花生根瘤菌遗传多样性及高效固氮菌株的筛选

为揭示花生根瘤菌遗传多样性并筛选高效固氮菌株,本研究从山东省花生研究所莱西试验站的5个样点采集新鲜花生根瘤进行根瘤菌分离,对菌株的16SrRNA基因、持家基因(recA、atpD、glnII)序列进行系统发育分析以确定根瘤菌的系统发育地位,同时对共生基因nifH序列进行系统发育分析,并通过温室盆栽接种实验筛选高效共生固氮根瘤菌菌株。从5个采样点共分离到106株花生根瘤菌菌株,通过持家基因recA序列分析选定7株代表菌株。对代表菌株的16SrRNA基因与持家基因MLSA系统发育分析表明,所分离到的菌株分布于Bradyrhizobium的B.liaoningense、B.yuanmingense、Bradyrhizobiumsp.种群。同时,固氮基因nifH的系统发育分析结果表明,固氮基因高度保守,在系统进化树上分别与B.arachidis CCBAU 051107T、B.yuanmingense CCBAU10071T聚为两支。温室盆栽实验表明7株花生根瘤菌代表菌株均能与花生有效结瘤,其中代表菌株YIC61059共生固氮能力最强。结果分析表明,山东省莱西市花生根瘤菌遗传多样性较为丰富,其中B.liaoningense为优势种群。该地区的花生根瘤菌具有较好的结瘤和共生固氮能力,其中代表菌株YIC61059促生效果比较突出,具有良好的应用前景。     

大豆固氮作用

改善豆科作物与根瘤菌之间的共生固氮关系,以提高大豆的产量。美国贝尔茨维尔细胞培养和固氮实验室的植物遗传学家迪汶(Thomas E.Devine)提出,向生产者提供一些大豆品种,要求这些品种只对筛选的高效根瘤菌株有感染力。 迪汶指出:目前已有几个固氮能力比自然菌株或大豆田里的土著菌株强的根瘤菌     

大豆-根瘤菌的固氮作用

报道了我国主要大豆产区根瘤菌和寄主品种固氮资源的分布、主要类型、固氮作用。我国多年连续种植的大豆的田块 ,根瘤菌菌数每克干土一般超过 10 4 个 ,大部分零星隔年种植和不常种植大豆的田块根瘤菌数每克干土低于 10 4 个。多数根瘤菌土著者能与大豆栽培品种有效结瘤 ,但主要是中、低效固氮者。在自然条件下 ,供试的春大豆中高效固氮者占 31.7% ,供试的夏大豆高效者占 6 4.3% ;人工接种根瘤菌 ( 113 - 2 ) ,春豆中高效固氮者占 40 .9% ,夏豆占 5 3.6 %。我国的栽培大豆是较好的耐高氮共生固氮资源 ,评价出 2个在 5mMNO-3 条件下结瘤的品种。     

大豆一根瘤菌的固氮作用

报道了我国主要大豆产区根瘤菌和寄主品种固氮资源的分布、主要类型、固氮作用。我国多年连续种植的大豆的田块，根瘤菌菌数每克干土一秀超过10^4个，大部分零星隔年种植和不常种植大豆的田块根瘤菌数每克干土低于10^4个，多数根瘤菌土著者能与大豆栽培品种有效结瘤，但主要是中、低效固氮者，在自然条件下，供试的春大豆中高效固氮者占31．7％，供试的夏大豆高效者占64．3％，人工接种根瘤菌（113－2），春豆中高效固氮者占40．9％，夏豆占53．6％，我国的栽培大豆是较好的耐高氮共生固氮资源，评价出2个在5mM NH3^-条件下结瘤的品种。     

云南七彩花生根瘤菌固氮能力及其与豆血红蛋白含量的关系

为了阐明豆血红蛋白在花生与根瘤菌互作关系中的作用，通过对云南省元谋干热河谷区七彩花生根瘤中分离到的29株慢生根瘤菌进行盆栽接种试验，研究了各菌株对云南七彩花生生物量和植株全氮与豆血红蛋白含量的影响，探讨了植物生物量、根瘤菌固氮能力与豆血红蛋白总量和根瘤鲜质量的关系。结果表明：与对照组相比，接种各根瘤菌菌株后植株生物量、株高均明显提高，总体上不同根瘤菌之间的固氮能力差异不显著，其中来自七彩花生种植地的根瘤菌固氮效果高于其他来源的根瘤菌。豆血红蛋白总量、根瘤鲜质量均与花生生物量和植株氮总量呈极显著正相关，但豆血红蛋白总量的解释力更高。去除根瘤质量的影响后，花生生物量、植株氮总量与豆血红蛋白含量仍具有极高的相关性，表明豆血红蛋白是影响花生根瘤固氮能力的关键因素，可以作为筛选高效固氮根瘤菌菌株的重要指标。此外，本研究表明，作为云南省的乡土品种，七彩花生可以通过豆血红蛋白的增减来调节对不同固氮能力根瘤菌的资源投入，实现其与根瘤菌共生关系间的奖惩机制。     

热研2号柱花草高效固氮根瘤菌的筛选

为筛选与热研2号柱花草相匹配的高效固氮根瘤菌菌株，本研究进行了砂培试验，将22个根瘤菌菌株接种到热研2号柱花草根部，通过对柱花草茎叶干重、株高、氮和磷含量、有效根瘤数、固氮酶活性等指标的测定与分析，确定与柱花草匹配的高效菌株。结果表明：接种根瘤菌后，热研2号柱花草的茎叶干重和含氮量均高于不接种的植株，但菌株间的接种效果差异较大；接种菌株PN13-3、BS1-1、DH10-3、YM11-1、DH4-2和LZ3-2有利于产量和质量的提高，为热研2号柱花草的高效固氮匹配菌株；而接种菌株DF6、ZJ2-2、RJS9-2、NX1和RJS9-1对热研2号柱花草产量和质量的提高作用不大。     

诱发油菜结瘤固氮的研究

用果胶细菌处理油菜幼根,使花生根瘤菌侵入油菜根部并结瘤。试验结果表明:根瘤菌侵入油菜根细胞,形成含根瘤菌的根瘤,结瘤率为31.25％。从这些根瘤中分离出的菌株能回接到原寄主。血清学方法测定,油菜根瘤分离物与原接种的根瘤菌起凝集反应。根瘤石蜡包埋切片观察,根瘤细胞内充满了细菌。根瘤固氮酶活性为0.17—3.43nMC_2H_4/株小时,酰脲丰度为0.10％—3.58％。     

大豆根瘤非侵染细胞的主要功能

生物固氮种类繁多,其中以共生固氮效率较高,固氮量较大,但它只能在一种极其精细复杂而又高度专一的结构-根瘤中进行.在共生固氮中,由于固氮酶的催化,根瘤菌能将大气中的分子氮转化为氨,然后输入所在的侵染细胞(寄主细胞),继而合成有关的固氮产物.同时,侵染细胞又将氧、水分、矿物质、有机养分和能量供给根瘤菌,使其进行正常的新陈代谢.因此,根瘤菌与侵染细胞处在一种相互影响,相互依赖,相互促进,相互制约的关系之中.由此不难看出,豆科根瘤不仅是共生固氮的场所,也是研究寄主细胞与根瘤菌之间相互关系较为理想的材料.     

大豆根瘤菌与大豆品种共生匹配性研究

大豆与大豆根瘤菌的共生体系是共生固氮的代表,开展根瘤菌与大豆品种的匹配性组合研究,为发挥这一共生体系的固氮效率和指导大豆育种材料的选择等方面均具有重要的实践价值。选取不同种类与来源的大豆根瘤菌代表菌株18株,与11个我国主要的大豆核心种质品种进行共生匹配性试验,测定了其中5个大豆品种与14个根瘤菌所结瘤的固氮酶活性并进行统计分析。结果表明：不同的大豆根瘤菌菌株间存在明显的结瘤固氮差异,快生大豆根瘤菌表现出比慢生根瘤菌更严格的大豆品种匹配性;其中USDA110、USDA110-A、113-2、WHG12、HH103、B16比其他供试菌株表现出广谱的结瘤特性,且USDA110、USDA110-A、113-2、WHG12、DE333、2048菌株形成的根瘤具有较高的固氮酶活性。在供试大豆品种中,商951099、郑92116和北京黑豆表现出较高的结瘤、固氮特性;商951099和郑92116这对材料与所供试18株大豆根瘤菌均结瘤且差异性不明显,而绥农14和绥农20、合丰25和固新野生大豆这两对材料表现出明显结瘤差异性。因此,实践中应根据大豆品种和大豆根瘤菌菌株的匹配性关系,选用共生效果好的菌株接种,或选用与之匹配的大豆种质材料育种,以达到提高共生固氮功效的目的。     

大豆—根瘤菌混交性与亲和性

本文报导了大豆—根瘤菌混交性与亲和性研究结果:1)大豆与根瘤菌共生关系具有混交性。用许多豆科植物根瘤分离的菌株和大豆×花生根瘤菌交互接种,都在大豆上混交结瘤。大豆甚至比花生容易感染结瘤。2)大豆—根瘤菌仍具有很强的专一性,表现在有效性(固氮)方面,而并不是在侵染力(结瘤)方面。不同品种—菌株组合存在亲和性和非亲和性。供试适合于春、夏、秋播的4个南方推广品种中,“太兴黑(春豆)—根瘤菌”表现广谱亲和性;而““矮脚早(春豆)—根瘤菌”表现特异非亲和性,与Hup正、负菌株和血清型为123的等菌株共生不亲和,但与几个快生型菌株共生,表现中度亲和。本文讨论了怎样提高大豆—根瘤菌共生固氮作用,提高大豆产量的问题和研究大豆固氮生态、资源及固氮育种、遗传意义,提出了关于根瘤菌选择及其菌剂生产应用的建议。     

大豆等豆科植物快生型根瘤菌的分离比例、质粒类型及共生反应

本文对大豆、野大豆、花生、大翼豆等寄主植物的根瘤菌进行分离鉴定。结果表明,从几种寄主根瘤中分离出的快、慢生型菌株大约各占一半。在供试寄主植物上表现有效共生的菌株比例,慢生菌大于快生菌。大豆快生型菌株的质粒类型具多样性,按质粒图可分为26组。10种不同质粒类型代表菌株与太兴黑豆(与慢生菌广谱有效共生)有选择性地有效结瘤固氮,而与矮脚早(与慢生菌特异性有效共生)非选择性地有效结瘤固氮。     

大豆根瘤菌接种效应及竞争结瘤能力分析

为了筛选获得竞争结瘤能力强且对大豆生长发育、产量有积极影响的大豆根瘤菌菌株,以前期分离、鉴定、纯化的10株根瘤菌菌株为材料,对高匹配性大豆品种进行了田间接种试验。于大豆盛花期测定根瘤菌的结瘤数量及固氮酶性能。同时,对接种供试菌株及分离获得的根瘤菌菌株进行BOX-PCR并比较不同菌株之间的BOX分子指纹图谱,以此获得供试菌株的田间占瘤率。于成熟期测定大豆的主要生育特征、产量构成因子。结果表明:大豆接种根瘤菌后在整个生长期,叶片表现为颜色深绿,质地鲜嫩;根瘤菌可以显著促进大豆根系结瘤,增加单株根瘤数目。接种处理I4(即接种菌株112-1)的单株根瘤数最多,比不接种对照处理I0多32.95%,差异显著。接种根瘤菌处理的根瘤干重均显著低于不接种对照处理。其中,接种处理I4的根瘤干重最高。接种处理I6的固氮酶活性最高,与接种处理I4之间差异不显著;接种菌株的占瘤率为10%~90%,占瘤率变化幅度较大,平均占瘤率为50%。I4处理占瘤率最高为90%,I6处理(即接种菌株113-1)的占瘤率次之,为75%;菌株占瘤率与单株根瘤数呈极显著的正相关(r=0.82**),单株瘤干重与菌株占瘤率、单株根瘤数、固氮酶活性均呈现负相关(r=-0.387,r=-0.50,r=-0.13);I6处理株高最高,I4处理次之,两处理之间差异并不显著;I2、I4、I6处理的单株荚数、单株粒数相对较高,3处理之间差异并不显著;I4处理的大豆百粒重均显著高于其它菌液处理。根据接种根瘤菌对大豆结瘤固氮性能、产量等方面的影响,结合各根瘤菌株的竞争结瘤能力,筛选获得适于黑龙江哈尔滨地区大豆生产有广阔利用价值的高效大豆根瘤菌株112-1和113-1。     

大豆三类共生体抗逆性研究初报

对大豆根瘤菌三类共生体56个菌株和9个参照菌株进行了抗逆性试验。结果表明,中华根瘤菌的耐盐、耐高温、耐碱能力高于慢生和超慢生大豆根瘤菌,并存在有耐酸能力的菌株。中华根瘤菌在37℃高温下连续传10代后,其结瘤和固氮能力不受影响。     

我国四大类型花生结瘤性状观察

本文对我国珍珠豆型、多粒型、普通型以及龙生型近50个花生品种与根瘤菌共生的始结瘤时间、结瘤部位及其基本结瘤数量进行了观察。无论是在武汉大田土著菌自然侵染下还是在远缘菌株NC92的人工控制侵染下,普通类型花生的结瘤强度(结瘤数量)均显著地高于其他类型;龙生型花生的始结瘤时间明显地迟于其他类型花生。研究表明,与共生固氮相关的性状,不仅受到微共生体根瘤菌的控制,同时也显著地受到植物寄主遗传型的控制。     

大豆慢生根瘤菌3种标记载体构建与应用

大豆与根瘤菌的共生固氮是农业生态系统中主要的氮来源之一，研究其互作机制意义重大，但是由于根瘤菌个体小，转化难，目前尚缺乏高效、稳定标记根瘤菌的方法，限制了其在互利共生方面的研究。为开发用于大豆与慢生根瘤菌互作研究的根瘤菌标记方法，本研究通过改造原始载体pMG103,构建高效表达tdTomato、GUS、LUC的标记载体，以高效固氮的慢生根瘤菌株系Bradyrhizobium elkanii BXYD3为试验菌株，采用电击转化法进行标记。利用显微镜、GUS染液、化学成像仪观察标记的B.elkanii BXYD3根瘤菌在大豆不同时期不同部位的定殖情况。结果表明：成功获得了tdTomato、GUS及LUC标记的慢生根瘤菌转化菌株，携带不同标记的慢生根瘤菌株B.elkanii BXYD3能在大豆根表及根瘤内稳定定殖，并且可满足不同试验需求。本研究建立了较为稳定的表达多种标记蛋白的载体，且能较好地应用于慢生根瘤菌株系中，为直观研究大豆与慢生根瘤菌的互作提供有效的方法参考。     

中豆19接种大豆根瘤菌的田间共生效应

1989年在河南省驻马店地区进行田间共生效应试验。选用61A76、113—2、005、2048和TAL—377大豆根瘤菌株接种主栽高产良种中豆19。结果表明,接种能提高根瘤数、根瘤重量、固氮酶固氮活性、地上部生物产量、籽粒产量和蛋白质含量,其中61A76、113—2两菌株和中豆19是高效固氮根瘤菌与高产夏大豆优良共生组合。     

花生根瘤菌高效菌种选育研究

生物固氮是当前国内外最活跃和受重视的研究课题之一,根瘤菌共生固氮作用这一科学研究成果的应用也是早已为生产实践肯定的。但是,就目前的情况和发展要求来说,我们现在面临的问题无疑是:如何选育出高效能的优良菌种,以进一步提高根瘤菌菌种的固氮效能、结瘤能力和竞争抗逆能力等。为此,我们开展花生根瘤菌高效菌株的     

一株耐干燥大豆根瘤菌菌株的筛选与固氮效果评价

为解决干燥环境致使大豆种子根瘤菌包衣后根瘤菌快速死亡,降低根瘤菌使用效果,极大程度限制根瘤菌应用的问题,本研究以分离自我国不同大豆主产区的100株大豆根瘤菌为供试材料,选用目前广泛使用的商业化菌株Bradyrhizobium diazoefficiens USDA110和Bradyrhizobium japonicom USDA6为参比菌株,采用玻璃珠干燥法和蛭石盆栽试验,筛选耐干燥且生物固氮性能优良的大豆根瘤菌菌株,并对菌株进行耐干燥筛选和固氮性能评价。玻璃珠干燥法筛选试验结果显示:经过24 h干燥后,根瘤菌菌株5873在玻璃珠上的存活率达到0.44%,显著高于其它菌株,表明该菌株能够耐受干燥胁迫。经16S rDNA序列系统发育分析和ANI计算,初步确定菌株5873属于日本慢生大豆根瘤菌(B.japonicom)。进一步采用蛭石盆栽试验验证菌株5873的共生匹配性和与大豆品种宿主的选择性,并评价其结瘤固氮效果。结果显示:菌株5873与供试的9个大豆品种都能结瘤,表明该菌株具有广谱的结瘤匹配性。其中滇豆5号、徐豆18和冀豆17接种根瘤菌5873后,大豆植株的干重、全氮含量、叶绿素含量与...     

大豆共生固氮效率

1976年以来,人们比较重视豆科植物共生固氮效率。对影响利用固氮能量的放H_2、吸H_2观象及其氢酶的研究已有许多报导。这些研究证明,某些根瘤菌,包括大豆根瘤菌某些菌株具有一种氢酶,能将固氮过程中释放的H_2捕捉回来,使放H_2消耗的能量重新利     

大豆一根瘤菌共生固氮体系研究的某些新进展

本文简述了目前关于大豆—根瘤菌共生固氮体系研究的某些新进展。其中包括侵染的分子识别,根瘤菌氢酶,根瘤菌自生固氮,根瘤菌与植物细胞离体固氮,根瘤菌与宿主的关系,质粒与固氮基因转移等。