沙棘和沙枣根瘤中固氮放线菌物种多样性研究

[目的]以沙棘和沙枣根瘤为研究对象,深入研究固氮放线菌物种的多样性。[方法]以通常用于分离弗兰克氏菌属（Frankia）固氮放线菌的无氮BAP、S、JA、ISP4、CB-CcI3、DPM和FTW等为固体和液体培养基,对采集自内蒙古通辽和赤峰的沙棘（Hippophae）和沙枣（elaeagnus）植物根瘤进行放线菌的分离纯化,并依据16S rDNA序列测定结果对分离物进行系统发育分析。[结果]分离得到的8株放线菌分属于小单孢菌属（Micromonospora）、链霉菌属（Streptomyces）、野野村菌属（Nonomuraea）和假诺卡菌属（Pseudonocardia）,所有根瘤样品中均未分离到弗兰克氏菌属菌株;采用弗兰克氏菌属16S-23S rDNA间隔区序列的特异性引物对所采集的沙棘和沙枣植物根瘤总DNA进行PCR扩增,未出现特异性的16S-23S rDNA间隔区序列条带。[结论]非豆科植物根瘤内固氮放线菌具有物种多样性,为今后固氮放线菌物种多样性研究提供借鉴。     

大豆根瘤豆血红蛋白含量与产量关系研究

为明确大豆豆血红蛋白与产量的关系,以12个吉林省审定推广的吉农系列大豆品种为材料,在盛花期(R2)、结荚期(R4)、鼓粒期(R6)和成熟期(R8)测定根结瘤特性和根瘤中豆血红蛋白的含量测量产量,并分析不同品种根瘤数量、干重和豆血红蛋白含量变化规律及其与产量的相关关系。结果表明:吉农51、吉农39和吉农41产量处于较高水平,显著高于吉农38、吉农43和吉农45,并且在R6和R8期吉农51、吉农41和吉农39根瘤豆血红蛋白含量比其它品种高12.4%～95.7%和14.6%～88.1%。R6和R8期根瘤豆血红蛋白的含量与根瘤数量和干重呈显著正相关,且R6期相关性更大。R6和R8期根瘤干重和根瘤数量与产量均呈显著正相关,大豆根瘤豆血红蛋白含量与产量呈极显著正相关。结果说明豆血红蛋白与产量的关系密切,豆血红蛋白含量可以作为筛选高固氮结瘤能力大豆品种的指标。     

百脉根半胱氨酸蛋白酶基因在根瘤衰老过程中的表达分析

为明确半胱氨酸蛋白酶与定型根瘤衰老的相关性,通过与已鉴定的紫云英半胱氨酸蛋白酶AsNODf32进行序列比对分析,从百脉根中鉴定出2个与根瘤衰老相关的蛋白酶基因LjCyp1和LjCyp5。蛋白序列及结构分析表明,LjCyp1和LjCyp5同源性高达96.2%,均含有2个典型的半胱氨酸蛋白酶结构域和液泡定位信号肽,属于木瓜蛋白酶家族。体外酶活检测显示,2个蛋白都具有半胱氨酸蛋白酶活性。通过Realtime PCR和组织化学定位分析表明,2个蛋白酶基因主要在成熟和衰老的根瘤中表达。结果表明LjCyp1和LjCyp5可能在百脉根根瘤衰老过程中发挥重要作用。     

塔里木盆地豆科植物资源及其结瘤特性

2003年至2005年对塔里木盆地36个县(市)进行了豆科植物资源的调查及根瘤菌的采集工作,共采集到豆科植物30属66种,根瘤样品1160份;属内种间豆科植物根瘤的形状、大小、颜色及其在根上的着生位置相似,而属间植物根瘤特性差异明显。在调查采集到根瘤的豆科植物中,喀什黄华、矮沙冬青两种豆科植物在本研究之前未见到有结瘤固氮的报道。     

红壤性水稻土紫云英有机氮素形成特征的研究

应用盆栽方法和1 5N示踪技术 ,对红壤性水稻土紫云英有机氮素的形成特征进行了探讨。结果表明 :紫云英有机氮素的来源主要来自根瘤固氮 ,固氮量占植株总氮量的 42 .40 % ,土壤供氮和肥料供氮分别占 2 9.2 6%和 2 8.3 4%。施用氮肥能促进紫云英干物质的积累和鲜草产量的提高 ,但对其根瘤的形成及生物固氮有负面影响。土壤中1 5N尿素的去向表现为气逸损失 >作物吸收 >土壤残留     

豌豆根瘤共生植株生长和光合荧光特性对水分胁迫的响应

采用盆栽法,研究3种不同水分条件下接种和不接种根瘤菌(15735菌株,Da99菌株)的2种豌豆植株(‘定豌8号’‘陇豌6号’)单株结瘤数、株高、生物量、根冠比、SPAD值、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO_2浓度(C_i)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)的变化,以期从生长和光合荧光特性的角度明确豌豆根瘤共生植株对水分胁迫的响应机制。结果表明,根瘤共生豌豆植株的单株结瘤数、株高、生物量、根冠比、SPAD值、P_n、G_s、T_r和F_v/F_m在水分胁迫下均高于不接菌处理,而C_i表现出不同的变化,在苗期充分和轻度胁迫下根瘤共生豌豆的C_i高于不接菌处理,在重度胁迫下低于不接菌处理,接种15735菌的‘定豌8号’在花期也表现出相同规律。在花期和结荚期的轻度和重度水分胁迫下根瘤共生豌豆植株的C_i均低于不接菌处理。同时不同根瘤菌对豌豆植株在水分胁迫下的影响不同,在轻度和重度水分胁迫下,接种15735菌与2种豌豆的匹配性优于接种Da99菌,且显著促进了豌豆植株的生长。说明接种根瘤菌可以减轻水分胁迫下豌豆植株受到的光抑制程度,并提高PSⅡ反应中心的活性,从而提高豌豆的抗旱性,但不同菌与豌豆植株的匹配性不同,选择与豌豆匹配性好的根瘤菌是有效提高其抗旱性的关键因素之一。     

大豆育苗断根移植对植株生长发育特性的效应

本文采用育苗断根移植的方法研究了大豆植株的生长发育特性。切断主根解除了根的顶端优势,促使侧根大量形成。从分枝到鼓粒期,根容量、根干重均比对照高,到结荚期达到高峰,断根移植后增加了根瘤数量,特别是中小根瘤比对照增加明显,并提高了根瘤固氮活性,固氮量比对照增加3.6—5.5(mg/株·天),改进了大豆氮素供应状况。断根移植后还增加了叶绿素的含量,光合速率高,植株生长繁茂,表现单株鲜重、单株叶面积均比对照高。从产量构成因素看,断根移植后株高变矮,分枝数、单株荚数、单株粒数、百粒重均比对照明显增加,大豆产量可提高15％以上。     

A281菌系对大豆属致瘤效果的初步研究

近两年我们采用一个经过改造,致瘤能力增强的农杆菌新菌系A281,对原来连续几年实验的易结瘤和不易结瘤的大豆基因型进行了致瘤能力和效果的实验。用A281,C58,T37三个菌系对易结瘤的20份大豆基因型进行了致瘤能力的比较;用A281菌系对不易结瘤的88份大豆基因型进行了致瘤效果的观察,使67份不易结瘤的基因型也可结瘤。而对照组只有3份基因型可结瘤。实验证明:农杆菌新菌系A281对易结瘤大豆基因型不但和C58,T37具有相同的致瘤率,并且比其具有更强的致瘤能力。对不易结瘤的大豆基因型,产生了致瘤效果。这使一些不能结瘤的优良大豆类型,通过Ti质粒进行遗传改良成为可能。     

不同形态氮对大豆根瘤生长及固氮的影响

采用框栽的培养方法,通过施用不同形态氮肥,探讨不同形态氮对大豆根瘤生长、含氮量、氮积累量以及固氮酶活性的影响.结果表明:不同形态的氮源,对根瘤干重、数量有促进作用,同时增加了根瘤中的含氮量和氮积累量.根瘤干重及数量的变化均为铵态氮(N2)＞蛋白氮(N4)＞硝态氮(N1)＞氨基酸态氮(N3)＞酰胺态氮(N5)＞生物固氮(N0),其中N0处理的根瘤干重、数量最少,而N2处理的根瘤干重和数量最多.根瘤含氮量的变化为N1＞N4＞N5＞N2＞N3＞N0,其中N1处理下的根瘤中的根瘤含氮量最高,N1、N4和N5各处理与N0处理间差异显著(P＜5%).而氮积累的变化为N2＞N4＞N1＞N5＞N3＞N0,各处理与N0处理相比,差异极显著(P＜1%),与含氮量的变化趋势略有不同.添加不同形态的氮源对根瘤固氮酶活性有抑制作用,其变化趋势为N0＞N5＞N3＞N2＞N4＞N1,N0处理的固氮酶活性最高.     

巨型线粒体形成机理的探讨

我们用透射电镜观察了大豆根瘤中巨型线粒体的形成。在细菌侵染初期，寄主细胞中的线粒体一般呈随机分布，然后逐渐移向细胞壁，常常位于造粉体周围。进而体积变大，相互接触，发生融合。变为一个较大的线粒一。当这种线粒体进一步相互融合时，最后就形成了一种十分罕见的巨型线粒体。由于它是线粒体相互融合而成，因此往往留下一些融合痕迹。