大豆品种—根瘤菌株最佳组合筛选试验

在5个大豆品种[Glycine max(L.)Merr.]上分别接种12个大豆根瘤菌菌株[其中1株快生型(Rhizobium Japonicum)其余11株均为慢生型(Bradyrhizobium japonicum)]和一个土壤上清液样品;接种后28天和48天分别测定各处理的单株结瘤数、单株根瘤鲜重、单株茎叶干重、单株茎叶含氮量以及28天至48天单株茎叶的氮积累量。结果表明,不同根瘤菌菌株对上述5个指标的影响,不论在28天或48天都有差异(P=0.01);而不同大豆品种对上述5个指标的影响,28天时无差异而48天都表现出差异(P=0.01);并且28天和48天的茎叶含氮量有品种×菌株相互作用效应外,而其他指标均没有品种×菌株相互作用效应。参试菌株以22—10、USDA123,Tal377,E84,USDA110固氮效率较高,大豆品种以绥83—495在结瘤、固氮方面表现较优良。

大肠杆菌全局调控蛋白CsrA中抑制十字花科黑腐病菌胞外蛋白酶活性所必需的氨基酸残基的鉴定

CsrA／RsmA蛋白家族是细菌中一类重要的转录后全局调控因子，它们调控细菌的碳代谢、次生代谢、运动、生物被膜形成以及致病等过程。CsrA／RsmA蛋白家族通常由60～72个氨基酸基组成，其中第1至第52位氨基酸高度保守，而第53位以后的氨基酸则高度可变。目前人们认为其氨基酸高度保守性是不同种属细菌CsrA／RsmA功能和作用机理相似的基础，但是其高度可变区与不同种属CsrA／RsmA蛋白功能差异的关系尚不清楚。我们之前的研究显示，大肠杆菌（Escherichiacoli）的CsrA（CsrAE删）蛋白的高度可变区（第53至第61位氨基酸残基）具有强烈的抑制十字花科黑腐病菌（XanthomonztscampeStr／spathovarcampestris，简称‰c）胞外蛋白酶活性的能力。本研究中，我们采用丙氨酸置换方法，确定了CsrA。蒯可变区中抑制xcc胞外蛋白酶活性必需的氨基酸残基。结果显示，CsrAE枷蛋白的第54位赖氨酸（K54）、第60位丝氨酸（S60）和第61位酪氨酸（Y61）置换成丙氨酸后，csrA‰。蛋白丧失了抑制Xcc胞外蛋白酶活性的能力；而其它位点的丙氨酸置换不影响其抑制Xcc胞外蛋白酶活性的能力。这个结果证明K54、S60和Y61是CsrAE.coli抑制Xcc胞外蛋白酶活性所必需的，为揭示大肠杆菌的CsrA。融蛋白抑制Xcc胞外蛋白酶活性的分子机理奠定基础。

十字花科黑腐病菌锌吸收调控蛋白中四个半胱氨酸残基的功能分析

细菌锌吸收调控蛋白(Zur)在调控细胞锌离子平衡中起核心作用。研究发现,大肠杆菌的Zur蛋白(ZurE.coli)中半胱氨酸残基Cys93、Cys96、Cys143和Cys146是锌离子结合位点,是感受锌离子浓度和调控锌离子平衡必需的氨基酸残基。本文研究了十字花科黒腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,简称Xcc)的Zur蛋白(ZurXcc)。序列分析结果显示,ZurXcc的Cys125、Cys128、Cys165和Cys168是与ZurE.coli的Cys93、Cys96、Cys143和Cys146相对应的半胱氨酸残基,预示它们可能是ZurXcc中的锌离子结合位点。此外,氨基酸置换结果发现,Cys125、Cys128、Cys165和Cys168中任何一个被其它氨基酸置换后,ZurXcc即丧失调控锌离子平衡的能力,证明它们是ZurXcc调控锌离子平衡必不可少的,是可能的锌离子结合位点。胞外多糖(EPS)产量和致病力检测结果还表明,ZurXcc调控锌离子平衡、EPS产生和调控致病在结构和功能上都是可以分开的。

罗汉松根瘤内生细菌的分离和特性

One bacteria endophyte were isolated from the root nodules of Podocarpus macrophyllus(Thunb.)D.Don.The bacteria has the ordinary characteristics of Rhizobium of leguminous plants after indentification.It made nodulation on its host after inoculation strains.So did on Podocarpus nagi(Thunb.)zoll.et Mor.ex Zoll. seedling which is of the same family and genus with Podocarpus macrophyllus(Thunb.)D.Don.Both strain and host seeding have C 2H 4 reduction activity.But it can not made nodulation on 11 kind of offering tests of leguminous plants after inoculation strains.According to its characteristics the bacteria thus appears to be a member of a disinct Rhizobium lineage.Its phylogenetic relationship position remain to be research.

利用Tn5 gusA5对大豆慢生根瘤菌lrp基因的诱变

通过对重组质粒ｐＧＸＮ３００中的 ２．３ｋｂ ＥｃｏＲＩ片段测序分析发现，其上有一完整的ｌｒｐ基因和部分 ｐｕｔＡ基因，与 Ｋｉｎｇ ＮＤ等［１］报道的 Ｂ．ｊａｐｏｎｉｃｕｍ的ｌｒｐ基因ＤＮＡ序列有 ８８％同源性。利用 Ｔｎ５ ｇｕｓＡ５定位 诱变方法，对质粒ｐＧＸＮ３００进行插入诱变，得到２．３ｋｂ ＥｃｏＲＩ片段上有Ｔｎ５ｇｕｓＡ５插入位点的质粒ｐＧＸＮ３００－ Ｔ３８，将ｐＧＸＮ３００－Ｔ３８转移到大豆馒生根瘤苗（Ｂ．ｊａｐｏｎｉｃｕｍ）ＧＸ２０１中，得到的ＧＸ２０１转移接合子与不相容 质粒ｐＰＨ１ＪＩ发生同源双交换。通过抗性及ｇｕｓＡ活性检测，筛选到一ｌｒｐ基因突变株。Ｓｏｕｔｈｅｍ杂交分析证 明这突变株的 Ｔｎ５ ｇｕｓＡ５插入确实是同源交换而不是转座产生，表明 Ｔｎ５ ｇｕｓＡ５ 诱变可以应用于大豆慢生根 瘤菌中的突变林筛选。

慢生型大豆根瘤菌染色体的16kb EcoRⅠDNA片段的亚克隆测序分析

亚克隆测序分析发现 ,在 Bradyrhizobium japonicum的 GX2 0 1菌株染色体的 1 6kb Eco R DNA区段上含有一个与 put A基因同源的基因的 ORF30 54( Open Reading Frame) .该基因 ORF长 30 54bp,在核苷酸水平上与已报道的 put A基因有 94 %一致性 .其推断性的编码产物在氨基酸水平上与 put A编码产物脯氨酸脱氢酶 ( Pro DH)有 95%一致性 .利用 Tn5gus A5诱变的方法获得了该同源基因的标记置换突变体 ,该突变体在液体培养基 ( YMA)

慢生型大豆根瘤菌nfeC基因的定位

在前期工作中 ,从慢生型大豆根瘤菌菌株 GX2 0 1的基因文库中筛选到一个含 nfe C基因同源片段的重组质粒 p GXN2 0 1。在本工作中 ,将 nfe C基因同源片段定位在 4 kb Cla I+Xba I片段上。对该片段的部分序列分析表明与已报道的 nfe C基因具有

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种中一个与EPS合成有关的新基因的鉴定

利用转座子Tn5gusA5对野油菜黄单胞菌野油菜致病变种 (Xanthomonascampestrispv .campestris,简称Xcc)野生型菌株 80 0 4进行诱变 ,分离到一批胞外多糖 (EPS)合成减少的突变体。采用TAIL PCR(thermalasymmetricinter lacedPCR)分析突变体的Tn5gusA5插入位点 ,发现其中一株编号为 15 1D0 9的突变体的插入位点位于Xcc 80 0 4菌株的基因组编号为XC36 95的ORF内 ,该ORF功能尚未见报道。序列分析表明 ,该ORF演绎的编码产物与Serratiamarcescens的kdtX基因和Klebsiellapneumoniae的waaE基因演绎的编码产物分别具有 5 2 %和 5 0 %的相似性 ,并具有第 2家族糖基转移酶的功能域 ,因此暂将该ORF命名为waxE基因。用同源双交换方法构建了waxE基因的缺失突变体 ,并采用PCR和Southern杂交的方法对突变体进行了验证。waxE基因缺失突变体在营养丰富培养基的生长繁殖不受影响 ,但其EPS产量与野生型菌株 80 0 4相比 ,降低 35 %左右 ,并且一段PCR合成的包含waxE基因的DNA片段能反式互补waxE基因缺失突变体 ,恢复缺失突变体的EPS产量 ,表明XccwaxE基因与EPS的生物合成有关。

慢生型大豆根瘤菌nfeC基因的克隆及序列分析

通过亚克隆 ,将重组质粒 pGXN2 0 1中与nfeC基因同源的片段定位在 4kbClaI+XbaI片段上。序列分析表明该片段全长 40 38个碱基。该片段上含有一个完整的阅读框架。该阅读框架编码一个含 2 75个氨基酸的多肽 ,与已报道的nfeC基因编码的蛋白质具有 93%的同源性。

野油菜黄单胞菌两个rpoN基因的突变和功能分析

细菌的σ54(R poN)是一类可选择性识别启动子序列的σ因子,主要参与环境适应、细胞生理过程等,如氮代谢、鞭毛和菌毛的生物合成。在一些病原菌中,σ54也与致病性密切有关。为了明确σ54在野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(X cc)中是否参与致病过程,用同源单交换定点突变方法,将X cc 8004中的两个σ54编码基因rp oN 1(XC 1256)和rp oN 2(XC 2168)做单突变及双突变。突变体表型分析结果表明,单个和同时突变rp oN 1和rp oN 2基因均不影响野油菜黄单胞菌的正常生长,对胞外多糖(EPS)产生、胞外酶的合成也无明显影响。植株致病性检测结果表明,rp oN 1和rp oN 2基因的单突变或双突变体的致病力与野生型菌株没有显著差异,表明野油菜黄单胞菌野油菜致病变种的致病过程不需要σ54因子参与。

慢生型大豆根瘤菌nfe基因的分子克隆

ｎｆｅＣ基因是从慢生型大豆根瘤菌中克隆到的，与竞争结瘤有关的基因。本研究从慢生型大豆根瘤菌菌株ＧＸ２０１的ｐＬＡＦＲ３为载体的基因文库中，筛选出与ｎｆｅ同源基因克隆。以转座子Ｔｎ５ｇｕｓＡ５诱变获得了ｇｕｓ基因表达的Ｔｎ５ｇｕｓＡ５插入突变质粒。

十字花科黑腐病菌编码RNA聚合酶ω亚基的基因(rpoZ_(Xcc))突变导致细胞生长减慢

ω(Omega)亚基是组成细菌RNA聚合酶(RNA polymerase,RNAP)核心酶的5个亚基(2α、β、β′andω)中最小的一个,也是5个亚基中唯一可以去除而不会导致细胞死亡的亚基。尽管ω亚基存在于所有细菌中并且序列非常保守,但迄今为止,人们对ω亚基的功能却知之甚少。基因组注释结果表明,十字花科黑腐病菌8004菌株(Xanthomonas campestris pv.campestris strain 8004,简称Xcc8004)基因组中存在一个编码ω亚基的基因rpoZXcc(ORF编号为XC0957)。为了研究Xcc RNA聚合酶ω亚基的功能,采用自杀质粒pK18mob整合突变方法,构建了rpoZXcc基因的非极性突变体NK0957。表型检测结果显示,NK0957在基本培养基MMX和丰富培养基NYG中的生长比野生型菌株Xcc8004的生长明显减慢,而且NK0957的生长缓慢表型能被rpoZXcc反式互补。这些结果说明,ω亚基在Xcc的生长过程中发挥重要作用。

慢生大豆根瘤菌与竞争结瘤相关的lrp基因的克隆

通过对重组质粒 pGXN30 0中的 2 .3kbEcoRI片段测序分析发现 ,其中含有一完整的lrp基因和部分 putA基因 ,与King等报道的B .japonicum的lrp基因DNA序列有 88%同源性。应用Tn5gusA5定位诱变的方法获得了gusA基因表达的根瘤菌lrp基因突变体GX2 0 10 8。植株试验表明 ,突变株结瘤时间明显推迟 。

大肠杆菌转录后调控蛋白CsrA的C末端具有抑制十字花科黑腐病菌胞外蛋白酶活性的功能

CsrA(在有些细菌例如十字花科黒腐病菌中也称为RsmA,统称CsrA/RsmA)是一类在细菌中广泛分布而且氨基酸序列非常保守的RNA结合蛋白。研究表明,CsrA/RsmA作为转录后全局调控因子参与了包括细胞碳代谢、次生代谢、运动性、生物被膜形成以及动植物病原菌的致病过程等许多细胞过程的调控。CsrA/RsmA在不同的细菌中的生物学功能各有异同。在大肠杆菌中,CsrA的主要功能是控制细胞的碳代谢、运动性和生物被膜形成;而在十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,Xcc)中,CsrA的同源蛋白RsmA的主要功能除了控制碳代谢、运动性和生物被膜形成外,还控制致病性和胞外酶的产生。大肠杆菌的CsrA(CsrAE.coli)是否具有XccRsmA(RsmAXcc)的功能?为了回答这个问题,我们用大肠杆菌的csrA基因(csrAE.coli)互补Xcc的rsmA基因(rsmAXcc)的缺失突变体DM2506。结果显示,csrAE.coli能够互补DM2506的所有表型,说明CsrAE.coli具有RsmAXcc的全部功能。更重要的是,我们发现,无论是rsmAXcc突变体还是野生型菌株,导入表达CsrAE.coli的质粒后均导致其致胞外蛋白酶活性的严重下降,证明CsrAE.coli具有抑制Xcc胞外蛋白酶活性的作用。进一步的实验证实,CsrAE.coli的C末端第53～61位氨基酸残基具有抑制Xcc胞外蛋白酶活性的功能。

3种接种方法对十字花科黑腐病菌Xcc8004菌株在拟南芥Col-0上致病力的影响

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,Xcc)是引起十字花科植物黑腐病的病原菌,也是研究寄主与病原微生物相互作用分子机理的模式菌之一。Xcc可以感染白菜、萝卜和甘蓝等十字花科农作物,也可以感染重要的模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)。由于拟南芥的全基因组测序已经完成,因此,拟南芥是研究寄主植物对Xcc浸染的防卫反应的分子机理的最理想的寄主材料。但是,到现在为止,一套完善的在拟南芥上进行Xcc致病检测的实验系统还没有建立。为此,本研究比较了"叶片压渗法"、"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法"这3种常用的病原细菌接种方法对Xcc的实验室菌株8004(以下简称Xcc8004)在哥伦比亚生态型拟南芥(A.thanliana ecoype Colombia0,Col-0)上的致病力的影响。结果发现,在拟南芥Col-0叶片上用"叶片压渗法"接种Xcc8004可以引起明显致病症状,而用"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法"接种均不能引起病症。这一结果说明,不同的接种方法的对Xcc在拟南芥上的致病力有很大的影响。因此,要在拟南芥Col-0上进行Xcc8004的致病力检测,本研究建议采用"叶片压渗法"而不用"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法"。此外,本研究还建立了一套简易的拟南芥试验用苗的栽培方法。

一个用于黄单胞菌核开关筛选鉴定的GUS报告载体的构建

核开关(riboswitch)是存在于信使RNA(messenger RNA,mRNA)分子的5′非翻译区(5′-untranslated region,5′UTR)的一段具有调控功能的RNA片段,它通过与特定的代谢物分子直接结合来调控所在mRNA自身的表达。核开关广泛存在于细菌中,在调控细菌的基础代谢以及致病等生理过程中发挥非常重要的作用。尽管目前在大肠杆菌(Escherichia coli)等模式细菌中已经鉴定了许多核开关,然而,至今在重要的植物病原细菌黄单胞菌属(Xanthomonas)细菌中只鉴定了1个核开关。为了实现在全基因组水平上对黄单胞菌的核开关进行高通量筛选鉴定,本研究设计和构建了1个β-葡萄糖苷酸酶(β-glucuronidase,GUS)报告载体pL3-SD^(+)gusA。该载体既适用于在黄单胞菌属细菌中对候选的核开关进行验证,也可以通过构建基因组DNA表达文库而实现对黄单胞菌核开关的高通量筛选鉴定。

十字花科黑腐病菌全局转录后调控蛋白RsmA抑制胞外蛋白酶产生

胞外蛋白酶、胞外淀粉酶和胞外纤维素酶是十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)的重要致病因子,它们的表达受到严格的调控。本实验室之前的研究发现,在Xcc8004菌株中,编码全局转录后调控蛋白RsmA的基因rsmA缺失导致胞外淀粉酶和胞外纤维素酶产量显著下降,但不影响胞外蛋白酶的产量。因此认为,RsmA正向调控胞外淀粉酶和胞外纤维素酶的产生,而不调控胞外蛋白酶的产生。为了进一步明确RsmA是否参与胞外蛋白酶的表达调控,本研究构建了rsmA的过量表达株OErsmA,检测了其胞外蛋白酶产量,并和带有空的过表达载体的野生型菌株(WT/pB)的胞外蛋白酶产量进行了比较。结果发现,OErsmA的胞外蛋白酶产量比WT/pB的显著下降,证明RsmA具有抑制胞外蛋白酶产生的功能。Northern杂交结果显示,主胞外蛋白酶基因prtA的mRNA积累量在OErsmA和WT/pB中没有明显差异。而凝胶阻滞实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)结果显示,(His)6-RsmA能够与prtA mRNA的SD序列(shine-dalgarno sequence)区域特异结合,预示RsmA通过抑制prtA mRNA的翻译起始(而不是转录)来负调控prtA的表达,从而抑制胞外蛋白酶的产生。

十字花科黑腐病菌中一个与生长及Co^(2+)耐受性相关的小RNA的鉴定

细菌小RNA(small RNA, sRNA)又称非编码RNA (non-coding RNA, ncRNA),是一组长度为50~500 nt的RNA分子,通常不编码蛋白质,但具有独立的功能。sRNA作为转录后调节因子在细菌的各种生理过程中发挥重要的作用。尽管目前人们已经从各种细菌中鉴定了大量小RNA,但是大多数小RNA的功能还不清楚。本实验室之前在十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.capestris, Xcc) 8004菌株(简称Xcc 8004)中鉴定了612个小RNA,但绝大多数小RNA的功能仍然未知。本研究采用过表达的方法对小RNA(sRNA-Xcc132)的生物学功能进行鉴定。结果发现,与带有空载质粒的野生型菌株相比,sRNA-Xcc132的过表达菌株OE132在基本培养基中的生长速度明显加快而且对Co^(2+)的耐受力明显增强,说明sRNA-Xcc132与Xcc 8004的生长和Co^(2+)耐受性有关。

利用付里叶转换──红外光谱（FT－IR）鉴别大豆根瘤菌初探

利用付里叶转换──红外分光光度计制作了标准大豆根瘤菌菌株２２－１０，２７－５０，ＵＳ－ＤＡ１１０及１５００６的ＦＴ－ＩＲ图谱。结果表明，所得图谱分辨率高、重复性好，并且不同菌株的图谱在指纹区（波数８００～１０００）有明显差别，这说明各菌株的ＦＴ－ＩＲ图谱是高度特异的，这种特异性可用于菌株鉴别．

PCR技术在快生型大豆根瘤菌菌株鉴别上的应用

以基因外重复的回文因子（ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｅｘｔｒａｇｅｎｉｃｐａｌｉｎｄｒｏｍｉｃ，ＲＥＰ）和肠杆菌基因间重复一致序列（ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｌｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｉｎｔｅｒｇｅｎｉｃｃｏｎｓｅｎｓｕｓ，ＥＲＩＣ）的碱基顺序设计出的引物为引物，用ＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｃｈａｉｎｒｅａｃｔｉｏｎ）技术分别扩增了８株快生型大豆根瘤菌（Ｓｉｎｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）的总ＤＮＡ，得出了具有菌株特异性的扩增产物电泳图谱，称ＲＥＰ－ＥＲＩＣＰＣＲ指纹图谱，将所得图谱进行性状编码后，用计算机数值分类系统进行平均连锁聚类分析，得出这８个菌株的聚类树状图。这一聚类结果与用其它方法聚类结果基本一致，说明ＲＥＰ－ＥＲＩＣＰＣＲ是一种鉴别快生型大豆根瘤菌菌株的经济、快速而又可靠的新方法。