海南高隆湾红树林及其近岸海域沉积物的弗兰克氏菌(Frankia)多样性分布及其与环境因子的关系

弗兰克氏菌(Frankia)因其独特高效的固氮效率而备受关注,然而目前的研究还局限于陆地生境。基于nifH基因采用高通量测序对高隆湾红树林及其近岸海域沉积物的Frankia多样性进行分析,共获得261条属于Frankia的nifH序列,共11个OTUs,序列主要分布在红树林区样品,其中以角果木和红海榄为优势树种的红树林样品中序列较多,在潮间带样品中也有少量分布,海草区样品未检测到,序列在不同生境中的分布存在较大差异。OTU818在10个站位都有分布,说明OTU818代表的Frankia类群分布比较广泛,且为红树林沉积物的优势类群。系统进化分析表明Frankia与NCBI数据库中的Frankia基因序列在系统发育树上形成不同分支。通过Network分析Frankia与其他细菌类群的共发生关系,发现Frankia与来自Verrucomicrobia、Proteobacteria、Firmicutes、Cyanobacteria的多种固氮细菌类群存在紧密联系,表明Frankia在稳定红树林固氮细菌群落结构中起着重要作用。利用典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)方法研究了环境因子对Frankia多样性分布的影响,表明盐度、As和Al是影响Frankia多样性分布的显著环境因子。通过这些结果对Frankia的生态分布及其与环境因子的关系有了新的认识,也为后续开发利用这类固氮能力更具优势的Frankia提供前期数据参考。

一种弗兰克氏菌分种新方法的探讨

弗兰克氏菌是非豆科植物共生固氮菌,目前已发现200多种。因其生长缓慢,许多传统的分类方法对它不合适,所以弗兰克氏菌的分类工作仍处于十分混乱的阶段。目前世界上公认弗兰克氏菌是放线菌的一个属,但没有确定的种名,寻找合适的分种方法十分迫切。我们选择16S-23S rRNA基因间隔区的序列作为划分弗兰克氏菌种的研究对象,现将结果简报如下。 1 材料和方法 1.1 菌种 101、114、8201,2129菌株分离自云南省西双版纳地区,101和114菌株是从木麻黄根瘤中分离到的,8201和2129菌株分别来自赤杨和杨梅根瘤。ArI_4和PtI_1菌株分别来自美国赤杨和潘尔稀根瘤。 1.2

弗兰克氏菌生物学特性的研究

对自欧美和亚洲不同地理环境、不同科属寄主植物根瘤分离的35株菌的研究结果表明,菌株均具有典型的弗兰克氏菌特征。其中由胡颓子属植物分离的4株菌具有串珠状特异菌丝体结构。全细胞氨基均含有 meso-DAP,全细胞糖均为 D 型。均具有不同程度的固氮酶(乙炔还原)活性,并在乙炔注入后24—72小时活性倍增,同时在48—72小时活性达到最高。根据对糖和丙酮酸钠的利用,可将供试35株菌分为2群4亚群。

弗兰克氏菌的研究进展与前景

弗兰克氏菌（Ｆｒａｎｋｉａ）与植物共生结瘤固氮的意义不亚于豆科植物的根瘤菌，并有更广阔的研究开发前景．本文简要介绍了弗兰克氏菌的研究历史；着重评述了弗兰克氏菌的宿主种类、菌种分类、固氮数量、适应范围、固氮特性、新共生体系和侵染作物等的研究进展；

人工接种弗兰克氏菌的木麻黄幼林施肥效应研究

对人工接种弗兰克氏菌的木麻黄幼林进行施肥效应的研究结果表明 :施肥能显著地提高木麻黄幼林的生长 ,施肥处理的树高和胸径分别比不施肥的增加 0 .8%～ 57.1%和 10 .1%～ 55.3% ;年均材积平均每公顷增长 0 .880 14～ 2 .8170 4 m3 。最佳施肥处理 (配方 )是 N10 0 P2 50 K3 7.5。在人工接种弗兰克氏菌的木麻黄幼林三要素施肥中 ,第 1、2年以 P肥为主要影响因素 ,第 3、4年以 N肥为主要影响因素。施肥的时效性在第 2年为最大肥效时间 ,随着林龄的增加肥效下降。不同施肥处理的叶片

木麻黄接种弗兰克氏菌海藻酸钙菌剂大田试验研究

在广东省西部的阳西县、东部惠来县和中部台山市的滨海沙丘进行木麻黄接种弗兰克氏菌海藻酸钙菌剂的大田试验。结果表明:接菌树木的高生长比对照增加6.6%～53.1%,胸径增加16.8%～45.9%;叶片的N含量增加18.1%～40.2%;土壤营养元素除了K比造林前降低外,其余均增加64.3%～249.9%,其中速效N增加最多;根际土壤弗兰克氏菌数量增加277.4%。接菌效果可以持续到造林后第4年,但在第2年时效果最好,增加的幅度最大。不同的弗兰克氏菌在不同地点的接种效果存在差异。

弗兰克氏菌的G+C含量和DNA杂交

对一些弗兰克氏菌的遗传和生理特性进行了研究。结果表明,7株菌可以分为3个基因群。从木麻黄(casuarina equisetifolia)分离的菌株可以划为一个基因群(与菌株 S-103的DNA 同源性在74%以上),这是国外尚未报道的新基因群。其他两株弗兰克氏菌菌株 Arl4(从赤杨根瘤分离)和 PtI1(从 Purshia 根瘤分离)分别形成另外两个基因群,这与 An 的报道一致。7株弗兰克氏菌 DNA 的 G+c mol%在69—73。S-103基因群菌株不利用糖类,仅利用简单的有机酸盐。而菌株 Arl4和 PtI1则利用一些糖和有机酸盐作为碳源。

一株木麻黄弗兰克氏菌的细胞化学组分

采用薄层层析和氨基酸分析仪检测了细枝木麻黄弗兰克氏菌菌株Ｃｃ０１的细胞化学组分．表明它的全细胞特征性糖为木糖和半乳糖；细胞壁氨基酸组分在薄层上只显示有赖氨酸．而无ｍｅｓｏ－ＤＡＰ和甘氨酸；但在氨基酸分析仪上除含有谷氨酸（ＧＬＵ）、甘氨酸（ＧＬＹ）、丙氨酸（ＡＬＡ）和二氨基庚二酸（ＤＡＰ）以外，尚有较高含量的天冬氨酸（ＡＳＰ）和赖氨酸（ＬＹＳ）．由这些氨基酸的分子比得出，菌株Ｃｃ０１与胞壁Ⅱ型和Ⅲ型的参考菌株均明显不同，其特征性氨基酸分子比为Ｇｌｕ∶Ｇｌｙ∶Ａｌａ∶Ｄａｐ∶Ａｓｐ∶Ｌｙｓ为１．００∶０．１３∶３．５０∶０．２１∶０．５３∶０．７８，其ＤＡＰ含量仅为Ⅲ型菌株的１／６．表明Ｃｃ０１的胞壁类型和其它弗兰克氏菌不一样，是一种特殊类型．

木麻黄苗期接种弗兰克氏菌效应及其与营养元素的关系

试验结果表明，细枝木麻黄和粗枝木麻黄的接种效果较山地木麻黄明显。接种不同弗兰克氏菌的木麻黄苗木，其高、地径和生物量均表现出明显的差异。营养元素Ｃａ、Ｃｏ、Ｐ和Ｍｇ有效地提高苗木的接种效果，其中Ｐ是木麻黄生长和固Ｎ的限制因子。接种苗木的含Ｎ量均高于对照的苗木。

木麻黄弗兰克氏菌接种技术与接种效果的研究

本文对木麻黄接种弗兰克氏菌的时间、方法、接种剂、接种量、菌株混合接种及施肥与接种效果进行了研究。结果得出：最适接种时间为幼苗期；接种方法为切根接种法；海藻酸钙胶囊干、湿菌剂、草炭、蛭石菌剂与液体接种剂这五种接种剂之间的接种效果没有显著差异；接种量为高接种量较好；弗兰克氏菌与芽孢杆菌混合接种的效果较弗兰克氏菌单接种的效果好；施营养元素Ｐ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ和在红壤中加石灰能促进木麻黄的生长与结瘤；接种弗兰克氏菌不仅明显地提高基质中全Ｎ与速效Ｎ的含量，而且也增加了有机质、速效Ｋ的含量。证明接种弗兰克氏菌能改善土壤营养成分的含量。

弗兰克氏菌红外光谱特性的研究

近几年来随着内生菌分离技术的进展,国内外已从好几个属、种的放线菌结瘤植物的根瘤中获得了许多弗兰克氏菌的离体培养。为了解它们的分类地位,在弗兰克氏菌的形态、生理、细胞化学、血清学和与寄主植物的关系等方面均已开展了一些研究,积累了一些资料。但在弗兰克氏菌的生态学研究方面报导甚少。为适应弗兰克氏菌生态学研究的需要,快速鉴别弗兰克氏菌和非弗兰克氏菌的差别.

木麻黄根瘤内生菌——弗兰克氏菌侵染特性的研究

对２５株木麻黄属和异木麻黄属的弗兰克氏菌进行侵染特性研究结果表明，从木麻黄属根瘤分离的弗兰克氏菌菌株在同属不同种木麻黄宿主之间可以交叉感染结瘤，显示其专一性在属的水平上。由异木麻黄属根瘤分离的弗兰克氏菌可以感染木麻黄属的根系结瘤，反映出其专一性在科的水平上。从木麻黄属和异木麻黄属分离的这些供试菌株均能侵染沙棘，结瘤率达４０％～１００％，揭示出弗兰克氏菌具有跨越侵染不同科、属的能力。

木麻黄根瘤内生菌——弗兰克氏菌对青枯病菌的抑制作用研究

试验结果揭示了木麻黄弗兰克氏菌和木麻黄根瘤浸提液能抑制青枯菌生长，弗兰克氏菌Ｏｒ９３０２和９０２１菌株的抑菌效果比其它供试菌株高；粗枝木麻黄的根瘤浸提液抑菌效果较山地木麻黄和普通木麻黄的抑菌效果好。

马桑弗兰克氏菌的生物学特性的多样性

报道了分离自我国尼泊尔马桑根瘤的20株内生放线菌的系统的生物学特性。这些菌株在形态上具弗兰克氏菌属的典型特性，即丝状菌丝体上有孢囊和泡囊。少数菌株还有串珠状生殖菌丝。但它们在培养特征，生理特性．细胞化学组分，拮抗性，细胞可溶性蛋白和脂酶同功酶电泳图谱．质粒类型和限制酶切图谱彼此均有较大差异，几乎没有两个菌株在所有检测指标的结果上是相似的。表明马桑弗兰克氏菌在生物学特性上有明显的多样性。

木麻黄根瘤中分离的三株弗兰克氏菌生长与培养方法的研究

比较了从不同来源的木麻黄根瘤中分离得到的三株弗兰克氏菌（Ｆｒａｎｋｉａ）在两种浓度不同碳源培养基中的生长差异，结果表明：供试菌株在以丙酮酸钠为唯一碳源时生长最好，其生长量为其它碳源的１．３～４７．７倍；最适合的碳源浓度为０．２３ｇＣ／Ｌ在三种不同的Ｆｒａｎｋｉａ菌培养方式中，通入无菌空气及发酵培养较静置培养能显著地提高弗兰克氏菌的生长量。同时还探讨了弗兰克氏菌的发酵条件。

一株弗兰克氏菌的分离培养及特性研究

用根瘤匀浆法 ,从粗枝木麻黄 (Casuarinaglauca)根瘤中分离到一株内生菌FCg77。生物学特性试验表明 :该菌株的适宜分离培养基为BAP培养基 ,最佳碳源为吐温 80 ,最适氮源为牛肉膏 ,能耐 5 %的盐分 ,生理类型为AB型 ,细胞壁化学组分为III型。结合回接试验结果 ,初步判定分离菌株FCg77应属于弗兰克氏菌 (Frankia)的成员。

弗兰克氏菌在农业生产中的应用

农业的可持续发展是现代农业追求的目标,而生物固氮被认为是最有效的方式,其中,弗兰克氏菌以其特有的固氮优势在农业生产应用中受到了越来越多的重视。介绍了弗兰克氏菌在农业生产应用中的现状、前景及存在的问题。

弗兰克氏菌基因文库的构建

本文采用Cosmid质粒P^(LAFRI)为载体,成功地构建了弗兰克氏菌菌株FSCcol〔分离自细技木麻黄（Casuarina Cunninghaminana Miq.）根瘤〕的基因文库。所得克隆数为3648个,超过了建库要求的理论值。