利用高效检测菌株对中慢生根瘤菌及红壤中自体诱导物的检测

利用高效的自体诱导物(AI)检测菌株 KYC55 检测中慢生根瘤菌属不同种菌株产生的 AI,发现AI 在中慢生型根瘤菌中广泛存在,AI 在酸性条件下比较稳定。选用酸性土壤(红壤)作为材料,乙酸乙酯抽提并检测其 AI,发现生境条件、采样时间及保存条件都对 AI 的稳定性有影响。

利用细菌双杂交文库筛选华癸中慢生根瘤菌7653R中与外膜蛋白Opa22互作的蛋白

为研究华癸中慢生根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)7653R外膜蛋白Opa22在共生固氮过程中的作用机制,构建了细菌双杂交基因组随机文库,并以Opa22为诱饵,钓取与其相互作用的候选靶蛋白。结果获得12个与Opa22蛋白互作的阳性克隆,为后续研究Opa22的作用机制提供了新的线索和思路,同时也为开展根瘤菌蛋白互作的研究构筑了良好的技术平台。

苜蓿中华根瘤菌与鹰嘴豆中慢生根瘤菌原生质体的融合研究

利用原生质体融合技术 ,以链霉素和青霉素分别作为苜蓿中华根瘤菌 (Sinorhizobium meliloti)10 2 F2 8和鹰嘴豆中慢生根瘤菌 (Mesorhizobium ciceri ) USDA3383的抗药性选择标记 ,成功地获得了 10 2 F2 8和USDA3383的属间融合子。该融合子可分别在双亲寄主植物上结瘤 ,其在细胞形态、大小和蛋白质电泳图谱上与亲本菌株均有所差异。融合子与 10 2 F2 8的 DNA同源性为 90 .8%,而与 U SDA3383的 DNA同源性为 15 .2 %。

中慢生华癸根瘤菌nodD-突变株的筛选及其对紫云英的促生作用

通过二亲接合的方式,将含有sacB基因和nodD基因部分片段的质粒与中慢生华癸根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)93(Mh93)菌株进行同源重组,在含10%蔗糖的TY平板上成功地筛选到了nodD基因突变株Mh93-27。利用温室盆栽试验研究了紫云英单作及紫云英-小麦间作体系Mh93-27对紫云英的促生作用,结果表明,接种Mh93-27后,紫云英的地上部生物量和全氮含量以及根部生长得到了不同程度的提高,但只有在小麦孕穗期和收获期时,根瘤菌才表现出显著的促生作用。

华癸中慢生根瘤菌多铜氧化酶基因mco的功能研究

通过基因同源重组技术,构建华癸中慢生根瘤菌mco基因突变株HKmco,并探究了mco基因突变对根瘤菌生长、抗氧化以及共生固氮的影响.结果表明:mco基因缺失不影响华癸中慢生根瘤菌的生长能力,突变株对无机过氧化物H2O2不敏感,但对有机氧化物氢过氧化枯烯(CUOOH)非常敏感.植物盆栽实验表明,突变株HKmco感染紫云英宿主能形成红色有效根瘤,但mco基因突变株Hkmco的根瘤中的类菌体形态发生了改变,固氮酶活降低了29.8%.表明根瘤菌mco基因在抗氧化和共生固氮方面发挥了重要作用.

华癸中慢生根瘤菌7653R SraG sRNA的共生固氮功能

基于前期对华癸中慢生根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)7653RsRNA(small non-coding RNA,sRNA)的生物信息学预测,经Northern blot验证获得SraGsRNA。本研究采用RACE与转录组高通量深度测序确定了SraG全长,并分别利用RNAfold软件和TargetRNA软件预测了SraG二级结构和靶位点,进而构建了M.huakuii 7653R的SraG插入失活突变体(M.huakuii SraGmut),并对突变体接种紫云英的共生表型进行了检测。盆栽试验结果表明,与野生型菌株M.huakuii 7653R相比,接种突变株M.huakuii SraGmut的固氮能力显著下降,突变株固氮酶活性下降约40%,植株鲜质量和根瘤数目也显著降低。结果表明,SraG的功能与M.huakuii 7653R的共生固氮过程相关,作为sRNA可能参与根瘤菌的共生固氮调控过程。

华癸中慢生根瘤菌7653R MCHK_8182基因的共生固氮功能

根据华癸中慢生根瘤菌7653R全局转录组分析结果,获得在共生固氮阶段显著上调表达的基因MCHK_8182;设计重叠延伸PCR引物,构建MCHK_8182双交换突变重组质粒载体;通过三亲本杂交,将突变载体导入7653R;在蔗糖压力培养下进行筛选,最终获得MCHK_8182双交换突变株。PCR及测序验证双交换突变株构建成功。植物盆栽试验结果显示,与7653R野生型接种的植株相比,MCHK_8182突变菌株接种的植株根瘤数减少,但固氮酶活未见明显差异。

一株晋大53号大豆中慢生根瘤菌的分离鉴定及抗逆分析

为筛选适于在山西省主栽品种晋大53号推广应用的根瘤菌资源,以晋大53号大豆根瘤为研究对象,采用组织块分离法、平板划线法、震荡培养法以及分子生物学方法,对根瘤菌进行分离、纯化和鉴定,并研究其产酸、碱能力、耐盐特性以及结瘤能力。结果表明:从晋大53号大豆根瘤中成功分离并纯化出1株根瘤菌,编号为53-4,具有刚果红染料抗性,产酸快,可耐5%浓度NaCl。测序获得该菌株的16S rDNA序列,经NCBI在线数据库比对后,发现53-4菌株同Rhizobia sp.(HQ589024.1)、Beijerinckia fluminensis(NR 116306.1)和Mesorhizobium sp.(JN622153.1)等具有高达99%的序列同源性。NJ系统发育树显示该菌株同Mesorhizobium sp.(JN622153.1)聚为同一支,表明53-4菌株属于中慢生根瘤菌(Mesorhizobium sp.)。对该菌株结瘤基因nodA进行PCR扩增,经电泳检测能够扩增出明显条带,说明该菌株基因组中具有根瘤菌关键结瘤基因nodA。回接53-4的晋大53号的株高、地上部鲜重、根鲜重、植株干重和根瘤鲜重均高于接种优良大豆共生根瘤菌株USDA110,其中地上部鲜重和根瘤鲜重显著高于接种USDA110处理,分别提高20.0%和85.4%。中慢生根瘤菌53-4的耐盐特性、产酸、碱能力以及共生效果均优于USDA110,表明其在晋大53号大豆种植过程中具有较好的应用潜力。

中慢生型华癸根瘤菌Mesorhizobium huakuii AS9自体诱导物合成酶基因的筛选及其功能分析

细菌在高细胞密度下通过产生一类化学信号分子(autoinducer,自体诱导物)感知细胞群体密度变化,从而对基因表达进行调控,这一现象被称为群体感应(quorum sensing)。以中慢生型华癸根瘤菌Mesorhizobium huakuii AS9为出发菌株,利用转座子随机突变的方法获得了自体诱导物缺失突变株YQ1,并克隆得到了其自体诱导物合成酶基因,命名为mrhI;构建PmrhI-lacZ转录融合表达质粒pYQ1,通过同源重组的方法得到在华癸根瘤菌中mrhI-lacZ融合表达而且mrhI基因突变菌株YQ3。突变株YQ3的培养液上清不含有自体诱导物分子,通过lacZ报告基因的表达发现mrhI的表达受自体诱导物的调控,说明mrhI基因是M.huakuii AS9的群体感应体系中的自体诱导物合成酶基因。

华癸中慢生根瘤菌焦磷酸硫胺素结合蛋白基因tpp的功能研究

在构建M.huakuii tpp基因突变株的基础上,通过自生生长和植物盆栽试验,研究焦磷酸硫胺素结合蛋白tpp基因在根瘤菌的生长及与紫云英宿主共生固氮过程中的功能。通过同源重组获得华癸中慢生根瘤菌tpp突变菌株HKtpp,并进一步研究tpp基因突变对菌株生长及共生固氮功能的影响。结果显示:tpp基因突变会减缓菌株生长,突变菌株胞内的谷胱甘肽还原酶活性显著降低。植物盆栽试验表明,突变菌株感染紫云英宿主形成有效的红色根瘤,但是其固氮酶活降低了26.4%。结果表明:tpp基因在根瘤菌的生长和共生固氮中发挥着重要作用。

天冬氨酸转氨酶在中慢生根瘤菌MAFF303099共生固氮中的作用

为寻找根瘤菌中与共生固氮相关的调控基因,采用同源重组法,分别敲除中慢生根瘤菌MAFF303099在与豆科植物百脉根共生固氮过程上调表达的10个基因,研究它们对共生固氮的影响。结果显示:Δmlr5883敲除突变体相比于野生型MAFF303099,其固氮酶活性下降40%,侵染细胞形态未发生显著改变,对Δmlr5883回补可恢复固氮酶活性;预测mlr5883编码天冬氨酸氨基转移酶,体外检测该酶的天冬氨酸转氨酶活性为16.67 U/mg。该基因的突变会影响固氮效率,推测其可能参与对植物供给碳源的代谢过程。

中慢生型天山根瘤菌中MrtR蛋白的融合表达研究及鉴定

通过PCR扩增出中慢生型天山根瘤菌中群体感应调控蛋白MrtR的基因片段,克隆至表达载体pALEX中,从而构建了原核表达质粒pALEX-mrtR。将pALEX-mrtR转化至大肠杆菌BL2/DE3菌株感受态细胞中,经IPTG诱导,表达出58kD的GST-MrtR融合蛋白。用纯化好的GST-MrtR制备多克隆抗体,经Westernblot检测,该血清可与目的蛋白发生特异性反应,证明其具有良好的免疫原性。MrtR融合蛋白的成功表达及其多克隆抗体的制备为进一步研究MrtR蛋白的功能奠定了基础。

中慢生型天山根瘤菌中自体诱导物分子结构的鉴定

通过用乙酸乙脂分别对天山根瘤菌CCBAU3306培养物上清液中自体诱导物分子进行抽提、浓缩,并采用液质联用对自体诱导物分子进行结构分析,最终获得该根瘤菌所产生酰基高丝氨酸内酯类信号分子的结构,并采用纯品进行活性的比较,发现调控蛋白与纯品结合后具有生物活性,能与目的DNA片断结合,证明了该结构的准确性。

外源AHL对中慢生型天山根瘤菌群体感应系统作用的初步研究

通过将天山根瘤菌中的自体诱导物合成酶基因mrtI在转录水平融合lacZ构建了5’mrtI-lacZ融合表达菌株HMZ1。利用多株不同属的根瘤菌上清液对该菌株进行诱导,发现有3株豌豆根瘤菌和1株三叶草根瘤菌上清提取物能诱导mrtI基因的表达,且外源上清量越多,mrtI被诱导的程度越高,TLC的结果则显示它们可能有着相同的AI。该结果显示在相同功能的细菌间存在信号交流,为进一步研究群体感应调节在共生固氮上的作用提供了理论及实践依据。

糖类碳源对中慢生华癸根瘤菌群体感应基因mrhI/R表达的影响

克隆了中慢生华癸根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)的mrh I和mrh R群体感应基因的启动子区域,至Lac Z翻译融合表达质粒载体p RA302中,经β-半乳糖苷酶活性检测发现,mrh I和mrh R的表达均受mrh I基因产物(自体诱导物)的正向调控。两种PTS糖类:葡萄糖和果糖的外源添加可以显著增加细菌的生长量,但却都同时抑制了mrh I和mrh R基因的表达,暗示在中慢生华癸根瘤菌中群体感应基因的表达可能受细菌中普遍存在的碳源代谢物阻遏现象的调节。

中慢生型天山根瘤菌CCBAU060A自体诱导物合酶基因的筛选及其在大肠杆菌中的表达

细菌在高细胞密度下可以产生化学信号分子调控细菌相关基因的表达,这种信号分子被称为自体诱导物(Autoinducer,AI)。采用检测菌株JZA1在中慢生型天山根瘤菌CCBAU060A(Mesorhizobium tianshanenseCCBAU060A)培养上清液中检测到了高活性的自体诱导物;利用转座子随机突变的方法获得了AI缺失突变株,并克隆得到了相关的自体诱导物合酶基因;将自体诱导物合酶基因在大肠杆菌中进行表达,对大肠杆菌重组菌株进行自体诱导物检测发现,该合酶基因在大肠杆菌中能够合成四种自体诱导物分子。

紫云英根瘤菌分子遗传学研究进展

总结了紫云英根瘤菌分子遗传学研究进展。这类根瘤菌的寄主范围较窄 ,早先根据互接种族概念将其定名为Rhizobiumastragali,后来定名为Rhizobiumhuakuii,最近并入Mesorhizobium属。对大量菌株进行的 16S和2 3SrDNAPCR RFLP分析和代表菌株的部分 16SrDNA碱基测序 ,揭示了 7个不同基因型 ,表明这类菌具有遗传多样性 ,可以认为存在不同的种。它们都有质粒 ,数量 1～ 5个 ,因菌株而异 ,可分为不同质粒型 ,共生基因常定位在最大的一个质粒上 ,即共生质粒。它们的结瘤基因具有独特结构。采用包括nodA ,nodB ,nodC ,nodD的苜蓿根瘤菌突变株进行基因互补 ,从紫云英根瘤菌基因文库中获得了相应的转移接合子。这类根瘤菌的nodA与nodBC分隔约 2 2kb距离 ,不同于多数根瘤菌nodABC为一个操纵元的结构。紫云英根瘤菌结瘤基因的这种结构在 7个基因型的菌株中都是一致的 ,说明结瘤基因的保守性。

华癸中慢生根瘤菌7653R 3个脂质转运蛋白基因的克隆、突变及共生表型

【目的】脂类转移家族蛋白基因编码一类参与脂类转运及代谢的蛋白。本研究旨在构建华癸中慢生根瘤菌3个脂质转运家族蛋白基因的突变株,检测及分析突变体与紫云英共生条件下的表型及功能。【方法】利用生物信息学分析与预测转脂蛋白的结构特征及功能,采用荧光定量技术检测目标基因在自生和共生条件下的表达特性,通过插入突变技术构建目标基因突变株,并进行植物盆栽实验考察其共生表型。【结果】MCHK-5577、MCHK-2172和MCHK-2779基因编码蛋白属于START/RHO alpha_C/PITP/Bet_v1/Cox G/Cal C(SRPBCC)超家族,包含脂类转移结构域,参与脂类转运或代谢,与百脉根等中慢生根瘤菌相应基因的序列相似性达95%以上。这3个基因在共生条件下的表达水平都增高。分别构建了MCHK-5577、MCHK-2172和MCHK-2779基因突变菌株,与野生型菌株7653R相比,接种突变株MCHK-2172mut、MCHK-2779mut和MCHK-5577mut后的植株地上部分生物量和根瘤固氮酶活性显著降低。【结论】华癸中慢生根瘤菌脂质转移家族蛋白基因在共生互作过程中发挥重要作用,突变后明显影响共生固氮表型。本文的实验结果为深入研究脂类转移蛋白在共生固氮作用中的功能机制奠定了基础。

华癸中慢生根瘤菌7653R MCHK-3535基因在自生和与紫云英共生中的功能

【目的】探究Mesorhizobium huakuii 7653R MCHK-3535基因在共生固氮中的功能。【方法】构建MCHK-3535插入失活突变体、超表达和互补菌株,对其进行共生表型鉴定;并测定各菌株的生长曲线、运动性及生物膜形成;利用qRT-PCR方法和组织表达定位分析MCHK-3535在共生过程中的时空表达特征。【结果】与野生型7653R相比,突变体Δ3535达到稳定期的生物量增加,运动性下降,生物膜形成增加。此外,MCHK-3535基因的失活会显著提高紫云英固氮能力和植物地上部分鲜重,但不影响根瘤数量及重量;且互补菌株C3535能部分回补到野生型性状,超表达菌株OV3535均无显著性差异;qRT-PCR和启动子组织表达定位发现,MCHK-3535基因主要在根瘤的侵染区、过渡区及固氮区表达,并且表达持续整个固氮期。【结论】MCHK-3535基因在自生及与紫云英共生过程中发挥重要功能,参与根瘤的正常发育并负向调控固氮酶活性。