毛乌素沙地中间锦鸡儿根瘤菌遗传多样性对柠条生态系统功能的影响

【摘要】： 生物多样性科学(Biodiversity Science)的国际规划提出生物多样性对生态系统功能的影响是整个研究计划五大核心的核心。生物多样性包括遗传、物种和生态系统三个水平，其中遗传多样性是其它两个水平多样性的基础和最终来源。本文在实验室多年研究毛乌素沙地柠条遗传多样性的基础上，分别从表型(生理生化)、蛋白质、同工酶以及遗传型(rDNA)水平探讨中间锦鸡儿根瘤菌的遗传多样性，并模拟沙地生境，建立人工共生体系，以期发现最有效的共生伙伴关系，这不仅有利于提高毛乌素地区农牧业产量，更重要的是在当今沙尘暴肆虐的情况下，发挥柠条防风固沙的能力具有现实意义。 1．毛乌素沙地中间锦鸡儿根瘤菌遗传多样性 (1)全细胞可溶性蛋白质谱将供试中间锦鸡儿根瘤菌菌株分为两大类群，其中硬梁覆沙地菌株GH72不同于来自沙丘顶部和底部的菌株，而且中间锦鸡儿根瘤菌独立于参比菌株。酯酶同工酶谱分析表明，中间锦鸡儿根瘤菌与参比菌株仅存在一个等位酶位点差异，其余等位点与参比菌株共享，因此，酯酶同工酶反映出中间锦鸡儿根瘤菌的异质性。(2)16S rDNA部分序列与16S-23S rDNA IGS结果表明，所有供试菌株扩增产物均较前人报道的分子量偏高。经16S rDNA PCR-RFLP分析，中间锦鸡儿根瘤菌共形成12种基因型，表现出丰富的遗传多样性，其中属于基因型2的菌株占42.4％。代表菌株GH33 16S rDNA全序列结果显示，与已知的快生型根瘤菌同源性在95％以上。(3)中间锦鸡儿根瘤菌生理生化反应特性B．T．B实验证明所有中间锦鸡儿根瘤菌均产酸，符合快生型根瘤菌的特征，唯一碳源测试显示，95％中间锦鸡儿根瘤菌不利用淀粉，33％菌株不利用乳糖，对其他测试碳源不具有选择性。检测在不同盐离子浓度、不同酸性梯度以及不同温度条件下菌株生长状况，发现毛乌素沙地中间锦鸡儿根瘤菌具极强的耐盐性，53.8％的菌株可以在9％NaCl的YMA培养基尘长，75％的菌株在pH4.0和pH10.0环境中仍能生长，66.7％菌株在60℃处理10min后仍具有生活力。体现出对干旱沙地的适应。 2．不同实验共生系统中植物和根瘤菌对生态系统功能的影响 14 株根瘤菌分别 毛I｝亲沙地中问饰鸡儿根悯菌迪传多样付对柠条生态系统功能的影响 与三个柠条种（小叶锦鸡儿，中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿）回接，用土壤上覆沙模 拟毛乌素沙地景观生态条件，以多石砾贫瘠土壤为对照，比较不同基因型柠条与 根瘤菌人工共生体的生长和结瘤与生境的关系，初步证明根瘤菌很可能是该生态 系统的关褴种。寄主植物与共生根瘤菌的遗传多样性对生态系统功能的影响与生 态环境有关。实验还表明，选择适当的共生组合对于防治沙漠化有很大潜力。 3．银染变性聚丙烯酚胺凝胶电泳检测RAPD遗传模式 以85株小钻杨FZ代为材 料，用本实验室改良的银染变性聚丙烯酚胺凝胶电泳法检测MPD遗传模式。结 果表明，仅用9个引物共扩增到399个位点，其中98个位点表现为多态性，卡 方测验显示，79个多态位点符合经典的盂德尔遗传（3：l），占多态位点80石％。 这种改良的检测MPD标记的方法必将推动MPD标记构建连锁图谱的进程。

【关键词】：遗传多样性 中间锦鸡儿 柠条 根瘤菌 生态系统功能 银染变性聚丙烯酚胺凝胶电泳 遗传分析 杨树 16S rDNA RFLP RADP
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（植物研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2001
【分类号】：Q939.114
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