刺槐根瘤发育过程外部形态和结构的观察

本文对豆科树种刺槐(Robinia pseudoacacia)根瘤发育过程的外部形态(形状、大小、颜色)变化进行了定位观察,并对各不同发育时期的根瘤内部结构变化作了连续石蜡切片的观察。对它们之间关系进行了初步探讨。

氮锌配施对白三叶草根瘤发育、养分状况和超微结构的影响

采用砂培试验方法、电子显微和中子活化技术,研究了不同水平氮锌配施对白三叶草根瘤的生长发育、营养状况和超显微结构的影响。结果表明,随施氮水平增加,根瘤的数量、固氮酶活性、根瘤重量、细胞内类菌体数量、营养元素吸收量显著下降,类菌体周膜空间增大。与缺锌条件相比,足量供锌显著增加了根瘤的数量、根瘤重量、固氮酶活性、营养元素吸收量以及细胞内类菌体的数量和体积,减小了类菌体周膜空间,类菌体周膜、细胞壁、细胞膜完整性和均匀性增加。与其他处理相比较,低氮和足量供锌处理显著增加了根瘤的数量、根瘤重量、固氮酶活性、营养元素吸收量以及细胞内类菌体数量,显著减小了类菌体周膜空间。

稻根瘤状结构的发生发育及结构

稻根瘤状结构的发生发育及结构王洪隆，康玉庆，张存金（天津教育学院３０００２０；１）现在地址：法国国家农业研究院蒙彼利埃研究中心，法国蒙彼利埃）Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ，ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＲｉｃｅＮｏｄｕｌａｒＳｔｒｕｃｔｕ...

豆科植物根瘤的发育及其自我调整

从基因水平上阐述了根瘤的形成、发育和自我调控以及衰亡,并对今后的研究作出进一步的分析和展望。

陕西等地区豆科植物根瘤内生细菌遗传多样性和系统发育研究

采用16S r DNA PCR-RFLP、16S r DNA全序列分析、BOX-PCR等多相分类技术,对采集自陕西神木、甘肃天水、青海泽库地区的豆科植物根瘤内生细菌资源的多样性进行了研究。从采集的豆科植物根瘤中共分离到50株供试菌株,对这50株供试菌株和8株参比菌株进行了16S r DNA PCR-RFLP聚类分析。结果显示,全部供试菌株在81.5%的相似性水平上分成4个分支(在86%相似性水平上,分支I包括3个群,分支III包括3个群)。选取各群代表菌株进行16S r DNA测序,确定了50株供试菌株中,1株属于慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),1株属于土壤杆菌属(Agrobacterium),6株属于中华根瘤菌属(Sinorhizobium),27株属于芽孢杆菌属(Bacillus),2株属于类芽孢杆菌属(Paenibacillus),其余13株则分别归属于寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和泛菌属(Pantoea)。表明16S r DNA PCR-RFLP和16S r DNA全序列分析结果具有较好的一致性。对部分16Sr DNA序列相似性达到100%的菌株进行BOXPCR来确定是否为同一克隆。研究结果表明,陕西神木等地区豆科植物根瘤内生菌具有很丰富的遗传多样性。

氮锌复合作用对白三叶草根瘤超显微结构的影响

采用砂培试验和电子显微技术,研究了不同水平氮锌配施对白三叶草根瘤发育和超显微结构的影响。结果表明,随施氮水平增加,根瘤数量、根瘤固氮酶活性、单瘤重量、根瘤细胞内类菌体数量显著下降,类菌体周膜空间增大。与缺锌条件相比,足量供锌显著增加了根瘤数量、单瘤重量、根瘤固氮酶活性、根瘤细胞内类菌体数量和类菌体体积,减小了类菌体周膜空间,类菌体周膜、细胞壁、细胞膜完整性和均匀性增加。与其它处理相比较,低氮和足量供锌处理显著增加了根瘤数量、单瘤重量、根瘤固氮酶活性、根瘤细胞内类菌体数量,显著减小了类菌体周膜空间。

一个调控大豆根瘤数量的GmWUS2基因功能研究

豆科植物的结瘤固氮作用在农业上具有减肥增效、改良土壤等重大意义。WUS基因在植物分生组织中具有重要作用。基于已公布的大豆基因组数据对该基因进行生物信息学分析,表明大豆WUS基因(GmWUS)和模式植物拟南芥WUS基因(AtWUS)的编码蛋白在氨基酸序列上相似度较高,但在酸性区域存在较大差异。从大豆品种天隆1号基因组中扩增获得GmWUS2基因转录起始位点上游3000 bp的启动子序列GmWUS2pro,并将其与报告基因GUS相连以获得GmWUS2pro:GUS表达载体。qRT-PCR分析发现GmWUS2基因主要在大豆的花和根瘤中表达。通过发根转化和GUS染色,发现该基因启动子在大豆的根和根瘤中都有活性。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和发根农杆菌的转化技术构建GmWUS2基因的敲除载体,同时还构建过表达GmWUS2基因载体。将构建的敲除载体和过表达载体分别导入大豆发根中,并接种根瘤菌。观察统计Gmwus2突变体发根植株和GmWUS2基因的过表达发根植株与导入空载体的对照发根植株的表型差异,发现GmWUS2基因对根瘤及叶片发育具有明显的抑制作用。本研究的初步结果说明WUS基因在根瘤发育中具有重要作用,可为大豆根和结瘤发育机制的研究提供有益线索,并为在农业生产上提高生物固氮提供潜在的新方法。

大豆GmCYS20基因在百脉根共生结瘤过程中的功能研究

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)参与豆科植物与根瘤菌共生结瘤过程。克隆了大豆的1个半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因GmCYS20,基因编码区全长为291bp。氨基酸多序列比对分析发现,大豆GmCYS20蛋白与野生大豆cystatin蛋白相似性高达99%。构建GmCYS20基因的植物表达载体,通过发根农杆菌介导的百脉根发状根转化法获得转GmCYS20基因复合体植株,利用GUS染色和RT-PCR方法鉴定阳性发状根。复合体植株接种根瘤菌4周后,转GmCYS20基因植株结瘤数目明显高于空载体对照,结瘤指示基因的转录水平也呈上升趋势。进一步对接种10d复合体植株中根瘤菌的侵染表型进行统计发现,过量表达GmCYS20基因并不影响根瘤菌的侵染过程,而是在根瘤起始与发育阶段发挥正调控作用。结果表明:GmCYS20基因通过促进根瘤的起始与发育,从而参与调控共生结瘤过程。研究结果可为揭示豆科植物与根瘤菌的共生互作机制提供新的分子生物学证据。

菜豆RWP-RK家族的鉴定及对不同硝态氮浓度的响应

RWP-RK是一类具高度保守RWP-RK结构域的植物特异性的转录因子,以多基因家族的形式在植物中广泛分布,包括两个亚家族成员RKDs(RWP-RK domain proteins)和NLPs(RWP-RK-like proteins,包括RWP-RK),在硝酸盐应答和根瘤发育中发挥重要作用。本研究利用生物信息学的手段在菜豆(Phaseolus vulgaris)中鉴定了12个RWP-RK家族成员,并进行了系统进化、内含子和外显子、基因结构和保守结构域及表达谱的分析;研究了在不同浓度氮供应条件下,对根瘤生长发育的调节作用,利用Quantitative Real-time PCR手段分析了表达丰度。表型结果表明相较于无氮(0 mmol/L)和高氮(10 mmol/L)的条件,低氮(5 mmol/L)对根瘤的发生有促进作用。分子证据表明,大部分NLPs亚家族成员受氮浓度调控的影响,其中Phvul.007G-071900基因在低氮中表达极显著,进一步说明低氮可能通过NLPs成员的调控来促进根瘤的发生。本研究通过对菜豆RWP-RK家族系统地分析为进一步研究RWP-RK基因的功能机制提供科学依据。