毛萼田菁茎瘤的亚显微结构和固氮活性关系的初探

毛萼田菁茎瘤的皮层细胞含有叶绿体，叶绿体含有基粒类囊体膜系和淀粉粒，茎瘤能进行光合作用，但其叶绿素含量很低。不同成熟度茎瘤的叶绿素含量差别不大，但它们的固氮酶活性差别较大。不同成熟度茎瘤含菌组织细胞中类菌体的形态结构和数量不同。结果表明，毛萼田菁不同成熟度茎瘤固氮酶活性的差异，主要取决于茎瘤含菌组织细胞中类菌体的发育程度及其数量。

毛萼田菁茎瘤菌共生状态下吸氢与固氮关系的研究

不同瘤龄、不同光照和生长周期的毛萼田菁，其茎瘤的吸氢活性和固氮活性均呈正相关。绿色的茎瘤，无论在数量上还是固氮及吸氢活性上均为最高。Ａ．ｃａｕｌｉｎｏｄａｎｓＯＲＳ５７１菌（Ｈｕｐ＋）、Ｈｕｐ－突变株和含Ｂ．ｊａｐｏｎｉｃｕｍ５．９ｋｂｈｕｐ结构基因质粒的转移接合子回接实验的结果表明，Ａ．ｃａｕｌｉｎｏｄａｎｓ具吸氢活性的菌株对植株生长有益，茎瘤的固氮活性高于根瘤的２倍以上；吸氢活性亦高。转移接合子在无选择压力的条件下连续培养，其带有外源ｈｕｐ基因片段的质粒会缓慢丢失，最终从茎瘤中分离的Ｒ－３０９１１和Ｒ－４９１１已经完全丧失了Ｔｃ抗性。

毛萼田菁和其它茎瘤固氮植物(综述)

近来，豆科植物茎瘤固氮研究取得很大进展，这种双重固氮能力在农业上具有很大应用潜力。茎瘤固氮植物主要有三个属，即田菁属（Ｓｅｓｂａｎｉａ）、合萌属（Ａｅｓｃｈｙｎｏｎｍｅｎｅ）和假含羞草属（Ｎｅｐｔｕｎｉａ）。本文论述它们的生长特性、茎瘤的形成、固氮及在农业上的应用。

硝酸钾对毛萼田菁共生体氮代谢的影响

施 KNO_3能显著增加毛萼田菁植株各部分氮化物的含量,低浓度的 No_3^-主要在根中还原,高浓度的NO_3^-则主要在叶片中还原和同化。毛萼田菁属酰脲型植物,施氮后其伤流液中酰脲氮和氨基氮含量有所增加,但酰脲氮占总氮的比例下降。根瘤和茎瘤输出的氨基酸主要为天冬酰胺(Asn)、苏氨酸(Thr)和丝氨酸(Ser)。施 KNO_3后,根部输出量增加的氨基酸为 Ser 和 Thr,而茎瘤中则为 Asn 和谷胺酰胺(Gln)。毛萼田菁茎瘤和根瘤中氮代谢相关的酶主要分布于瘤的细胞质中。KNO_3处理对茎瘤和根瘤中氨同化的酶活性均无抑制作用。

硝酸盐对毛萼田菁茎瘤固氮的影响

ＫＮＯ３对毛萼田菁（Ｓｅｓｂａｎｉａｒｏｓｔｒａｔａ）茎瘤和根瘤固氮的抑制作用与瘤中积累，碳水化合物减少（特别是蔗糖）以及豆血红蛋白（ｌｇｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ，Ｌｂ）浓度减少和功能受阻相关．经ＫＮＯ３处理的植株的茎瘤类菌体的呼吸作用和固氮活性明显下降．从ＫＮＯ３处理的植株茎瘤中提取的类菌体悬液加上未经ＫＮＯ３处理的正常Ｌｂ可提高固氮活性和耐ｐＯ２；加５ｍｍｏｌ／ＬＫＮＯ２于正常的茎瘤类菌体悬液和Ｌｂ反应体系，引起固氮活性和耐ｐＯ２都降低，证明是Ｌｂ功能受阻的重要因素．施ＫＮＯ３可能还导致茎瘤Ｏ２扩散的阻力增加．

毛萼田菁茎瘤菌吸氢酶基因克隆的研究

采用强迫克隆的方法，构建含Ａ．ｃａｕｌｉｎｏｄａｎｓ５～７ｋｂＥｃｏＲⅠ酶切片段的质粒库，以Ｂ．ｊａｐｏｎｉｃｕｍ的ｈｕｐ结构基因为探针，经原位杂交，筛选到带有Ａ．ｃａｕｌｉｎｏｄａｎｓ６．０ｋｂＥｃｏＲⅠ酶切片段的阳性克隆。经三亲本杂交，将阳性克隆转入Ａ．ｃａｕｌｉｎｏｄａｎｓＨｕｐ－突变株中，所得转移接合子的吸氢酶和固氮酶活性均未恢复，表明所克隆到的基因虽与Ｂ．ｊａｐｏｎｉｃｕｍ的ｈｕｐ结构基因同源，却不是一个能完整表达吸氢酶活性的功能单位。

毛萼田菁茎瘤菌(Azorhizobium caulinodans)吸氢活性缺陷株的筛选及特性

利用转座子Tn5随机插入突变法，从毛萼田菁茎瘤菌（Azorhizobiumcaulinodans）中筛选得到两株吸氢活性缺陷突变株（Hup-）R－49和R－309，其固氮酶活性也大大降低，约为野生型固氮酶活性的6％～8％。以带有Bradyrhizobiumjaponicum的5．9kb的hup基因的质粒pHR11为探针与A．caulinodansORS571和B.japonicum122DES（Hup＋）的总DNA进行分子杂交，放射自显影表明，A．coulinodans基因组含有与B.japonicum的hup基因同源的DNA片段，将携带B．japonicumhup基因的嵌合质粒pHR11与A.caulinodansHup-突变株进行体内遗传互补，接合转移子吸氢酶活性可以恢复至野生型的60％，同时固氮酶的活性亦有所提高。

毛萼田菁茎瘤菌被种子浸提物诱导表达基因的筛选及其功能

【目的】选择毛萼田菁茎瘤菌ORS571为研究对象,筛选毛萼田菁茎瘤菌在菌植互作早期被宿主植物种子浸提物诱导表达的基因。【方法】采用新颖的基于抗性的活体表达筛选技术,以种子浸提物为诱导物,筛选获得能够稳定被种子浸提物诱导的突变株。通过中间片断融合报告基因的方法研究信号分子对相关基因的诱导情况。【结果】随机引物PCR产物测序及网上BLAST结果表明,被诱导表达的基因为LysE家族的成员。而且,对另外3个属根瘤菌中lysE基因的研究发现,它们都可以被相应的宿主植物种子浸提物诱导表达。此外,这四株根瘤菌的lysE突变株都表现对刀豆氨酸极为敏感。本文首次报道了lysE家族在根瘤菌中的生理功能。【结论】我们推测:LysE家族蛋白可能广泛存在于根瘤菌中,并在根瘤菌与宿主植物的早期相互作用中发挥重要作用。