紫花苜蓿内生和非内生根瘤菌多样性及共生差异

论文摘要

【背景】对根瘤菌多样性的研究有助于推进根瘤菌种质资源的利用。【目的】研究紫花苜蓿内生和非内生根瘤菌的表型和遗传多样性,比较菌株在5个苜蓿品种上的共生效应,验证根瘤菌群体共生效应由苜蓿品种决定的假设。【方法】从甘肃省白银会宁旱作区、兰州安宁灌区、武威凉州灌区3个栽培区域的陇中、清水、WL168HQ、甘农3号、甘农9号等紫花苜蓿品种中分离内生（植株种子、花、叶、茎、根表皮、根中柱和根瘤）和非内生（根际土壤和田间土壤）根瘤菌菌株,通过表型数值分类、 16SrRNA基因限制性片段长度多态性（Restrictionfragmentlengthpolymorphism,RFLP）、16S rRNA基因测序、持家基因多位点序列分型（Multilocus sequence typing,MLST）,以及结瘤基因nodC和固氮基因nifH片段序列测定,研究紫花苜蓿根瘤菌的表型和遗传多样性,并采用主成分分析研究根瘤菌菌株在5个紫花苜蓿品种上的共生效应差异。【结果】共分离得到43株内生根瘤菌和10株非内生根瘤菌,叶片和花中没有分离到根瘤菌菌株。53株根瘤菌以及对照菌株R.GN5和S.12531表型特征数值分类聚为8个群,菌株表型多样性丰富。经16SrRNA-RFLP分析共形成22种RFLP分型组合,基因型Ⅰ分布最广泛（24）,其次为基因型Ⅻ（5）、ⅩⅤ（5）和ⅩⅨ（3）,其余16株菌各代表1种基因型,菌株遗传多样性丰富。16S rRNA基因测序和MLST分析将所有菌株划分为Rhizobiumradiobacter、R.rosettiformans和Ensifermeliloti。仅从7株E.meliloti代表菌株和对照菌株S.12531中扩增到nodC和nifH基因,说明E.meliloti菌株均能结瘤固氮。E.meliloti菌株G3L3接种甘农3号,LP3、LL1和LL2接种陇中,QL2接种清水,LL1、LL2和WLP2接种WL169HQ苜蓿均能显著促进植株的单株结瘤数、地上干重和粗蛋白含量。E.meliloti菌株接种甘农3号、甘农9号和清水苜蓿品种后所有参数值在PC1轴上分别聚在-1-1之间,在PC3轴上聚在-1.5-1.5之间;接种陇中和WL168HQ苜蓿的参数值较分散,PC1轴上分散在-1.5-4之间,PC3轴上分散在-3-4之间。【结论】紫花苜蓿内生和非内生根瘤菌菌株多样性丰富,表型和遗传多样性与其来源没有直接关系。菌株G3L3与甘农3号,LP3、LL1、LL2与陇中,QL2与清水、LL1、LL2、WLP2与WL169HQ苜蓿品种共生匹配和适应能力强。在甘农3号、甘农9号和清水紫花苜蓿品种上群体共生效应相似,在陇中和WL168HQ紫花苜蓿上共生效应差异明显。本研究内生和非内生根瘤菌菌株的群体共生效应根据苜蓿品种而定,根瘤菌菌株与苜蓿品种间的信号识别程度存在差异。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 试验材料
•     1.1.1 试验地概况
•     1.1.2 苜蓿品种
•     1.1.3 培养基和营养液
•     1.1.4 主要试剂和仪器
•   1.2 试验方法
•     1.2.1 根瘤菌菌株分离及纯化
•     1.2.2 表型特性测定
•     1.2.3 细菌DNA提取和PCR扩增
•     1.2.4 16S rRNA基因PCR-RFLP
•     1.2.5 序列测定分析
•     1.2.6 共生固氮能力测定
•   1.3 数据分析
• 2 结果与分析
•   2.1 分离的菌株
•   2.2 表型特征数值分类分析
•   2.3 16S rRNA基因PCR-RFLP
•   2.4 根瘤菌16S rRNA基因测序分析
•   2.5 根瘤菌atpD、gln II和rec A基因合并序列MLST分析
•   2.6 结瘤基因和固氮基因序列分析
•   2.7 主成分和共生差异分析
• 3 讨论与结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 康文娟,周彤,师尚礼,苗阳阳

关键词: 紫花苜蓿,根瘤菌,表型多样性,遗传多样性,共生差异

来源: 微生物学通报 2019年03期

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农作物

单位: 甘肃农业大学草业学院,草业生态系统教育部重点实验室,甘肃省草业工程实验室,中-美草地畜牧业可持续研究中心

基金: 国家自然科学基金(31560666)~~

分类号: S541.9;Q93

DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180224

页码: 587-608

总页数: 22

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