根瘤菌特化类菌体繁殖能力的研究

【摘要】： 根瘤菌NGR234(Rhizobium sp．NGR234)是一种广宿主的根瘤菌，可以在近170多中植物上结瘤。本文选取了大翼豆(Macroptilium lathyoides)、扁豆(Lablab purpureus)、豇豆(Vigna unguculata)、白灰毛豆(Tephrosia candida)和大豆(Glycine max)五种植物进行了NGR234的结瘤实验。实验结果显示大翼豆可以在大翼豆、扁豆、豇豆和白灰毛豆上结瘤，而在大豆上不能结瘤。其中在可以结瘤的四种植物中，NGR234在大翼豆、扁豆和豇豆中可以结有效瘤，而在白灰毛豆上结的是不能固氮的无效瘤。 为了更进一步地确定结瘤情况和进一步的了解根瘤菌在根瘤中的形态，本研究还采用电子显微镜对根瘤的超薄切片进行了观察。根据电子显微镜照片显示大翼豆、扁豆和豇豆的根瘤细胞中含有较多的根瘤菌类菌体，而白灰毛豆根瘤细胞中只含有较少的根瘤菌。扁豆、豇豆和大翼豆中的类菌体形态都以棒状为主。大翼豆和扁豆根瘤中的类菌体含有较多的不着色颗粒PHB，而豇豆中的类菌体基本不含PHB。 本研究还对大翼豆的根瘤中类菌体的繁殖能力进行了研究。从接种4周开始每周取一个根瘤进行实验。将采集的根瘤表面灭菌后，在离心管中压碎，用无菌水稀释后分成2份，一份用细菌计数器计数得到根瘤中的细菌总数作为根瘤中的类菌体总数，另一份稀释涂布计数得到的CFU数目作为可以繁殖的类菌体数目，进而得到根瘤中类菌体的繁殖率。从实验结果可以看出随着根瘤年龄的增加，其中类菌体的繁殖率是逐渐增大的。并且将接种11周的植物置于暗室中培养一周后，人为达到衰败的根瘤，测衰败根瘤中类菌体的繁殖率结果显示衰败根瘤中类菌体的繁殖率比暗室培养之前的根瘤中类菌体的繁殖率提高了数倍。这个结果间接说明了处于衰败期的根瘤中的类菌体可以再分化成为具有繁殖能力的细胞。 为了更进一步证实类菌体的再繁殖能力，还将大翼豆根瘤压碎得到根瘤汁稀释后将根瘤汁进行显微微室培养，微室培养的片子在显微镜下定点观察单一类菌体的繁殖生长情况，通过不同时期的根瘤中类菌体的繁殖能力不同，早期根瘤中类菌体还是以棒状类菌体为主，但只有少量的小杆状类菌体可以再繁殖，而中期根瘤中的类菌体的繁殖率明显比早期根瘤中类菌体的繁殖率高，晚期根瘤中的类菌体是棒状类菌体，而这些棒状的特化类菌体也可以再繁殖成为有活力的细菌。 本研究直接观察到了单个特化的棒状类菌体繁殖成为菌落，证实了关于类菌体繁殖能力的繁殖论。结果表明根瘤中的类菌体可以在转化成为具有繁殖活性的小杆菌，进一步繁殖成为菌落。