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《四川农业大学》 2016年
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四川蚕豆根瘤菌系统发育研究及高效菌株的初步筛选

邹兰  
【摘要】:豆科植物-根瘤菌共生固氮在可持续农业中发挥着重要作用。目前只有很少一部分豆科植物做过其共生体的调查,对根瘤菌资源的挖掘仍然是生物固氮研究的重点内容之一。本研究采用水培结瘤试验,16S rDNA和IGS PCR-RFLP分析,多位点持家基因和共生基因序列分析,对分离自四川三个地区(川中丘陵区,成都平原区和攀西地区)的蚕豆根瘤菌进行共生固氮能力,遗传多样性及系统发育分类地位研究。从川中丘陵区21个市县区采集分离得到54个菌株,水培结果显示,与不接种根瘤菌处理(CK)相比,6个根瘤菌能够显著提高植株干重(P≤0.05),即为初步筛选到的高效菌株。采用16SrDNA、IGS PCR-RFLP和二者的综合分析(CACAI)检测该地区蚕豆根瘤菌遗传多样性,结果表明,该地区蚕豆根瘤菌分别获得了4、31、31种ARDRA, IGS RFLP和CACAI类型,显示了丰富的遗传多样性。16S rDNA和多位点持家基因(atpD、glnⅡ和ecA)序列分析表明该地区蚕豆根瘤菌归属于R. anhuiense、R. sophorae、R. mesosinicun、A. tumefaciens及Rhizobium属潜在新种2个和Agrobacterium属潜在新种1个。其中R. anhuiense是该地区的优势种群,R. mesosinicum和R. sophoare是首次分离的蚕豆共生体。共生基因(nodC和nifH)系统发育指出该地区蚕豆根瘤菌主要包括2种nodC和nifH基因类型,与R. leguminosarum和R.fabae的共生基因同源性较高。比较持家基因和共生基因系统分类结果,该地区蚕豆根瘤菌经历了持家基因的垂直进化和共生基因的水平转移。从成都平原地区采集分离得到31株蚕豆根瘤菌,其中9株根瘤菌能够显著提高植株的干重,即为初步筛选的高效蚕豆根瘤菌。该地区蚕豆根瘤菌ARDRA类型一致,IGS RFLP存在差异,共获得13种IGS RFLP类型。16SrDNA系统发育结果显示该地区蚕豆根瘤菌归属于Rhizobium属,三个持家基因序列分析结果可明确该地区蚕豆根瘤菌分类地位为R. anhuiense和Rhizobium属潜在新种1个。对共生基因序列分析表明,该地区蚕豆根瘤菌分别包含5、4和3种nifH、nodC和nodD基因类型,显示了丰富的共生基因多样性。攀西地区共分离获得65株蚕豆根瘤菌,水培回接结果显示该地区蚕豆根瘤菌固氮能力存在较大差异,其中11个菌株能够显著提高植株的干重,即初步筛选到11株高效根瘤菌。65株蚕豆根瘤菌分别获得了9、25和26种ARDRA. IGS RFLP及CACAI类型,表明攀西地区蚕豆根瘤菌具有丰富的遗传多样性。16S rDNA系统发育分析将供试的19个代表菌株划分为与Rhizobium和Agrobacterium相关的6个组群。多位点持家基因序列分析进一步将这两个属的菌株划分为了9个不同的种,包括R. anhuiense、R.fabae、R. sophorae、R. vallis、 A. tumefaciens及Rhizobium属和Agrobacterium属的可能新种4个,显示出该地区丰富的蚕豆根瘤菌种资源,其中R. anhuiense是该地区的优势种群,R.sophorae和R. vallis为首次从蚕豆根瘤中分离得到的菌种。该地区蚕豆根瘤菌包含4种nifH和3种nodC基因型,其中可能包含蚕豆共生体的新共生基因类型。比较持家基因和共生基因分类地位表明该地区蚕豆根瘤菌经历了共生基因的水平转移和重组。综上,四川地区蚕豆根瘤菌遗传多样性丰富,包含R. anhuiense、R. sophorae、 R. mesosinicum、R.fabae、R. vallis、A. tumefaciens,以及Rhizobium属潜在新种4个,Agrobacterium属潜在新种2个,其中R. anhuiense是四川地区蚕豆根瘤菌的优势种群。四川地区蚕豆根瘤菌的分布存在一定的相似性也有一定的地域性特点,特殊的地理条件和共生基因水平转移是该地区丰富蚕豆根瘤菌资源的主要原因。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:Q939.114

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