Frankia菌复苏前后对植物根系侵染结瘤的研究

2001年和2012年分别用不同浓度2.4-D+Frankia菌悬液灌注小麦、水稻、玉米、黄秋葵和小决明等植物根系,结果这些植物根系都产生了不同数量的结瘤,其中小决明和黄秋葵结瘤率最高,其值分别为80.0%和42.8%;小决明根瘤固氮酶活性和游离Frankia菌固氮活力也明显提高,分别相当于沙棘根糵苗根的71.79%和70.51%,这可能与小决明属于豆科植物以及根瘤内已有内共生的Frankia菌有关。相差12年的两次试验结果表明,Frankia菌是一种耐储、广普型菌,2.4-D是一种有效的诱导Frankia菌和宿主共生结瘤信息化物——结瘤因子。人工培养的Frankia菌可以提高植物自身固氮能力。

Frankia菌—细枝木麻黄共生体系对土壤Pb污染的响应研究

为探究Frankia菌—细枝木麻黄(Casuarina cunninghamiana)共生体对土壤Pb污染的响应,采用盆栽试验,本试验研究了一定铅(Pb)处理下施用Frankia湿菌体0(CK)、10、20 mg·株^(−1)对细枝木麻黄结瘤量、地上部分Pb、K、Ca、Mg、Cu、Mn的含量、逆境生理以及根系活力的影响;经本课题组预实验结果表明,细枝木麻黄600 mg·kg^(−1)铅(Pb)处理下受到胁迫但不致死,因此正式试验中Pb浓度设为600 mg·kg^(−1)。结果表明,施用Frankia菌湿菌体20 mg·株^(−1)可显著提高细枝木麻黄结瘤量,接种10、20 mg·株^(−1)时,细枝木麻黄结瘤率均为100%。与CK相比,施用Frankia湿菌体10、20 mg·株^(−1),细枝木麻黄地上部Pb含量显著下降;接种量为10 mg·株^(−1)时,细枝木麻黄地上部K含量显著下降,Cu含量显著升高;Ca、Mg、Mn元素变化不显著(P<0.05)。Frankia接种量为20 mg·株^(−1)时,细枝木麻黄体内游离脯氨酸和可溶性糖相比对照组分别下降了56.04%和10.10%,根系活力TTC还原强度上升了87.12%。综上所述:在同一Pb胁迫下,高接种量(20 mg·株^(−1))Frankia菌可以增强细枝木麻黄对土壤Pb污染的抵御能力。

西藏沙棘5种不同组织内生细菌多样性

西藏沙棘(Hippophae tibetana)是分布于高寒高海拔地区的一类特殊的放线菌结瘤植物,弗兰克氏菌能够侵染其根部形成根瘤,因共生固氮等作用而增强其生态适应性。在西藏沙棘的根瘤中,除了弗兰克氏菌之外还有其他内生菌,而弗兰克氏菌又不仅仅在根瘤中有分布。为了探究弗兰克氏菌在西藏沙棘不同组织中的定殖及可能的迁移规律,分析不同组织中内生细菌的群落结构及多样性,本研究以生长在甘肃省天祝藏族自治县抓喜秀龙金强河河滩地的西藏沙棘为材料,应用16S rRNA扩增子高通量测序技术,对西藏沙棘根瘤、茎、枝、叶和种子等不同组织的内生细菌多样性进行了分析。研究结果表明,西藏沙棘根瘤内生细菌群落丰富度及多样性最高,种子内生细菌群落丰富度最低,茎内生细菌群落多样性最低。西藏沙棘5种不同组织中的弗兰克氏菌和其他内生细菌多样性都具有一定差异,变形菌门均为优势门,弗兰克氏菌属(Frankia)为根瘤内生细菌群落的优势属,弗莱德门菌属(Friedmanniella)为茎内生细菌群落的优势属,寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)为枝、叶和种子内生细菌群落的优势属。研究结果还表明,弗兰克氏菌属不仅仅存在于西藏沙棘的根瘤,还能够分布于其他组织,且在同一种组织中存在弗兰克氏菌属的不同“种”;而在西藏沙棘不同组织中,也分布有弗兰克氏菌属的相同“种”。此外,对西藏沙棘5种不同组织内生细菌中的功能菌株的分析表明,不同组织中均存在着具有固氮、促生和抑菌功能的内生细菌,但具有固氮作用的内生细菌主要分布于根瘤,具有促生作用以及抑菌功能的内生细菌主要分布于枝和叶。综上,西藏沙棘5种不同组织内生细菌具有丰富的多样性,但各组织内生细菌的群落结构和优势种群有所不同,且不同组织也能够定殖具有多种功能的内生细菌。