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川西高原黄芪根瘤菌的遗传多样性及系统发育研究

李琼芳  
【摘要】: 分别从四川省甘孜州海拔3650米的瓦泽乡和海拔4250米的折多山的黄花黄芪(Astragalus gilviflorus)和梭果黄芪(Astragalus stii)分离得到33株根瘤菌,在对其进行回接实验后,采用数值分类和不同的分子生物学方法(BOX-PCR,16S rDNA-RFLP, AFLP,持家基因16S rDNA、glnA、glⅡ及共生基因nifH的序列测定.)对这些菌株进行了表型多样性、遗传多样性及系统发育的研究。 在数值分类中对76项生理生化性状进行了测定,结果表明,这33株黄芪根瘤菌株均属于快生型根瘤菌,具有明显的表型多样性。在65%的相似水平上,未知菌株被分为两个大群。绝大部分菌株位于同一群内,与Mesorhizobium属的关系最为接近。与参比菌株比较,黄芪根瘤菌株的抗逆性不好,主要表现为对抗生素的抗性和在不同极端pH条件下的生长活力。 BOX-PCR指纹图谱聚类结果将所有供试菌株在在60%的相似性水平上分为5个群,绝大部分菌株集中在3个大群中。结果表明黄芪根瘤菌群内存在高度的遗传多样性,但来源于不同海拔高度及宿主植物的菌株没有被区分开。 供试菌株的16S rDNA PCR-RFLP有9种限制性酶切图谱类型,大部分(11个菌株)为A型,表明供试的黄芪根瘤菌群体内存在高度的遗传多样性,同时结果也表明供试菌株的16S rDNA限制性酶切图谱类型与Mesorhizobium属的参比菌株最为接近。 AFLP指纹图谱分析将供试黄芪根瘤菌在77%的相似性水平上分为3个群,其中20株聚成单独的三个小群,其余的与参比菌株分散在不同的群里。结果与BOX-PCR指纹图谱分析相同的是,均表明黄芪根瘤菌株群内存在丰富的遗传多样性。聚类分析结果还表明供试黄芪根瘤菌AFLP指纹图谱明显不同于已知的参比菌株。 16S rDNA全序列的系统发育树中,已知参比菌株之间的相互关系与之前的报道一致。6个黄芪根瘤菌代表菌株分别与来自Mesorhizobium属的参比菌株聚为两个不同的小分支,一个分支中包含SCAU7, SCAU11, SCAU27, Mesorhizobium loti和Mesorhizobium ciceri.另一分支中包括SAU2, SCAU9和SCAU13, Mesorhizobium huakuii, Mesorhizobium plurifarum, Mesorhizobium septentrionale和Mesorhizobium amorphae.结果显示6个黄芪根瘤菌代表菌株属于Mesorhizobium属,但又不同于所有的已知菌株,表明其可能为两个新种。 glnA系统发育树中,Mesorhizobium属的参比菌株与其他参比菌株很好地分离开来。SCAU2和SCAU9与Mesorhizobium sp. MAFF303099一起,构成了一个和M. huakuii相邻的姊妹分支;SCAU7, SCAU13和SCAU27构成一个和M. ciceri、M. loti相邻的姊妹分支。该结果再次证实黄芪根瘤菌为Mesorhizobium属的成员。glnA和glnⅡ的系统发育分析结果进一步证实了16S rDNA系统发育分析的结果,但有细微差异。 nifH的系统发育树中,代表菌株形成一独立分支,与Mesorhizobium属的参比菌株聚为一大群,表明未知菌株的nifH的系统发育具有宿主专一性。 不同基因的系统发育树的不一致之处显示出在黄芪根瘤菌的进化过程中存在基因的水平传递和基因重组。


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