲜质量,是适宜科尔沁沙地种植的紫花苜蓿品种;而‘WL363’‘WL168’‘WL319’则相反.【结论】苜蓿根颈分枝直径与越冬率的相关系数最大,可作为鉴定苜蓿品种越冬率高低的参考指标.     

苜蓿根腐病的病原分离、鉴定与杀菌剂毒力测定

为了解河北苜蓿根腐病病原种类,以便有目的地加以防治,对从河北采集的苜蓿根腐病样品进行了病原分离、鉴定以及致病性和室内毒力测定。根据形态学和核糖体内转录间隔区ITS4和ITS5、延伸因子EF-1H和EF-2T序列作为引物鉴定,分离出的71株致病菌株均为镰孢菌属(Fusarium),其中,木贼镰孢(F.equiseti)55株,尖孢镰孢(F.oxysporum)7株,层出镰孢(F.proliferatum)6株,变红镰孢(F.incarnatum)2株,茄镰孢(F.solani)1株。尖孢镰孢菌株D19-2、层出镰孢菌株S45和茄镰孢菌株Q1的致病性最强。通过含毒介质法测定,结果表明,40%腈菌唑可湿性粉剂(WP)、50%多菌灵WP、嘧环·咯菌腈(37%嘧菌环胺和25%咯菌腈)水分散粒剂(WDG)、50%福美双WP、70%甲基硫菌灵WP和10%苯醚甲环唑WDG对这3个菌株菌丝生长均有较好抑制作用,而80%代森锰锌WP、99%恶霉灵WP、40%菌核净WP的抑制作用较弱。     

盐胁迫下沙冬青和绿豆根冠细胞膜电位的原初响应研究

该文以沙冬青、绿豆为材料,利用微电极技术实时记录了活体沙冬青和绿豆根冠细胞膜电位对不同盐分的原初响应,分析了质膜转运蛋白抑制剂（Vanadate、TEA）对植物根冠细胞膜电位的影响。结果表明:50、100、200 mmol/L NaCl、KCl和LiCl均会引起植物细胞膜电位去极化。对于同一阳离子而言,去极化程度随处理液中离子浓度的增加而加强;对于同一浓度、不同阳离子而言,由于水合离子半径大小不一（K+＜Na+＜Li+）,在根自由空间的迁移速率不同（K+＞Na+＞Li+）,因此引起膜电位的去极化程度也存在差异（K+＞Na+＞Li+）;同一阳离子且同一浓度下对于不同植物来说,绿豆根冠细胞膜电位去极化程度大于沙冬青,即单位时间绿豆根对Na+的通透性大于沙冬青。质膜H+ ATPase和K+通道参与了沙冬青和绿豆在盐胁迫时的原初响应,K+通道可能参与了Na+的跨膜转运。      

水分亏缺对玉米根毛区皮层解剖结构的影响

【目的】从解剖学角度探讨水分亏缺对苗期和拔节期玉米根毛区皮层结构的影响,为玉米抗旱机理研究提供参考。【方法】以有一定抗旱能力的高农901玉米种子为试材,采用盆栽试验,在苗期和拔节期分别设正常供水(CK)、轻度水分亏缺(LS)、中度水分亏缺(MS)和重度水分亏缺(SS)4个处理,使其土壤含水量分别达到田间最大持水量的75%～85%,65%～75%,55%～65%,45%～55%,处理结束后,分别取玉米根毛区(距离根尖端10cm)的根系样品制作半薄切片,常规甲苯胺蓝染色、番红-固绿和苯胺蓝荧光染色后,用Olympus BX51显微镜观察皮层细胞以及内皮层马蹄形加厚的变化情况,用image pro plus 6.0计算皮层厚度及内皮层细胞的长度和高度。【结果】随着水分亏缺程度的加剧,苗期和拔节期根毛区皮层厚度逐渐减少,皮层薄壁细胞减小变形,排列不规则;苗期和拔节期各水分亏缺处理的内皮层细胞长度和高度均逐渐减小,且在苗期时表现较为明显。荧光观察结果显示,苗期只有轻度水分亏缺处理的内皮层细胞两侧的马蹄形加厚程度较明显;拔节期轻度、中度水分亏缺处理的内皮层细胞出现了不同程度的马蹄形加厚,且在内切向壁上也出现了明显加厚,拔节期重度水分亏缺处理玉米内皮层细胞的加厚程度较小,且细胞发生了明显变形。【结论】苗期玉米对水分亏缺的反应比拔节期敏感;适度水分亏缺条件下,玉米通过缩减皮层厚度,增加内皮层木质化、栓质化程度,降低水分在根部径向运输的阻力,阻止根中水分的流失,使细胞保持基本形状,从而在一定程度上增强了对干旱环境的适应性。     

油菜素内酯对拟南芥和水稻根毛发育的影响

油菜素内酯(Brassinosteroids,BRs)是植物生长发育所必需的一类植物激素。本研究以拟南芥和水稻为研究对象,借助BR相关突变体,通过外源施加BR及BR合成抑制剂研究BR和根毛生长发育的关系。结果表明:在双子叶模式植物拟南芥中,BR抑制根毛的生长发育;在单子叶模式植物水稻中,BR对的根毛的发育存在剂量反应,在一定的浓度范围内促进根毛的生长发育。     

河北苜蓿镰孢菌根腐病病原生物学特性研究

为明确河北省苜蓿镰孢菌根腐病病原的生物学特性,本研究对从河北省部分苜蓿种植地采集的苜蓿根腐病样品中分离获得的10株镰孢菌菌株D19-2(Fusarium oxysporum)、S45(F.proliferatum)、Q1(F.solani)、QD13-2(F.oxysporum)、QZ3(F.equiseti)、N12-1(F.acuminatum)、N1-2(F.redolens)、B1-6-3(F.oxysporum)、B2-1-2(F.tricinctum)和B1-7-5(F.proliferatum),从培养基、温度和培养基pH对各菌株菌丝生长和产孢量的影响方面进行了研究。并且探究了光照、碳源和氮源对菌株QD13-2、QZ3、N12-1、N1-2、B1-6-3、B2-1-2和B1-7-5菌丝生长和产孢量的影响。另外,测定了菌株QD13-2、QZ3、N12-1和N1-2的菌丝致死温度。结果表明,对于菌株D19-2、S45和Q1的菌落生长,最适培养基为PDA和Czapek,最适温度为26～28℃,最适pH为7～8;菌株QD13-2、QZ3、N12-1、N1-2、B1-6-3、B2-1-2和B1-7-5菌落生长的适宜条件为15～28℃,pH为5～11,全黑暗或光暗交替培养,可溶性淀粉为最适碳源,甘氨酸为最适氮源,氮源为氯化铵时具有抑制作用。菌株QD13-2、QZ3、N12-1和N1-2的菌丝致死温度分别为64、51、48和63℃。研究结果对于了解苜蓿镰孢菌根腐病发生规律和开展病害综合防治具有重要意义。     

干旱胁迫下4个苜蓿品种根系抗旱性的比较

为明确苜蓿根系生理特性的变化与抗旱性的关系,采用盆栽断水的方式模拟土壤干旱胁迫,测定苗期根系相对含水率(RWC)、脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖(TSS)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量.结果表明:随着干旱胁迫程度增加,4个苜蓿品种根系RWC明显下降,Pro、TSS、MDA含量及SOD活性明显上升.经抗旱隶属度分析,‘野生黄花苜蓿’的综合评价值最高,为0.561 8,4种材料的抗旱性强弱顺序为:野生‘黄花苜蓿’>‘陇东苜蓿’>‘清水紫花苜蓿’>‘甘农2号’杂花苜蓿.     

不同杀菌剂对拟枝孢镰刀菌的毒力测定及田间防效

为筛选高效防治紫花苜蓿根腐病的药剂,选用不同杀菌剂对拟枝孢镰刀菌进行室内毒力测定,盆栽药效试验和紫花苜蓿根腐病的大田防治试验。室内毒力测定结果表明:抑菌效果较好的分别是98%咯菌腈和98%戊唑醇,质量浓度为1.25μg/mL时,它们的抑菌率分别为90.11%和83.68%,抑菌效果较差的分别是98%嘧菌酯和97%恶霉灵。盆栽试验结果表明:98%咯菌腈的EC50值最小,为2.060 3μg/mL,对紫花苜蓿拟枝孢镰刀菌的抑制作用最大。15个复配组合除组合4、8、9和10表现为相加作用外,其余组合均表现为增效作用。大田试验结果表明:50%咯菌腈和43%戊唑醇以有效剂量250g/hm2的防效较好,其防效分别为69.42%和66.78%,50%咯菌腈和43%戊唑醇以有效剂量125和125g/hm2复配具增效作用的同时防效较好,为71.39%。咯菌腈和戊唑醇等可作为大田防治紫花苜蓿根腐病的首选药剂。     

高粱根质膜的纯化和膜蛋白的提取

利用高粱根作为实验材料,用不连续蔗糖密度梯度和Dextran T-500/PEG-3350两相法探讨了纯化质膜的过程,以及去垢剂对K+运输蛋白的增溶效率.结果表明,由6 mL 40%(W/W),4 mL 34%(W/W)和4 mL 22%(W/W)蔗糖组成的不连续蔗糖梯度,经80 000×g离心3 h后,在34%～40%界面处富含质膜.在质膜K+运输蛋白的增溶效果上,6.5 mmol/L CHAPS最为理想.     

苜蓿镰孢菌根腐病病原致病性和毒素化学型测定

为了解苜蓿镰孢菌根腐病病原的致病性差异和致病机制,本研究对分离自河北省黄骅市和张家口市宣化区部分苜蓿种植地苜蓿根腐病样品的150株镰孢菌(Fusariumspp.)(2015年分离获得72株,2016年分离获得78株),采用平皿法进行了致病性测定,利用分子生物学技术对所分离获得的镰孢菌菌株是否具有产脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)和雪腐镰刀菌烯醇(NIV)毒素的潜力进行了检测,并对获得的粗毒素进行了生物活性测定。结果表明:分离获得的镰孢菌对萌发的苜蓿种子均具有致病性,但致病性强弱存在差别,除三线镰孢(F.tricinctum)和大部分木贼镰孢(F.equiseti)菌株致病性较弱外,大多数镰孢菌菌株表现出较强致病性;在所获得镰孢菌菌株中,菌株KD3(F.oxysporum)、菌株QD3-2(F.oxysporum)、菌株N6-1(F.equiseti)、菌株N9-2(F.acuminatum)、菌株NT1-1(F.acuminatum)和菌株QD10-1(F.acuminatum)共6株镰孢菌具有产NIV毒素潜力,未发现具有产DON毒素潜力的菌株;将NIV毒素化学型菌株QD3-2发酵培养后经有机溶剂萃取获得粗毒素,对其进行的生物活性测定结果表明,粗毒素对苜蓿种子的萌发具有较强抑制作用。本研究结果为探讨苜蓿镰孢菌根腐病致病机理、有效防治苜蓿根腐病和保障苜蓿安全生产提供了一定基础。     

水分胁迫对不同紫花苜蓿品种幼苗生长特性和根系ABA含量的影响

为探讨水分胁迫对3个紫花苜蓿(Medicago sativa L.)品种的生长特性和根系ABA浓度的影响,在温室可控条件下,采用盆栽停水法设置轻度(停水7d)、中度(停水14d)和重度(停水21d)3个水分胁迫水平,对敖汉、中苜1号和三得利3个紫花苜蓿品种进行处理,并分别测量叶片水势、相对含水量、气孔导度、根系ABA含量、地上生物量、根冠比及Fv/Fm。结果表明:随着水分胁迫程度增加,紫花苜蓿的地上生物量、Fv/Fm、叶水势、叶片相对含水量和气孔导度下降,根冠比和根系ABA含量升高。品种间的地上生物量和根系ABA含量差异显著(P0.05),Fv/Fm和根冠比无显著差异(P0.05);敖汉和三得利的气孔导度和土壤体积含水量呈线性正相关,中苜1号则是二项式相关;3个紫花苜蓿品种的气孔导度与叶水势以及气孔导度与ABA含量皆呈指数相关。3个品种对水分胁迫的响应存在显著差异,中苜1号的抗旱性最强,其地上生物量和根系ABA含量最高,敖汉次之,三得利最弱。     

串珠镰刀菌粗毒素对玉米根系细胞膜的影响

为了明确串珠镰刀菌毒素对玉米根系的致病机制,采用串珠镰刀菌粗毒素处理抗、感品种玉米幼苗根系,测定根系的细胞膜透性、丙二醛和可溶性糖含量,结果表明:抗病品种玉米对毒素的耐受能力强,细胞膜透性、丙二醛含量低于感病品种,而可溶性糖含量高于感病品种。抗病品种3个指标之间的相关性较高,而感病品种的3个指标相关性较低。表明抗、感品种玉米对串珠镰刀菌毒素的耐受能力不同。