杨梅属植物共生结瘤固氮研究进展

杨梅属35个种中有28个种能与Frankia放线菌共生结瘤固氮。根据有关文献从杨梅属植物共生固氮根瘤及其内生放线菌的形态结构、杨梅属植物根瘤内生放线菌的分类地位、杨梅属植物共生固氮放线菌的生理生化特性、环境条件对杨梅属植物根瘤共生固氮的影响以及分子生物学方法在杨梅属植物根瘤共生固氮放线菌中的应用等方面作了较为详细的阐述。     

Frankia共生固氮基因的分离与克隆

利用ＤＮＡ－ＤＮＡ杂交方法，分离细枝木麻黄的Ｆｒａｎｋｉａ菌株Ｃｏ０１的ｎｉｆ克隆ｐＣｃ１ＧＸ，赤杨内生菌株Ａｔ４的ｎｉｆ克隆ｐＡｔ１ＧＸ及沙棘的ＦｒａｎｋｉａＨｒ１８的ｎｉｆ克隆ｐＨｒ１８ＧＸ、ｐＨｒ１１－③ＧＸ。用基因功能互补法，从Ｆｒａｎｋｉａ菌株Ａｔ４的基因文库中分离到二个可能可互补豌豆根瘤菌ｎｏｄ基因功能的克隆ｐＡｔ２ＧＸ、ｐＡｔ３ＧＸ，并制作了ｐＡｔ２ＧＸ、ｐＡｔ３ＧＸ的亚克隆，予进一步实验，获得充分的证据证明ｐＡｔ２ＧＸ、ｐＡｔ３ＧＸ是否带有Ｆｒａｎｋｉａ菌株Ａｔ４的ｎｏｄ基因．     

先锋植物沙棘Ⅰ--共生体是实现先锋作用的根本因素之一

沙棘被誉为先锋植物,是因为它是放线菌结瘤植物。放线菌结瘤植物最重要的特点是以共生体结构与功能的完美组合,固定大气中N2,使生命赖以生存的光合C循环和代谢N循环有机的连接起来,从而实现了生命的生长与发育。并解决了贫瘠土质的缺肥,地球氮循环的补充。其次,放线菌植物和Frankia菌,它们遗传上的双重多样性结合,赋予了共生生物生态上的广泛适应性和抗逆性。为荒漠化条件下的生态重建、绿化河山、植被生存和演替,创造了生存条件。     

杨梅根瘤内生菌的生物学特性

以5株细枝木麻黄、短枝木麻黄、粗枝木麻黄和四川桤木的共生Frankia菌株为对照,研究12株杨梅根瘤内生菌的形态培养特征、生理类群、细胞壁类型、营养源利用、固氮酶、宿主特异性等生物学特性.结果表明:供试菌株具有分枝状菌丝、多腔孢囊、泡囊等典型的Frankia结构,杨梅菌株FMrl6、FMr43和木麻黄菌株FCe64、FCe33还具有串珠状生殖菌丝.多数杨梅菌株在有氮培养基中能形成泡囊,固氮活性差异显著.细胞壁类型多为Ⅲ型,菌株FMrl6为Ⅱ型.生理类群有A、B和AB 3种,同一株杨梅根瘤内有B和AB 2种生理类群的菌株共存.菌株能良好利用丙酸钠、丙酮酸钠、乙酸钠、吐温和酪蛋白,部分菌株利用硝态氮、铵态氮和牛肉膏,利用糖类差,不利用蛋白胨和尿素,不使明胶液化,不分解纤维素,不产生硫化氢,不利用苯丙氨酸.杨梅根瘤内生菌可使原宿主结瘤,能感染沙枣和四川桤木,但不侵染木麻黄结瘤,这为菌株的选择应用提供基础.     

Inoculation of fumigated nursery soil increases nodulation and yield of bare-root red alder (Alnus rubra Bong.)

To determine if inoculation increases nodulation and yield of bare-root red alder (Alnus rubra Bong.), fumigated nursery plots were treated with inoculum and ammonium sulfate (28 kg N ha^–1) in a factorial experiment. Inoculum was alder soil with 100 infective units of Frankia g^–1. Seedlings were evaluated for nodulation at age 10 wk and when lifted, at age 9 mo. Inoculation produced earlier and more extensive nodulation and increased seedling root collar diameter, height, and dry weight. Fertilization decreased seedling height, but did not decrease nodulation. No interaction of fertilization with inoculation was found. Inoculated unfertilized plots had the highest yield of packable seedlings (257 m^–2), and uninoculated fertilized seedlings had the lowest yield (126 m^–2).     

木麻黄根瘤内生菌生物学特性研究

对与福建、广州的细枝木麻黄、短枝木麻黄和粗枝木麻黄共生的 1 7株根瘤内生菌进行了形态培养、生理类群、营养源利用、代谢酶、宿主特异性等生物学特性进行了系统研究。结果表明 ,1 7株木麻黄根瘤内生菌具有分枝状菌丝、孢囊、泡囊等Frankia菌的特征性结构 ,FCc64、FCc92、FCe3 3等菌株还具有串珠状菌丝段。木麻黄内生菌有A、B、AB等 3种生理类群 ,其中B群内生菌多。菌株离体培养具有固氮酶活性 ,且差异显著。多数木麻黄内生菌能良好利用吐温 ,只有少数菌株可利用葡萄糖等糖类物质。内生菌不同生理类群在碳氮源利用、有机酸羧化和代谢酶产生等方面没有明显的对应关系 ,表现出丰富的多样性。侵染试验表明木麻黄Frankia菌株不仅可在木麻黄属内种间进行交叉侵染 ,还能侵染杨梅、沙枣和桤木等植物结瘤。     

Effects of VA mycorrhizae and Frankia dual inoculation on growth and nitrogen fixation of Hippophae tibetana

Through biological inoculation technology, the joint symbiosis of Tibetan seabuckthorn (Hippophae tibetana) in pure culture was identified and the effects of dual inoculation with Frankia and mycorrhizal fungi on the host plants in pot cultures were investigated. The results obtained from the comparative study showed that H. tibetana could form nodules and VA mycorrhiza both in pot and pure cultures. VA mycorrhizae and Frankia can stimulate the growth and the nitrogen fixation ability of host plants, respectively, yet the stimulation of the dual inoculation on the growth and nitrogen fixation ability of the host plants was more significant (p<0.05): stronger nitrogen-fixing ability, higher VA mycorrhizal development and better growth of seedlings in VAH and HR16 dual inoculation.     

杨梅根瘤Frankia菌对重金属的抗性

采用生长抑制分析法研究从杨梅根瘤分离的10个Frankia菌菌株对9种重金属元素的抗性。一般所有供试菌株对Hg^2 和Ag^ 敏感，大部分菌株对Pb^2 (5～10mmol／L)、Cr2O7^2-(5～10mmol／L)、AsO2^-(5～10mmol／L)不敏感，部分菌株对Cu^2 、Co^2 、Ni^2 和Cd^2 也不敏感(MICs≥O．5mmol／L，有的菌株达到5mmol／L)。菌株之间对各种重金属的抗性存在较大差异，其中菌株Mda21对所有供试重金属都敏感，而菌株Mpall几乎能抗所有供试重金属，且有几个菌株能同时抗多种重金属。低浓度铅能促进抗铅菌株的生长，而高浓度铅对其生长有一定的抑制；抗铅菌株在含铅的培养基中仍具有固氮酶活性，在一定浓度范围内，随铅离子浓度的升高，固氮酶活性有所增强。Frankia菌的抗铅机理可能是其具有结合或螯合铅离子作用，对其他重金属的抗性机制尚不清楚。     

弗兰克氏菌转化研究初报

完成了弗兰克氏菌菌株C101,Cc01,CcR03,At4,Hr16和CG01的原生质体分离及Cc01原生质体的再生。将菌丝转化技术用于弗兰克氏菌的转化研究,结果发现,pLAFRI上的四环素抗性基因能在Cc01中表达。此外,Cc01具有卡那霉素抗性。     

杨梅根瘤Frankia菌的分离和培养特性研究

从荸荠种杨梅根瘤中分离获得3个内生菌株,经显微镜检查、回接、固氮活性测定、革兰氏染色检测,证实这3个内生菌为3个Frankia sp.,分别命名为Mpc11、Mpc12、Mpa11,并对这3个分离株的培养特性进行了研究.结果表明,Mpc11、Mpc12、Mpa11 3个菌株的固氮酶活性分别为691 nmol乙烯/mg蛋白·h、689 nmol乙烯/mg蛋白·h和1039 nmol乙烯/mg蛋白·h.适宜于在BAP(有氮)固体培养基、BM+NZ和FMS液体培养基上生长.且分别以葡萄糖、丙酮酸钠(含量均为1 g/L)、吐温-20(含量为1 mL/L)为唯一碳源或分别以酪蛋白水解物、酵母抽提物(含量均为0.5 g/L)为唯一氮源的BAP培养基上生长良好;能利用丙酸钠,但利用率低;且均不能利用尿素.Mpc11和Mpa11分离株适宜于在pH5.5～6.5范围内生长,pH7.0以上则菌体生长受到抑制.