苜蓿根瘤菌绿色荧光蛋白标记株的构建及对菌株结瘤固氮能力的影响

以苜蓿中华根瘤菌Sinorhizobium meliloti12531,Sinorhizobium meliloti343和苜蓿根瘤菌Rhizobium meliloti GN5为受体菌,以Escherichia coli pRK2073为辅助菌及绿色荧光蛋白GFP104为供体菌,采用三亲本杂交法进行结合转导。以Winogradsky无氮培养基和TY培养基对标记菌株进行荧光表达及固氮特性的遗传稳定性检测,再对选出的荧光标记菌株以甘农5号紫花苜蓿和WL.343紫花苜蓿为宿主进行回接验证,测定了回接植物的生物量,结瘤数和标记菌的占瘤率等指标。结果表明:(1)三亲本杂交法适用于苜蓿根瘤菌GFP荧光标记菌株的构建,能以S.meliloti 343、R.meliloti GN5和S.meliloti 12531为出发菌株成功构建荧光标记菌株;(2)传代筛选后得到的荧光标记菌株中,S.meliloti 343-gfp2、R.meliloti GN5-gfp4和S.meliloti12531-gfp4遗传稳定性好,荧光表达量高;(3)含抗生素Winogradsky无氮培养基平板筛选与现有含抗生素平板分离筛选法相比,能显著提高荧光标记根瘤菌株的筛选效率;(4)获得的苜蓿根瘤菌荧光标记菌株间无显著差异,对标记菌株形成根瘤的固氮能力,及标记菌株对苜蓿植株生物量的影响进行比较,GFP荧光标记根瘤菌具有较高的遗传稳定性。     

苜蓿根瘤菌cfp荧光标记株的构建及筛选方法

荧光标记根瘤菌在研究根瘤菌侵染宿主形成结瘤时具有良好的示踪效果。本研究以辅助菌株Escherichia coli pRK2073,受体菌苜蓿中华根瘤菌Sinorhizobium meliloti 12531和苜蓿根瘤菌Rhizobium meliloti GN5,及cfp青色荧光基因供体菌E.coli pMP45179为供试菌株,以三亲本杂交法进行结合转导,并以无氮培养基和TY培养基对标记菌株进行荧光表达及固氮特性的遗传稳定性检测,再对初选菌株以甘农5号紫花苜蓿为宿主进行回接验证,测定了回接植株的生物量,结瘤数和标记菌的占瘤率等指标。结果表明,1)三亲本杂交转导法适用于苜蓿根瘤菌cfp标记菌株的构建,获得大量S.meliloti 12531和R.meliloti GN5的荧光标记株;2)经逐层筛选获得的荧光标记菌中,S.meliloti 12531-cfp6和R.meliloti GNf-cfp5遗传稳定性好,荧光表达量高,结瘤促生能力强;3)与现有抗生素平板分离筛选相比,无氮培养基结合耐药平板筛选能显著提高荧光标记根瘤菌株的甄别筛选效率;4)三亲本杂交法获得的苜蓿根瘤菌荧光标记株个体间差异较大,对标记株固氮及荧光表达能力遗传稳定性的验证和对宿主植物的结瘤促生能力的检测是cfp荧光标记根瘤菌筛选的必要手段。     

几种外源物质对内生根瘤菌侵染苜蓿芽苗并在植株体内运移的影响

内生根瘤菌普遍存在于豆科植物的种子及植株体内,但其在苜蓿体内的运移通道、运移规律及运移的影响因素尚不明确。本研究用菌液中分别混合3-吲哚乙酸、LaCl₃和其他根瘤菌的胞外聚合物(EPS)(过滤除去活菌菌体)对‘甘农5号’紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Gan Nong 5’)芽苗浸根处理,比较青色荧光蛋白(CFP, cyan fluorescent protein)标记根瘤菌在芽苗体内的运移动态及数量分布,探明内源根瘤菌(分离自宿主植株根瘤)与外源根瘤菌(购自中科院菌种保存中心)在宿主体内的运移差异。结果表明:胞外聚合物使Rhizobium meliloti.GNf (内源标记菌)在芽苗根和茎内的数量为对照(未添加外源物质的菌液处理)的11.43和1.71倍。50 mg·L^-1的LaCl₃使根内R.meliloti GNf和S.meliloti 12531f(外源标记菌)的菌体增加656.83%和303.19%,且使S.12531f在茎内的菌体仅为对照的3.64%。IAA处理使芽苗根内R.GNf和S.12531菌体增加18.34和12.11倍,使茎中S.12531增加163.09%,但R.GNf降低为对照的75.45%。IAA处理能降低芽苗子叶内R.GNf数量至对照的4.13%,表明三种外源物均能增加标记菌在芽苗根系中的数量。无外源物时,标记菌在芽苗各部位的数量差异表明,根瘤菌由根系向茎和子叶的运移通道存在仅允许内源菌通过的选择性屏障。     

硼对苜蓿根瘤菌(Ensifer meliloti)形态和代谢产物含量的影响

以Ensifer meliloti LZgn5(苜蓿内源根瘤菌)和E.meliloti 12531(苜蓿外源根瘤菌)作为研究对象,研究硼对内源和外源根瘤菌生长、胞外多糖和生长素(IAA)产量、固氮酶活性以及菌体形态结构的影响。试验共设5个处理,未加硼的菌液为对照组、gn5f和gn5o(100mg/L硼处理荧光蛋白标记和非标记E.meliloti LZgn5)以及12531f和12531o(1mg/L硼处理荧光蛋白标记和非标记E.meliloti 12531f)。结果表明,100mg/L硼处理gn5f和gn5o以及1mg/L硼处理12531f和12531o,均可促进相应根瘤菌的生长、胞外多糖及IAA产量,同时可以改变菌体形态及表面结构,但对固氮酶活性无影响。为硼促进内源和外源根瘤菌在紫花苜蓿体内运移、定殖机理研究提供间接依据。     

苜蓿耐药根瘤菌筛选及荧光蛋白标记对根瘤菌耐药性的影响

为明确荧光蛋白标记技术对根瘤菌耐药性的影响,采集6个品种的苜蓿根瘤进行根瘤菌的分离、纯化和初步鉴定,并筛选其中对3种稀土盐抑菌剂La（NO3）3·6H2O,LaCl3和Ce（NO3）3·6H2O以及2种植物源抑菌剂苦参碱和除虫菊素具有耐受性的菌株,得到一株编号为LH3436的根瘤菌,对0.6mg/mL苦参碱具有天然耐受性。将LH3436和对照根瘤菌R.12531以及参比根瘤菌R.GN5进行荧光蛋白标记后,观察其对抑菌剂耐受性的变化。发现各初筛菌株在无氮培养基上的生长状况对非根瘤菌的筛除率最高,所有初筛菌株均为革兰氏染色阴性的快生型产酸菌,全部难以利用柠檬酸盐,而可以利用蔗糖和可溶性淀粉,但对乳糖、葡萄糖和果糖等碳源的利用存在差异性;试验初筛菌株对植物源类抑菌剂的相对耐受性好,而对稀土盐类抑菌剂的相对耐受性差,将筛选根瘤菌进行荧光蛋白标记后,其对抑菌剂的耐受性未发生改变。     

黄腐酸对紫花苜蓿根瘤菌内生定殖及幼苗生长的影响

黄腐酸（Fulvic acid,FA）是一种植物生长调节剂,可促进植物生长。为探索FA对根瘤菌生长、菌株内生定殖及幼苗生长的影响,本试验以3株青色荧光蛋白标记根瘤菌株Rhizobium LH3436f（3436f）、Rhizobium GN5f（gn5f）和Ensifer meliloti 12531f（12531f）为材料,筛选出有利于各标记根瘤菌生长的FA浓度,添加到根瘤菌液中并接种于苜蓿幼苗根系,检测根瘤菌结瘤、苜蓿幼苗生长和菌株内生定殖情况。结果表明：添加适宜浓度FA可显著促进标记根瘤菌侵染根系和在苜蓿体内定殖,12531f根瘤菌添加0.02% FA后接种苜蓿,其在根中的内生定殖数量达到单独接种的11.18倍,差异显著（P<0.05）;根瘤菌添加FA接种可明显促进苜蓿结瘤和生长,效果最佳的是3436f添加0.01% FA接种;根瘤菌添加FA接种也使苜蓿叶绿素含量显著提高,gn5f添加0.02% FA时苜蓿叶片叶绿素含量最高,显著高出WCK 111.41%（P<0.05）。因此,FA可促进根瘤菌在苜蓿幼苗内的定殖,二者可协同促进苜蓿幼苗生长。     

硼处理根瘤菌接种液对紫花苜蓿根、茎、叶中可溶性糖含量的影响

以甘农5号紫花苜蓿(Medicago sativa'G a n n o n g N o.5')为材料,设置未添加硼且未接菌的紫花苜蓿为对照和添加不同硼浓度(0、0.05、1、5、10和100 mg·L?1)的两种根瘤菌菌液(Sinorhizobium meliloti LZgn5f和S.meliloti 12531f)接种紫花苜蓿幼苗根部,研究硼处理根瘤菌接种对不同时期根、茎、叶中可溶性糖含量的影响.结果表明:1 mg·L?1硼处理外源根瘤菌12531f和100 mg·L?1硼处理内源根瘤菌gn5f接种后,不同取样时期苜蓿根和茎中可溶性糖含量均高出对照和单独接菌处理,且可以促进不同时期苜蓿体内可溶性糖向根和茎中运输积累.综上所述,适宜的硼处理两菌株均可促进不同生长时期叶中可溶性糖向根和茎中运输积累,保持根、茎、叶中可溶性糖的动态平衡.     

接种荧光标记根瘤菌对苜蓿幼苗生长的影响

将含有cfp(cyan fluorescent protein)基因质粒的荧光标记根瘤菌S.LZgn5-cfp6、S.LZgn5-cfp16、S.LZgn5-cfp28,S.12531-cfp2、S.12531-cfp13、S.12531-cfp26、S.LH3436-cfp1、S.LH3436-cfp2、S.LH3436-cfp6接种于甘农5号紫花苜蓿,测定苜蓿幼苗生物量、单株结瘤数、固氮酶活性等,结果表明:荧光标记根瘤菌可有效促进植株生长和生物量的积累,有明显促生效果;与出发菌相比,荧光标记根瘤菌未对苜蓿幼苗产生显著的不良影响,能在植物体内稳定表达,具有与出发菌株相近的促生能力。     

硼对根瘤菌在紫花苜蓿体内运移和定殖及对幼苗生长的影响

通过向青色荧光蛋白(CFP)标记的两种根瘤菌菌液Ensifer meliloti LZgn5f (gn5f) 和Ensifer meliloti 12531f (12531f)内添加不同浓度硼并接种于苜蓿幼苗根部,研究硼对荧光标记根瘤菌在甘农5号紫花苜蓿幼苗体内运移和定殖的动态变化及接种对苜蓿幼苗生长的影响。结果表明,添加1 mg/L硼较利于12531f生长, 100 mg/L硼较利于gn5f生长。添加适宜浓度硼对苜蓿幼苗体内荧光标记根瘤菌运移和定殖具有促进作用,两种荧光标记根瘤菌在根部定殖数量较多,其中添加100 mg/L硼15 d时根部12531f数量最高,达2184.99 cfu/g,添加0.5 mg/L硼60 d时gn5f数量最高,达58307.11 cfu/g;同时可向地上运移,主要运移并定殖于下部茎叶内,1 mg/L硼利于12531f在下部茎叶内定殖,100 mg/L硼利于gn5f在下部茎内定殖。对照各部位未检测到两种荧光标记根瘤菌。添加硼处理的单株结瘤数、单株根瘤重、单株叶片数、株高、根长、地上鲜重、地上干重、根鲜重和根干重均高出对照和单独接菌处理,1 mg/L硼+12531f处理高出对照和单独接菌处理,范围在21.31%~909.28%之间;100 mg/L硼+gn5f处理高出对照和单独接菌处理,范围在15.07%~1424.24%之间;虽然单独接种12531f抑制了叶绿素的形成,但添加1 mg/L硼后其含量则升高,分别显著高出对照和单独接菌处理18.31%和36.86%(P<0.05),而接种gn5f则促进了叶绿素的合成,添加100 mg/L硼后含量分别显著高出对照和单独接种处理24.41%和12.92%(P<0.05)。因此,1 mg/L硼与12531f混合接种,100 mg/L硼与gn5f混合接种对根瘤菌在苜蓿幼苗体内运移和定殖及对幼苗的生长具有促进作用,为苜蓿种植提供了依据。     

硼处理根瘤菌接种液对紫花苜蓿根、茎、叶中可溶性糖含量的影响

以甘农5号紫花苜蓿(Medicago sativa'G a n n o n g N o.5')为材料,设置未添加硼且未接菌的紫花苜蓿为对照和添加不同硼浓度(0、0.05、1、5、10和100 mg·L?1)的两种根瘤菌菌液(Sinorhizobium meliloti LZgn5f和S.meliloti 12531f)...     

磷酸二氢钾对苜蓿幼苗体内根瘤菌运移及定殖的影响

试验以WL343HQ紫花苜蓿(Medicago sativacv.WL343HQ)及3株青色荧光蛋白(CFP)标记根瘤菌株Rzhizobium LH3436f(3436f)、Ensifermeliloti 12531f(12531f)和Rzhizobium GN5f(gn5f)为材料,添加不同浓度磷酸二氢钾(KH2PO4)于3株标记根瘤菌菌液内,分别筛选出3个有利于各标记根瘤菌生长的KH2PO4浓度,并分别将选定浓度的KH2PO4与相应的标记根瘤菌组合接种于苜蓿幼苗根部。检测根瘤菌侵入根系后在苜蓿幼苗体内运移及定殖的动态变化和对苜蓿幼苗生长的影响,探讨KH2PO4促进根瘤菌运移和定殖的适宜浓度及根瘤菌运移和定殖的效果。结果表明:50mg/L KH2PO4促使3436f长期稳定的大量定殖于苜蓿根系,定殖数量最高达到27075.12cfu/g,显著高于其他处理(P0.05),并快速运移至上部茎和上部叶中,数量分别为19.20cfu/g、9.94cfu/g;50mg/L KH2PO4促使12531f大量定殖于根系,也可运移至上部茎,数量为53.45cfu/g;200mg/L KH2PO4促使gn5f稳定定殖于根系和茎内,接种45d时下部茎内仍有定殖,数量为33.29cfu/g。添加KH2PO4接种可明显提高苜蓿单株结瘤数和单株根瘤重,增加苜蓿叶片数、株高、根长、地上鲜重和根鲜重,显著促进了标记根瘤菌侵染根系并进入苜蓿体内运移和定殖。结合苜蓿体内根瘤菌运移和定殖以及苜蓿生长各指标优化状况,筛选出标记根瘤菌株与KH2PO4的优良组合为3436f+50 mg/L KH2PO4,12531f+50 mg/L KH2PO4和gn5f+200mg/L KH2PO4,为苜蓿接种目标根瘤菌并促使其在体内运移和定殖至种子,构建目标根瘤菌与苜蓿良种种子共生体奠定基础。     

贮藏方法对紫花苜蓿种子内生根瘤菌定殖的影响

为探索贮藏方法对紫花苜蓿种子内生根瘤菌定殖的影响,将甘农5号紫花苜蓿在结荚期用3种根部接种方法(主根微破损浇灌、根部浇灌、添加苦参碱浇灌)接种两种荧光标记根瘤菌Ensifer meliloti LZgn5f(gn5f)和Ensifer meliloti 12531f(12531f),同时根部浇灌无菌蒸馏水获得的种子,采用信封、信封+布袋、铝箔3种包装材料,分别在25℃、25℃硅胶干燥、-4℃和4℃条件下贮藏6个月后,检测种子内根瘤菌的定殖数量。结果表明:主根微破损接种gn5f获得的种子在-4℃以信封包装贮藏时内生根瘤菌的定殖数量(25.54cfu/粒)显著高于信封+布袋和铝箔的两种包装材料(P0.05),主根微破损接种12531f获得的种子在-4℃以铝箔包装贮藏时内生根瘤菌的定殖数量最高(14.98cfu/粒),但与另外两种包装材料无显著差异(P0.05)。根部浇灌接种gn5f和12531f获得的种子,在25℃干燥贮藏,分别以信封(22.08cfu/粒)和信封+布袋(40.84cfu/粒)包装时内生根瘤菌的定殖数量显著高于其贮藏条件(P0.05),添加苦参碱根部浇灌接种gn5f和12531f获得的种子以铝箔为包装材料,分别在-4℃(25.00cfu/粒)和25℃硅胶干燥(18.08cfu/粒)温度下贮藏种子内生根瘤菌的定殖数量最多,显著高于其他贮藏条件(P0.05)。接种相同目标根瘤菌获得的种子以25℃硅胶干燥和-4℃贮藏时内根瘤菌数量高于25℃和4℃。     

外源根系分泌物对紫花苜蓿根瘤菌共生体系的影响

为筛选诱导紫花苜蓿（Medicago sativa L.）生长结瘤的适宜外源根系分泌物，本试验利用木犀草素、茉莉酸甲酯、季酮酸以及水苏碱+葫芦巴碱混合物5种外源根系分泌物（共生信号物质）对苜蓿根瘤菌ACCC17617（A17）和ACCC17631（A31）诱导，结合室内试验与田间试验，分析外源根系分泌物对根瘤菌的诱导效应，并对苜蓿结瘤特征及生长性状测定，研究外源根系分泌物对紫花苜蓿接种根瘤菌共生体系的影响。结果表明：5种外源根系分泌物能有效提高苜蓿的结瘤数、生物量、蛋白含量以及受诱导的根瘤菌占瘤率。不同物质（或组合）对菌株与苜蓿共生结瘤和苜蓿生长的影响不同，室内条件下木犀草素对苜蓿的生长发育有较好的促进效果。田间试验条件下，经外源根系分泌物诱导后，根瘤菌A31的田间竞争力大于根瘤菌A17。     

不同氮素水平对接种根瘤菌紫花苜蓿生长特性的影响

采用砂培试验方法,研究了不同氮素水平(N0、N105、N210、N315和N420)接种12531和LW107根瘤菌对甘农3号紫花苜蓿生长特性的影响.结果表明:紫花苜蓿的株高随氮素水平增加呈先增加后趋于稳定的趋势;紫花苜蓿单株叶片数、单叶面积、地上部和地下部干重、根冠比均随氮素水平的增大呈先增加后降低趋势;紫花苜蓿的根...