根瘤菌的分类、鉴定及应用技术研究现状

豆科植物(legumines)作为重要的粮食及经济作物,一直以来被广受重视。根瘤菌(Rhizbium)是一类普遍存在于土壤中的革兰氏阴性杆菌,可与豆科植物形成共生固氮体系,不仅可以提高植物的产量而且对周边生态环境无影响。根瘤菌与豆科植物的共生体系是生物固氮效率最高的,占生物固氮总量的65%以上。深入研究这种共生固氮体系对中国农业的可持续发展具有重要意义。近年来,越来越多的学者参与到根瘤菌的分类、鉴定以及应用技术的研究。本文主要从根瘤菌的分类、形态水平、生理生化水平、细胞组分、核酸分子水平的鉴定和根瘤菌的应用等方面进行了综述,为根瘤菌的实际应用提供参考依据。     

不同营养元素对共生固氮潜力影响的研究进展

生物固氮是一个全球性的战略课题,而共生固氮又是生物固氮的主体部分,因此研究豆科植物－根瘤菌共生固氮体系（根瘤）的固氮潜力具有重要意义。本文介绍了大量营养元素和微量营养元素对根瘤固氮潜力的影响的研究现状和主要进展,阐述了各营养元素影响根瘤固氮潜力的机制,并对根瘤固氮潜力研究的前景进行了展望。     

可与有益细菌共生的转基因烟草和油菜

很多豆科植物的根细胞能与根瘤菌共生,并由此获得更多营养,提高植株的抗病害能力。那么能不能让其他作物也与根瘤菌共生,为增产创造条件呢？在对此进行尝试时,俄罗斯科研人员通过转基因手段,让烟草、油菜与根瘤菌成功“配对”。     

科技

华中农业大学在豆科植物共生固氮研究上取得新进展近日,植物学权威期刊《植物细胞》在线发表了华中农业大学农业微生物学国家重点实验室张忠明课题组豆科植物共生固氮方面的最新研究结果,该研究利用蛋白质相互作用等技术,在模式豆科植物中克隆到一个调控根瘤菌共生信号及根瘤形成的关键基因     

河北省豆科绿肥作物种质资源相关共生根瘤菌资源的研究

豆科植物与根瘤菌建立共生关系具有宿主专一性,因豆科植物种类和品种的不同而各异。2011年对河北省绿肥豆科作物毛叶苕子(Vicia villosa)、山黧豆(Lathyrus sativus)、沙打旺(Astragalus adsurgens)和草木樨(Melilotus officinalis)等30个品种的84株根瘤菌菌株,进行16S rDNA PCR-RFLP、16S rDNA全序列分析及抗逆性研究,结果表明这些根瘤菌菌株共有6种16S rDNA遗传图谱类型,并归属根瘤菌属(Rhizobium)和中华根瘤菌属(Sinorhizobium),同时获得这些菌株抗逆性研究数据。本研究为河北省发展绿肥豆科作物生产提供了详细的根瘤菌多样性数据,并为绿肥豆科作物的栽培储备了必要的根瘤菌菌株资源。     

有根瘤菌的水稻

水稻生长期间需要氮肥,不久前日本专家培育出一种可以自己供给氮肥的水稻。在这种水稻的根部成功地繁殖了可以从空气中固氮的根瘤菌。通常,根瘤菌都是在豆科植物根上进行繁殖,营共生生活,从植物体中吸取二氧化碳,而本身则向植物体提供含氮化合物。日本专家对世界各地区5000多个水稻品种进行了研究,     

“富思德”根瘤菌剂在花生上的应用试验

根瘤菌剂接种花生后．便与花生植株体形成了良好的共生结瘤固氮体系,能将空气中的分子态氮转变为化合态氮,供给根瘤和花生植物利用,它可以为豆科植物提供所需氮量的30％～66％（周平贞,胡济生,1990）。土壤中有效根瘤菌的数量是决定豆科植物产量的重要因素,而根瘤菌剂的使用可以有效地提高土壤中的根瘤菌数量（管凤贞等,2012）。     

科学出版社生物分社新书推介

《中国根瘤菌》著者:陈文新ISBN:978-7-03-029789-1定价:$108.00出版时间:2011年1月本书分为四篇:第一篇为概论,主要包括根瘤菌的特点、功能、起源与进化,分类历史与分类系统,根瘤菌与豆科植物共生分子机制,基因组     

大豆根瘤菌与肥料的关系

豆科植物不仅能从土壤中吸收氮素,而且通过共生根瘤菌的固氮作用,从空气中吸收大量的氮素,以作为植物本身所需的养料。1971年 Hanway 和 Weber 认为大豆对氮素的需要主要依靠根瘤菌的固氮作用。在不施肥的情况下,每公顷大豆根瘤菌能积累247公斤有效氮,施氮肥263公斤的大豆植株仅吸收198公斤氮素(利用率为70%)。1966年     

紫花苜蓿在碱胁迫下氨基酸及其衍生物含量的变化

随着土壤盐碱化面积的增加,盐碱胁迫已经成为制约农业发展的重要因素,因为高p H值的因素碱性盐对植物造成的损伤比中性盐更为严重。紫花苜蓿(Medicago Sativa L.)作为豆科植物,可以与根瘤菌互作产生根瘤,进行生物固氮。为了阐明共生固氮提高紫花苜蓿耐碱性的代谢物质基础,本研究利用GC-TOF-MS技术研究了紫花苜蓿碱胁迫下氨基酸含量的变化,以紫花苜蓿龙牧806根部为实验材料,使用200 mmol/L NaHCO_3处理正常型植株(non-nodulized,NI)与接种根瘤菌型植株(rhizobium-nodulized,RI),对丝氨酸、天冬氨酸等23种氨基酸及其衍生物在根中的含量进行测定。数据显示,在未胁迫处理时RI植株中氨基酸及其衍生物的含量大部分都要高于NI,使RI比NI拥有更强的耐碱能力,其在抵抗逆境时拥有更强的抵抗力。所测得的氨基酸及其衍生物被映射到KEGG中,这些物质被富集到生物学通路中。我们的研究表明,RI通过与NI不同的代谢物配置来提高其抗逆能力,本研究也为根瘤共生和耐碱性之间的关系提供了新的信息和重要的理论依据。     

水稻和稗草及白兰瓜根毛对根瘤菌的反应

用田菁根瘤菌突变体处理水稻和稗草,用田菁根瘤菌和磁场处理白兰爪,显微观察发现这三种非豆科植物根毛发生规律性变化,包括根毛的弯曲、膨大、分校及侵入线的形成.同时,水稻与白兰瓜均结根瘤.这些结果与豆科植物的情况具有相似性,是反映非豆科植物与根瘤菌之间建立互作关系的重要标志.     

豆科植物根瘤菌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。     

苜蓿接种根瘤菌及丸衣化效果研究初报

种子丸衣化可以提高种子的发芽率以及提高豆科植物的共生固氮作用,对改良退化草地,促进农业可持续发展的起着重要意义。实验选用中苜一号、美国（ML323）、准葛尔和20号4种紫花苜蓿作为实验材料,比较了苜蓿接种根瘤菌的效果。结果表明：在接种“先科”菌剂的比较试验中,美国（ML323）在其接瘤率、瘤重,及产量等方面均有较好的效果。     

非豆科作物结瘤固氮的途径

非豆科作物结瘤的方法包括：酶－ＰＥＧ法，杂交突变法，改组ｎｏｄ Ｄ法和Ｒｈｉｚｏｂｉａ Ｐａｒａｓｐｏｎｉａ法。利用这些方法均能使非豆科植物结生根瘤，但这些根瘤均不能固氮。本研究选用萼田菁及其根瘤菌为材料，能使小麦结瘤氮。同时提出将豆科植物ＤＮＡ以大片段为单位通过花粉管途径转入非豆作物，回接该豆科植物根瘤菌，使其在转化植株上进行定向突变，从而获得结瘤固氮工程植株和有效的突变菌株。     

湖北襄阳白车轴草根瘤菌耐盐性和耐酸碱性的初步研究

为了获得高耐逆性的根瘤菌菌株,对来自湖北省襄阳市湖北文理学院4 个不同位置与白车轴草共生的根瘤菌,分别采用划线法和液体培养法进行耐盐性和耐酸碱性研究。结果表明：其中3 株根瘤菌在盐浓度最高为50 g/L 的TY培养基上生长,有一株根瘤菌对于NaCl具有很高的耐性,可以在80 g/L 的NaCl 的TY培养基上正常生长。酸碱性试验表明,除其中一株在pH 9 以上的固体培养基上不能生长外,其余3 个根瘤菌株系在不同pH值的TY培养基上均生长良好。由此可见,与白车轴草共生的根瘤菌具有很强的耐盐和耐酸碱能力,为研发高耐逆的菌肥奠定了基础。     

基于文献计量学的根瘤固氮对豆科植物影响研究可视化分析

本研究旨在为豆科植物根瘤固氮领域的研究提供数据参考。检索中国知网(CNKI)和Web of Science核心集(WOS),从建库到2020年初根瘤固氮对豆科植物影响的相关文献,应用文献计量学方法和CiteSpace 5.5.R2软件对其发表时间、期刊、研究机构、国家、研究主题与关键词进行分析和可视化展示。共检索中英文文献4886篇,包括中文文献3015篇和英文文献1871篇。发文量总体呈增长趋势,美国、中国和巴西发文量居于前三位,法国农业科学研究院发文数量最多。涉及期刊940种,以微生物学、土壤和农业类期刊为主,其中《大豆科学》和《PLANT AND SOIL》发文量较多;根瘤固氮对豆科植物抗逆性影响和根瘤菌基因与遗传多样性是当前研究的主要方向。目前豆科植物根瘤固氮研究仍受到国内外学者的重视,已形成相对稳定的研究群体。根瘤固氮发生及调控机制、根瘤菌基因与遗传多样性的研究是当前的研究热点和未来可能的发展方向。     

接种苜蓿中华根瘤菌SD101对提高国产紫花苜蓿结瘤数和产量的影响

为提高紫花苜蓿品种的结瘤率和产量,建立高效紫花苜蓿与苜蓿根瘤菌的共生固氮体系,本研究采用16S rDNA测序方法得知已获得的SD101 为苜蓿中华根瘤菌。通过盆栽试验研究了紫花苜蓿品种‘敖汉’和‘龙牧801’在不同处理基质中接种苜蓿中华根瘤菌SD101 和保护剂的结瘤和株高情况。通过田间小区试验研究了‘敖汉’和‘龙牧801’在接种苜蓿中华根瘤菌SD101 和保护剂后田间的结瘤和产量情况。结果发现,接种了SD101 和保护剂的‘敖汉’和‘龙牧801’在不同基质上都有很好的结瘤数和株高,达到了显著水平。尿素处理的结果表明,施用尿素对苜蓿与根瘤菌共生结瘤有一定的抑制作用。使用伽马射线处理土样能够达到彻底灭菌的效果。田间试验中土著根瘤菌在苜蓿生长的过程中起着重要作用,但是使用苜蓿根瘤SD101和保护剂拌种的处理有着更强的竞争性。     

接种中华根瘤菌SD101和避光对紫花苜蓿固氮和光合作用的影响

为了研究光合和氮素互作对紫花苜蓿自身生长和光合作用的影响,以紫花苜蓿品种WL319为试验材料,通过接种中华根瘤菌SD101和避光处理相结合,测定接种中华根瘤菌SD101紫花苜蓿在非避光、避光和复光条件下的生长情况和光合指标。研究结果表明,非避光条件下,接种中华根瘤菌SD101能够显著提高紫花苜蓿的地上生物量、叶片中叶绿素含量和紫花苜蓿的光合能力;避光条件下,受气孔导度和非气孔等因素的影响,中华根瘤菌SD101不能发挥其与紫花苜蓿共生固氮的优越性,光合速率比不接种中华根瘤菌SD101对照低。恢复光照后,接种中华根瘤菌SD101的紫花苜蓿光合作用恢复程度没有不接菌对照好。由此可见,紫花苜蓿与中华根瘤菌SD101的共生固氮作用需要在适宜的光照下才能促进紫花苜蓿生长和光合作用。     

接种苜蓿中华根瘤菌SD101对提高紫花苜蓿结瘤数和产量的影响

为提高紫花苜蓿品种的结瘤率和产量,建立高效紫花苜蓿与苜蓿根瘤菌的共生固氮体系,本研究采用16S r DNA测序方法得知已获得的SD101为苜蓿中华根瘤菌。通过盆栽试验研究了紫花苜蓿品种‘敖汉’和‘龙牧801’在不同处理基质中接种苜蓿中华根瘤菌SD101和保护剂的结瘤和株高情况。通过田间小区试验研究了‘敖汉’和‘龙牧801’在接种苜蓿中华根瘤菌SD101和保护剂后田间的结瘤和产量情况。结果发现,接种了SD101和保护剂的‘敖汉’和‘龙牧801’在不同基质上都有很好的结瘤数和株高,达到了显著水平。尿素处理的结果表明,施用尿素对苜蓿与根瘤菌共生结瘤有一定的抑制作用。使用伽马射线处理土样能够达到彻底灭菌的效果。田间试验中土著根瘤菌在苜蓿生长的过程中起着重要作用,但是使用苜蓿根瘤SD101和保护剂拌种的处理有着更强的竞争性。     

大豆PIN-Like(PILS)基因家族的鉴定、表达分析及在根瘤共生固氮过程中的功能

植物激素生长素在植物的生长发育过程中发挥了至关重要的作用,它的稳态和浓度梯度建立控制了几乎所有器官的极性建成。生长素在特定细胞中合成、运输、感知以及代谢降解建立了符合器官发育的生长素浓度梯度。在豆科植物中,根与土壤微生物互作形成了根瘤这一特殊的器官,进行生物固氮。然而,生长素稳态控制生物固氮的功能还未知。拟南芥中的研究表明,PIN-Like (PILS)蛋白协助调节的细胞内生长素稳态,并介导下游细胞核内的生长素信号传递。本研究以大豆作为研究模型,在大豆基因组中鉴定获得19个PILS家族基因(GmPILS),不均匀分布于大豆10条染色体上。GmPILS在大豆9种组织部位中表现出多种表达模式,且具有明显的组织表达特异性。GmPILS1e和GmPILS1f在根瘤菌体区域富集表达,使用人工微RNA沉默(artificialmicro RNA interference,amiRNAi)下调GmPILS1e和GmPILS1f在根瘤的表达,导致根瘤的固氮酶活性上升,而过量表达GmPILS1f导致根瘤的固氮酶活性下降,因此GmPILS1e和GmPILS1f可能参与大豆固氮酶活性的调节。这些结果为进一步解析大豆GmPILS家族基因的功能和作用机制奠定了基础,同时也为结瘤固氮在农业育种中的应用提供了有价值的基因资源。