共生·流动·聚合:文化基因视域下民族文化交融研究

民族文化交融是各民族交往交流交融的重要内容与突出表现。从文化基因视域观之,民族文化交融的条件是由原生式、附着式、辏合式、协同式组成的基因共生;其基础根植于以历史记忆、共情与文化认同以及文化传播为主要形式的基因流动;基因聚合的主流方式是偏利型、互利型交融,具体呈现为共享、层累、嵌合等多种表征。

木麻黄科植物共生基因遗传转化研究进展

木麻黄科(Casuarinaceae)植物是世界热带和亚热带地区的造林先锋树种,它能与Frankia放线菌共生形成固氮根瘤,使其具有能够适应各种恶劣环境的优良特性。对木麻黄科植物的共生基因遗传转化研究方法和进展进行了综述,并对今后木麻黄科植物共生基因研究进行了探讨和展望。

柠条锦鸡儿根瘤菌及其共生固氮基因多样性

为研究西北干旱地区豆科植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)根瘤菌的系统发育地位及共生基因多样性,对从甘肃省分离得到的菌株进行16SrRNA PCR-RFLP和序列分析,构建系统发育树,确定其分类地位,并通过分析共生基因nodA和nifH,确定种群共生类型。结果表明:从柠条根瘤内分离到64株菌,共有7个PCR-RFLP 16SrRNA基因型,主要归属于Ensifer(占分离总数43.8%)、Mesorhizobium(31.2%)、Rhizobium(25%),其中,Ensifer为主要类群,约占34.4%。共生基因nodA和nifH与Ensifer和Mesorhizobium模式菌株同源性较高,与16SrRNA基因确定的根瘤菌分类地位相比,发现部分共生基因与16S rRNA基因确定的分类地位不同,揭示了共生基因横向转移现象的发生。

紫云英根瘤菌共生基因分布及其共生效应的多样性

从同一植株不同根瘤分离40株紫云英根瘤菌，所有菌株对10种抗生素的抗药性测定表明，该群体分为22个抗药类群，质粒检测显示所有公离株都含有质粒，质粒数1～4条，用快生型大豆根瘤菌USDA205质粒作参考，估测质粒Mr分布范围为83～226MU．根据图谱分析表明，该菌群可分为6个不同质粒型．各类型质粒通过与Dig-nodABC和Dig-nifHDK杂交，结果显示带有1条质粒的菌株其共生基因定位在染色体上．带有2条或2条以上质粒的菌株各拥有1条共生质粒，共生质粒Mr范围有差异，大约为117～220MU．研究结果也显示，不同质粒型的菌株其共生效应存在明显差异，其中第6质粒型的菌株共生固氮率最强，第1质粒型菌株共生固氮率较低．共生固氮能力最强的第6质粒型菌株，只占总菌数7．5％．

华癸中生根瘤菌共生基因exo56的克隆和功能初步分析

利用Tn5-sacB转座子随机插入突变的方法,从Mesorhizobium huakuii7653R的400个突变株中筛选获得1个共生缺失突变株HK56。使用热不对称交错PCR(TAIL-PCR)的方法从M.huakuii7653R中克隆了exo56序列。exo56全长969 bp,编码322个氨基酸,其编码产物Exo56与糖基转移酶2个家族的成员有很高的相似性,糖基转移酶为胞外多糖合成所必需。盆栽结果表明,exo56基因突变株只能形成少量的不固氮根瘤。

紫云英根瘤菌质粒携带共生基因的物理证据

应用ood和nif基因片断作分子探针检测了两株紫云英根瘤菌的共生基因,获得了供试菌株具有共生质粒的物理证据。

基于抑制消减杂交技术筛选AM真菌与紫穗槐共生相关基因

利用抑制消减杂交技术筛选AM真菌在侵染紫穗槐的过程中紫穗槐差异表达的基因,共获得47个unigenes,其中35个显著匹配。根据GO分类信息、Blast注释信息和相关文献信息,显著匹配的35个unigenes基因按功能分为防御胁迫(24%)、物质代谢(17%)、能量代谢(14%)、蛋白合成(11%)、信号转导(11%)、细胞结构构建(11%)、转录(6%)、蛋白折叠和降解(6%)8类。其中,胁迫防御相关基因和代谢相关基因所占比例最大,表明二者在AM真菌和紫穗槐共生互作过程中起重要作用。这些基因广泛参与生物体生命活动的各个过程,因此AM真菌与紫穗槐共生的过程是一个系统涉及各种生物过程的活动。

豆科共生关键基因表达载体的构建及其功能互补分析

利用生物工程技术扩大根瘤菌宿主范围、提高固氮效率,实现非豆科植物共生固氮一直是生物固氮研究的热点。将豆科植物百脉根与根瘤菌共生信号通路的9个关键基因分别置于不同根组织强表达启动子下,构建了5个用于转化水稻的多基因表达载体。通过毛根转化互补豆科植物突变体,结果表明,这些基因大多数都能互补百脉根或苜蓿相应基因突变体,即多基因表达载体可用于水稻稳定转化,在水稻中搭建1条与根瘤菌共生的基因线路,为探索构建水稻共生固氮体系提供理论和技术支撑。

根瘤菌共生固氮基因的结构、功能和调控

已有的研究结果表明：根瘤菌与豆科植物的共生固氮作用是一个由双方的有关基因共同参与、相互对话、识别、协同作用并自主调节的复杂过程。本文将重点介绍根瘤菌共生固氮基因组的结构、功能和调控方面研究的新进展。

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。

拟南芥中根瘤共生基因线路的搭建及其表达分析

为研究共生信号途径相关基因在非宿主植物中的表达情况,通过生物技术及合成生物学方法,将10个能在拟南芥根中表达的启动子和10个百脉根共生信号传递的关键基因分别构建2个多基因表达载体,即pUNS6(含6个基因)和pDNS4(含4个基因)。结果表明:利用毛根转化互补相应豆科植物的突变体,都能恢复突变体的结瘤功能,说明克隆的目的基因都具有生物学功能;通过根癌农杆菌介导的花序侵染,将pUNS6和pDNS4分别转入拟南芥中,对阳性植株分离和鉴定,在转基因T_0、T_1、T_2代植株中都鉴定到目的基因,表明多个共生基因稳定存在于拟南芥基因组上;利用RT-PCR在阳性转基因植株根中都能检测到mRNA水平的基因表达。

基于线粒体和初级共生菌基因序列的荻草谷网蚜6个地理种群的遗传多样性研究

荻草谷网蚜Sitobion miscanthi(Takahashi)(在中国长时间学名误用为麦长管蚜Sitobion avenae Fabricius)是我国小麦的主要害虫,为小麦蚜虫优势种。该蚜虫因繁殖速度快、发育历期短、适应能力强且能随着气流远距离迁飞等特性,对小麦安全生产构成严重威胁。目前关于蚜虫种群遗传结构的研究主要基于线粒体基因开展。然而,初级共生菌布赫纳氏菌Buchnera aphidicola几乎存在于所有蚜虫中,其在研究蚜虫种群遗传结构多样性方面的潜在作用报道很少。本研究基于前期收集的荻草谷网蚜6个不同地理种群(苏州、武汉、昆明、廊坊、泰安、银川),对其线粒体COⅠ基因与初级共生菌B.aphidicola的两个单拷贝基因gnd与trpA进行PCR扩增、测序和群体遗传结构分析。根据对3个遗传标记基因聚类分析,荻草谷网蚜6个不同地理种群分为3组,分别为银川种群、苏州种群和其他种群(COⅠ:F_(CT)=0.3642,P<0.05;gnd:F_(CT)=0.4033,P<0.05;trpA:F_(CT)=0.2229,P<0.05),3组间存在显著的遗传差异。银川种群和泰安种群间有相同的稀有单倍型H8(trpA),苏州种群和武汉种群也有相同的稀有单倍型H2与H23(COⅠ),3组之间仍存在基因交流。因此我们推测在4、5月份东南季风盛行的情况下,银川种群迁入了外来虫源。蚜虫线粒体基因和初级共生菌基因的遗传结构分析结果基本一致,表明共生菌基因在研究蚜虫种群遗传结构和多样性具有潜在应用意义。综上所述,基于线粒体和共生菌基因序列的荻草谷网蚜不同地理种群的遗传结构解析可为蚜虫的迁飞提供分子证据。

微生物与植物共生结瘤固氮的分子遗传学研究进展

以根瘤菌 -豆科植物共生体系为主要代表 ,综述了近年来在结瘤固氮分子遗传学研究领域所取得的进展 ,特别是共生双方与结瘤、固氮有关的基因的定位。

植物耐盐性:演化和盐基因组学

由于社会的发展需要使用盐地产出植物,因此植物耐盐性的研究变得日益重要。植物在长期演化中主要形成嗜盐植物和非嗜盐植物两类,在细胞乃至群体处理盐的机制方面发生了广泛和深度的遗传变异。鉴于发掘植物耐盐、使植物耐盐和改变植物盐环境的各领域都取得了重大进展,结合植物的演化扩展对植物耐盐的认识,从细胞机制、个体机制扩展到群体机制乃至多基因组参与的生态互作,进行以盐基因组学为视角的研究就显得非常重要。本文根据该领域的新近进展,对植物耐盐性进行演化和组学视角的回顾和分析,以期对今后的植物耐盐研究提供参考。

内生真菌与宿主禾草共生机制的研究进展

Epichloe属内生真菌通常与冷季型禾草共生,形成具有稳定互惠关系的禾草内生真菌共生体,分布极其广泛。禾草内生真菌可促进宿主的生长以及提高宿主对多种逆境胁迫的耐受性,在可持续发展农业中有着非凡潜力。对禾草内生真菌的侵染机理、其与宿主共生的分子机制及其生态功能等方面的研究进行综述,探讨当前研究存在的问题并加以展望,为禾草内生真菌应用于草地畜牧业的健康发展奠定理论基础。

AM真菌的异核现象对共生系统的影响研究进展

AM真菌可与大部分陆生植物形成共生关系,能改善植物的营养状况,从而提高其生产力。目前对共生体系中植物的遗传特性了解较多,但对AM真菌的遗传特性知之甚少,近来研究发现许多与共生建立和共生功能相关的基因,因而,深入解析AM真菌的遗传特性对研究AM真菌与植物共生的分子基础至关重要。综述了与共生关系建立和共生功能相关的基因,分析了AM真菌异核现象形成的原因和它对共生系统的影响,展望了AM真菌遗传特性的研究前景,为研究AM真菌与植物共生的分子基础提供新思路。

正阳县花生根瘤菌遗传多样性及其共生特性研究

从河南省正阳县土壤中捕捉67株根瘤菌,根据IGS-RFLP结果分成9个基因内间隔区(intergenic spacer,IGS)类型,通过16S rRNA基因序列系统发育分析鉴定菌株为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),并依据持家基因多位点序列分析(multilocus sequence analysis,MLSA)结果将其分成7个簇(Clusters)。其中,Clusters 1被鉴定为广东慢生根瘤菌(B.guangdongense),Clusters 2、3、4、5和6分别被鉴定为慢生根瘤菌属的疑似新种群B.genospeciesⅡ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ。选取11个代表菌株,结瘤基因nodA序列与广东慢生根瘤菌CCBAU 51649T和广州慢生根瘤菌(B.guangzhouense)CCBAU 51670T聚为相同分支,宿主均为花生。所有代表菌株均能与花生植株共生结瘤,且叶绿素含量、地上部干质量和地下部干质量、株高度、根长度与对照相比均有显著提升,其中接种ZB30的处理组的地上部干质量是对照组的2.7倍。

植物负向调控丛枝菌根共生的分子机制

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)是一类起源古老,演化至今仍在近80%陆地植物中普遍发生的重要共生方式.其中,AM真菌进入植物根部形成共生结构并进行营养交换的过程受到植物的精密调控.然而,绝大多数已知的植物共生基因都发挥正向调控AM的功能.直到最近,一些研究开始陆续揭示植物负向调控AM共生的多种分子机制.本文按调控通路从上游到下游的顺序,对这些机制进行总结与评述.

β-根瘤菌及特殊α-根瘤菌的研究概况

隶属于β-变形杆菌纲(proteobacteria)的根瘤菌,人们简称为β-根瘤菌。本文通过对分离自含羞草根瘤隶属于Burkhloderia和Cupriavidus的β-根瘤菌及归于Blastobacter、Ochrobactrum和Phyllobacterium等特殊α-根瘤菌的研究总结,介绍了根瘤菌生物多样性研究的新进展。同时,简述了根瘤菌共生基因的进化研究,并对该研究领域存在的问题进行了分析,对未来相关研究方向做了展望。

鹰嘴豆根瘤菌多样性研究进展

综述了不同区域鹰嘴豆多样性和鹰嘴豆根瘤菌共生基因保守性的研究现状,指出:种群Mesorhizobium ciceri和M.mediterraneum是目前分布最广的典型的鹰嘴豆根瘤菌种群,但是在中国只发现了M.muleiense;在国外的研究中还发现一些鹰嘴豆根瘤菌的生物型,如M.amorphae,M.tianshanense,M.oportunistum,M.loti和M.huakuii,以及来自根瘤菌属(Rhizobium)和中华根瘤菌属(Sinorhizobium)的鹰嘴豆根瘤菌.尽管种群分布比较多样,但鹰嘴豆根瘤菌共生基因的结瘤基因nod C与固氮基因nif H具有很高的相似性,表现出鹰嘴豆根瘤菌的宿主专一性.对国际上更多区域的鹰嘴豆进行共生根瘤菌的调研,开展鹰嘴豆根瘤菌共生体系的建立和推广种植,将成为鹰嘴豆瘤菌研究的趋势.