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《四川农业大学》 2011年
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攀西干热河谷豆科树根瘤菌的遗传多样性及系统发育研究

徐开未  
【摘要】:采用遗传型分析(16S、IGS、23S rDNAPCR-RFLP)和持家基因16S rDNA、atpD、recA全序列分析技术,对分离自攀西干热河区豆科树新银合欢、非银合欢(刺槐、紫穗槐、黄檀、台湾相思、山蚂蝗属)42株、56株根瘤菌为研究对象,进行遗传多样性分析和系统发育研究。同时还对新银合欢根瘤菌进行了共生有效性和nifH固氮基因的全序列分析及系统发育研究。 新银合欢根瘤菌的共生有效性研究结果表明,42株新银合欢土著根瘤菌中,大多数是无效的,约15%是高效菌株,15%甚至是显著不利宿主生长的的寄生菌。一般结瘤能力强的菌株是低效或无效菌株。 在16S.23S、IGS rDNARFLP分析中,42株新银合欢、56株非银合欢根瘤菌的16S、23S、IGS、16S-23S-IGS rDNARFLP四个聚类树状图,在属水平上具有较好的一致性。16S、3SS、IGS rDNARFLP将42株新银合欢根瘤菌分别分为11、11、30个遗传型,56株非银合欢根瘤菌分为17、17、32个遗传型,表明攀西干热河区豆科树根瘤菌存在明显的多样性。结合16S rDNA的系统发育,供试的新银合欢、非银合欢根瘤菌中各有一个特殊的菌株SCAU193(分离自新银合欢)和SCAU257(分离自台湾相思),它们的16S rDNA的系统发育均位于β-proteobacteria的Herbaspirillum属,但目前Herbaspirillum无根瘤菌,同时SCAU193的回接共生有效性研究表明该菌株能侵染新银合欢的根部结瘤,却是无效菌株,初步证明SCAU193是β-proteobacteria的Herbaspirillum中的首个根瘤菌新种。SCAU193和SCAU257的16S rDNA序列相似性为99.8%。而非银合欢根瘤菌未做回接研究,因此现有数据不能证明SCAU257是根瘤菌。其余的41株新银合欢、55株非银合欢根瘤菌中,有32(76.2%)、5(11.9%)、2(4.8%)、2(4.8%)株供试新银合欢根瘤菌分属于中Sinorhizobium、Rhizobium、Mesorhizobium、Bradyrhizobium4个属,有19(34.5%)、18(32.7%)、10(18.2%)、8(14.6%)株非银合欢根瘤菌分属于Bradyrhizobium、Mesorhizobium、Rhizobium、Agrobacterium 4个属,同时说明新银合欢根瘤菌以Sinorhizobium为主,而56个非合欢根瘤菌中无Sinorhizobium,表明攀西干热河谷区豆科树根瘤菌受宿主的影响较大。 非银合欢根瘤菌代表菌株在16S rDNA、atpD和recA三系统发育中,属水平一致。新银合欢根瘤菌代表菌株在16S rDNA、atpD、recA和nifH四系统发育中,属水平一致性较好,但SCAU202、SCAU209和SCAU211存在属水平的基因水平转移,SCAU202的16S rDNA系统发育地位为Rhizobium elti,二者的相似性为99.9%,但在atpD、recA和nifH的系统发育地位归属于Mesorhizobium; SCAU209的16S rDNA、atpD、recA系统发育地位为Rhizobium, nifH系统发育地位归属于Sinorhizobium; SCAU211在atpD系统发育归属于Rhizobium,但在16S rDNA、recA和nifH的系统发育地位归属于Bradyrhizobium。 对海拔高度和地理来源不同的7个菌株SCAU191、SCAU192、SCAU196、SCAU197、SCAU213、SCAU226、SCAU228的nifH基因的相似性为100.0%,但这7个菌株的16S rDNA序列相似性为98.8%~100.0%、atpD序列相似性为92.3%~100.0%、recA序列相似性为91.2%~100.0%。说明共生基因非常相似,专一性较强,可能是攀西的土著根瘤菌通过横向转移的方式获得了新银合欢携带而来的根瘤菌的共生基因,使得新银合欢能在不同的生态环境中很快形成有利于自己生长的共生体。而在16S、3S、IGS rDNA RFLP和16S rDNA系统发育已证实76.2%的新银合欢根瘤菌归属于Sinorhizobium。 共生有效性高效的SCAU191和无效的SCAU192菌株,在16S rDNA、atpD、recA、nifH系统发育中两菌的相似性均为100.0%。说明根瘤菌的共生固氮效率不但与16S rDNA、recA和atpD基因无关,甚至与nifH基因的序列无关,可能决定于nifH的调控基因或fix固氮基因。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:Q933

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