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花生根瘤菌遺傳多樣性及高效固氮菌株的篩選

2016-12-13 09:13吳海龍陳明娜任承鋼楊金保解志紅禹山林
花生學(xué)報(bào) 2016年2期
關(guān)鍵詞:固氮根瘤菌相似性

吳海龍,李 巖,陳明娜,劉 衛(wèi),任承鋼,楊金保,4,解志紅*,禹山林*

(1.中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所,山東 煙臺 264003; 2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049;3.山東省花生研究所,山東 青島 266100; 4.山西農(nóng)業(yè)大學(xué),山西 太谷 030801)

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花生根瘤菌遺傳多樣性及高效固氮菌株的篩選

吳海龍1,2,李 巖1,陳明娜3,劉 衛(wèi)1,任承鋼1,楊金保1,4,解志紅1*,禹山林3*

(1.中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所,山東 煙臺 264003; 2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049;3.山東省花生研究所,山東 青島 266100; 4.山西農(nóng)業(yè)大學(xué),山西 太谷 030801)

為揭示花生根瘤菌遺傳多樣性并篩選高效固氮菌株,本研究從山東省花生研究所萊西試驗(yàn)站的5個(gè)樣點(diǎn)采集新鮮花生根瘤進(jìn)行根瘤菌分離,對菌株的16S rRNA基因、持家基因(recA、atpD、glnII)序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析以確定根瘤菌的系統(tǒng)發(fā)育地位,同時(shí)對共生基因nifH序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析,并通過溫室盆栽接種實(shí)驗(yàn)篩選高效共生固氮根瘤菌菌株。從5個(gè)采樣點(diǎn)共分離到106株花生根瘤菌菌株,通過持家基因recA序列分析選定7株代表菌株。對代表菌株的16S rRNA基因與持家基因MLSA系統(tǒng)發(fā)育分析表明,所分離到的菌株分布于Bradyrhizobium的B.liaoningense、B.yuanmingense、Bradyrhizobiumsp.種群。同時(shí),固氮基因nifH的系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果表明,固氮基因高度保守,在系統(tǒng)進(jìn)化樹上分別與B.arachidisCCBAU 051107T、B.yuanmingenseCCBAU 10071T聚為兩支。溫室盆栽實(shí)驗(yàn)表明7株花生根瘤菌代表菌株均能與花生有效結(jié)瘤,其中代表菌株YIC61059共生固氮能力最強(qiáng)。結(jié)果分析表明,山東省萊西市花生根瘤菌遺傳多樣性較為豐富,其中B.liaoningense為優(yōu)勢種群。該地區(qū)的花生根瘤菌具有較好的結(jié)瘤和共生固氮能力,其中代表菌株YIC61059促生效果比較突出,具有良好的應(yīng)用前景。

花生;根瘤菌;遺傳多樣性;高效菌株篩選

花生(ArachishypogaeaL.)為豆科一年生草本植物,是我國三大傳統(tǒng)油料作物之一,在油料作物生產(chǎn)中具有極其重要的地位?;ㄉc花生根瘤菌通過形成根瘤來固定空氣中的氮?dú)?,為花生生長提供必需的氮素營養(yǎng)?;ㄉ鼍采痰w系可以滿足花生生長所需氮量的50%左右,同時(shí)還可以改善土壤肥力,提高花生的產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。而我國花生種植所需氮素大部分依靠化學(xué)氮肥,不僅增加了種植成本,同時(shí)由于化肥的大量生產(chǎn)和施肥過量引起的水肥流失造成環(huán)境污染[2-3]。因此,花生根瘤菌高效菌株的篩選和菌劑的推廣將有效降低種植成本,改善環(huán)境,促進(jìn)花生種植產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

萊西市是山東省花生種植的主要地區(qū)之一,花生的播種面積居山東省前列[4],具有優(yōu)質(zhì)和豐富的花生和花生根瘤菌種質(zhì)資源。本研究通過對采集、分離自山東省花生研究所萊西試驗(yàn)站5個(gè)樣點(diǎn)的106株根瘤菌實(shí)驗(yàn)分析,最終選取了7株花生根瘤菌代表菌株進(jìn)行16S rRNA基因、持家基因(recA,atpD,glnII)及固氮基因nifH的系統(tǒng)發(fā)育分析研究,揭示山東萊西花生根瘤菌遺傳多樣性、分類地位及固氮基因的特性,為花生根瘤菌遺傳多樣性研究提供參考?;ㄉ鷾厥遗柙詫?shí)驗(yàn)篩選的高效共生固氮菌株,為研制根瘤菌劑提供了優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源,對提高花生產(chǎn)量,減少化肥施用,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮積極作用。

1 材料和方法

1.1 供試菌株

采自山東省花生研究所萊西試驗(yàn)站花育33號的新鮮根瘤,分離純化獲得106株花生根瘤菌,置于20%甘油凍存管中-80℃保存[5]。

1.2 培養(yǎng)基

分離純化及花生溫室培養(yǎng)所用低氮培養(yǎng)液、YMA固體培養(yǎng)基、TY液體培養(yǎng)基成分和配制方法參照文獻(xiàn)[6-7]。

1.3 DNA提取

供試菌株總DNA用TIANGEN細(xì)菌基因組DNA提取試劑盒提取,在含有EB 的0.8%的瓊脂糖凝膠電泳,用Nano Drop 2000檢測DNA的濃度和純度,并于-20°C保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 持家基因recA的擴(kuò)增及代表菌株選取

PCR反應(yīng)體系、引物及擴(kuò)增條件參照文獻(xiàn)[8]。PCR產(chǎn)物用1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測合格后送至北京奧科鼎盛生物科技有限公司測序。測序返回結(jié)果在NCBI上進(jìn)行在線比對,然后用MEGA5.0軟件采用鄰接法(neighbor-joining method)同參比菌株序列進(jìn)行比對構(gòu)建進(jìn)化樹,自展值(bootstrap)為1000,將recA序列相似性100%的定為同一基因型并從中隨機(jī)選取一株菌株作為代表菌株進(jìn)行后續(xù)分析[9]。

1.5 16S rRNA基因、持家基因(recA,atpD,glnII)、固氮基因nifH系統(tǒng)發(fā)育分析

代表菌株的16S rRNA基因 PCR擴(kuò)增引物和反應(yīng)體系(50 μL)及條件參見文獻(xiàn)[10]。持家基因(atpD,glnII)、固氮基因nifHPCR擴(kuò)增引物,反應(yīng)體系及條件參照文獻(xiàn)[11]。將測序得到的基因序列,用MEGA5.1軟件將測得的16S rRNA、nifH序列分別與其參比序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹。同時(shí),將得到的代表菌株的recA、atpD、glnII的順序依次進(jìn)行剪切拼接處理,然后用多位點(diǎn)基因序列分析(MLSA)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹進(jìn)行菌株的分類鑒定[12-13]。

1.6 高效共生固氮根瘤菌的篩選

挑選大小均勻且表皮完整的花生種子,表面消毒后置于0.6%的無菌水瓊脂板上避光萌發(fā)3d左右,待主根長到2 cm左右時(shí)種植到盛有滅菌蛭石的雙層缽中。將待測菌株同時(shí)活化,用TY液體培養(yǎng)基28℃,180 rpm搖床震蕩培養(yǎng)2~3d,測定菌液OD600=0.8~1.0。然后將1 mL的代表菌株菌液接種于幼苗根部,同時(shí)以不接菌液只接種1mL的TY培養(yǎng)基作為對照,每個(gè)處理設(shè)置5個(gè)重復(fù)。將所有處理全部隨機(jī)置于溫室內(nèi)培養(yǎng),溫室溫度為26℃,光照時(shí)間16 h/d,5~7d補(bǔ)充一次無菌水。培養(yǎng)至25d左右時(shí)用葉綠素計(jì)SPAD-502 Plus測量花生葉片葉綠素含量并做好記錄。培養(yǎng)至35d收獲,測量統(tǒng)計(jì)各處理花生植株的地上部株高、鮮重、根瘤重及根瘤固氮酶活性。采用乙炔還原法測定花生根瘤固氮酶活性,測出乙烯成分,經(jīng)過固氮酶活性的換算公式,以每克根瘤產(chǎn)生的乙烯(mmol)量為固氮酶活性衡量指標(biāo)[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1recA基因型分群結(jié)果

將供試菌株recA測序結(jié)果同參比菌株序列進(jìn)行聚類分析構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹并隨機(jī)選取一株作為代表菌株進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。由于菌株數(shù)量較大,故將數(shù)據(jù)分析結(jié)果整理于表1中。如表1所示,分離得到106株供試菌株初步分為7個(gè)recA基因型,其中基因型I有90株根瘤菌,較其他類群菌株數(shù)量具有明顯優(yōu)勢。

表1 供試菌株recA基因系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果

2.2 代表菌株 16S rRNA 基因建樹分析

將測序得到的7株代表菌株的16S rRNA序列在NCBI上BLAST進(jìn)行序列比對并用Sequin 軟件將序列提交至GenBank得到代表菌株的序列號。采用鄰接法與參比菌株一起構(gòu)建16S rRNA基因系統(tǒng)發(fā)育樹(圖1)。

由圖1可以看出,7株代表菌株均屬于慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium)。其中YIC60756、YIC60933、YIC61000、YIC61059、YIC60767具有相同的序列,與參比菌株B.liaoningenseUSDA 3622T的16S rRNA基因序列相似性為100%。而代表菌株YIC60838與B.yuanmingenseCCBAU10071T親緣關(guān)系最近,相似性為99.8%。在另一分支的代表菌株YIC60881的16SrRNA基因序列與參比菌株B.manausenseBR3351T聚在一起,相似性為99.9%。

圖 1 7株代表菌株16S rRNA基因系統(tǒng)發(fā)育樹Fig. 1 Neighbor-joining phylogenetic tree based on 16S rRNA genesequences showing diversity of the 7 representative isolates注:7株代表菌株為黑色加粗字體,菌株GenBank序列號在括號中給出。Note: Representative strains indicated with black bold. The accession numbers in GenBank areindicated after the bacterial names.

2.3 持家基因(recA、atpD、glnII)的系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果

先前研究表明,持家基因的MLSA分析能有效確定根瘤菌的系統(tǒng)發(fā)育地位[15],因此本研究對7株代表菌株的持家基因(recA、atpD和glnII)序列依次拼接并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(圖2)。以相似性97%作為定種標(biāo)準(zhǔn)[16],分析表明有5株代表菌株YIC61000、YIC61059、YIC60756、YIC60933、YIC60767相似性較高(97.3%~99.7%),在系統(tǒng)發(fā)育樹上聚為一支,與參比菌株B.liaoningenseUSDA3622T相似性為97.9%~98.7%,故將這5株代表菌株歸為B.liaoningense種群,為所分離菌株的優(yōu)勢種群。YIC60838與參比菌株B.yuanmingenseCCBAU 10071T相似性最高為98.5%,將其歸于B.yuanmingense種群。YIC60881與其他參比菌株相似性均低于97%,故將其命名為Bradyrhizobiumsp.YIC60881。

對所有分離到的根瘤菌菌株統(tǒng)計(jì)分析表明,B.liaoningense為山東省花生研究所萊西試驗(yàn)站所分離菌株的絕對優(yōu)勢種群,占所分離菌株的98.1%,這與之前研究報(bào)道中B.liaoningense是山東省花生根瘤菌的優(yōu)勢菌群的結(jié)果一致[17]。

圖 2 持家基因recA-atpD-glnⅡ拼接后的MLSA系統(tǒng)發(fā)育樹Fig. 2 Phylogenetic tree of concatenated sequences of recA, atpD and glnII

2.4 固氮基因nifH的系統(tǒng)發(fā)育分析

固氮基因nifH對于根瘤菌與豆科植物的固氮至關(guān)重要,本實(shí)驗(yàn)通過對慢生根瘤菌屬的7株代表菌株的nifH基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增測序,然后采用鄰接法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹并分析計(jì)算與參比菌株的相似性。

如圖3所示,7株代表菌株的nifH基因聚類形成2個(gè)不同分支,與16S rRNA、持家基因的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果存在一定差異。YIC60756、YIC60767、YIC60838、YIC61059、YIC61000與B.yuanmingenseCCBAU 10071T聚在一起,序列相似性為100%,說明nifH在同一根瘤菌種內(nèi)不同基因型中高度保守。YIC60881與B.arachidisCCBAU 051107T聚在一起,序列相似性為100%,而YIC60933與參比菌株B.arachidisCCBAU 051107T親緣關(guān)系最近,序列相似性為97.8%。

2.5 高效共生固氮菌株篩選

植物葉片葉綠素含量能夠定量反映出葉片氮含量水平,由表2可以看出,與對照組相比,接種YIC60933的花生葉片葉綠素含量雖然低于對照組但無顯著差異,而其他實(shí)驗(yàn)組葉片葉綠素含量均有不同幅度增長。除接種YIC60756的實(shí)驗(yàn)組株高低于對照組外,其余植株高度均高于對照組。植株地上部位鮮重和干重可以直觀反映花生生長發(fā)育期間的氮素積累情況,本研究中不同接菌處理的花生鮮重和干重均有不同程度增加,其中YIC60756、YIC61000、YIC61059的地上鮮重增長最為明顯,增幅均在38.7%以上。地上部干重的結(jié)果與鮮重基本一致,但差異不顯著。

圖 3 7株慢生根瘤菌代表菌株nifH基因系統(tǒng)發(fā)育分析Fig. 3 Phylogenetic tree of the 7 representative isolates and the reference strains based on nifH gene

菌株Strain葉綠素含量ChlorophyIIcontent株高Plantheight(cm)植株鮮重Freshshootweight(g)植株干重Dryshootweight(g)根瘤鮮重Nodulefreshweight(g)固氮酶活性ARA/TNFW(mmol·g-1·h-1)YIC6076746.28±2.8231.00±1.6312.47±2.54b*6.12±0.420.30±0.023.55±0.13YIC6075647.52±1.27a*26.67±3.4013.79±0.89b*6.15±0.780.23±0.034.43±0.21YIC6083846.82±2.15a*32.07±2.8212.97±3.47b*6.13±0.620.45±0.013.41±0.04YIC6105948.78±1.43a*29.20±3.5413.30±1.73b*6.01±0.090.24±0.026.95±0.15YIC6100043.42±0.8732.60±2.2413.72±1.32b*6.36±0.680.35±0.012.44±0.24YIC6088148.34±1.16a*32.67±1.8910.65±2.256.26±0.990.48±0.042.65±0.13YIC6093340.97±0.5833.60±2.4211.63±2.895.55±0.590.46±0.012.63±0.17CK43.30±1.4128.33±3.689.59±1.105.53±0.64 0 0

注:CK:對照;a*,b*:與對照組相比葉綠素含量和植株鮮重的T檢驗(yàn)達(dá)到顯著水平(p<0.05);ARA:乙炔還原法;TNFW:全部根瘤的鮮重;ARA/TNFW:固氮酶活性,以每克根瘤每小時(shí)產(chǎn)生的乙烯量(mmol)為衡量指標(biāo)。*表示在0.05水平差異顯著。

Note: CK, control; a*, b* indicate a significant increase in chlorophyll content plant and fresh shoot weight, respectively, according to t-test (p<0.05); ARA: Acetylene reduction assay; TNFW: the total nodule fresh weight; ARA/TNFW: It represents relative nitrogenase enzyme activity, mmol C2H4/(h·g nodule).

如表2所示,接種YIC60838、YIC60881和YIC60933的花生所結(jié)根瘤量最大。同時(shí)測定出固氮酶活性最高的3株接種菌株依次為YIC61059、YIC60756和YIC60767。對比發(fā)現(xiàn),結(jié)瘤數(shù)最多的3株菌株并非固氮酶活性最高,因此,花生結(jié)瘤數(shù)量的多少不一定代表所結(jié)根瘤固氮能力的強(qiáng)弱?;ㄉ咝Ч采痰鼍暮Y選應(yīng)考慮花生生長指標(biāo)和固氮能力各方面的因素,然后對菌株的促生效果做出綜合評價(jià)。

3 討 論

本研究采用持家基因recA聚類分析選取代表菌株、持家基因(atpD、recA和glnII)和固氮基因(nifH)系統(tǒng)發(fā)育分析等方法對分離自萊西地區(qū)的106株花生根瘤菌進(jìn)行遺傳多樣性研究。持家基因recA聚類分析結(jié)果表明,萊西花生根瘤菌種群多樣性較為豐富,106株待測菌株均分布于根瘤菌的Bradyrhizobium屬中,共分為7個(gè)recA基因型,其中B.liaoningense分布范圍最廣、菌株數(shù)最多,為萊西市花生根瘤菌的優(yōu)勢種群,占分離菌株的98.1%。

結(jié)合16S rRNA基因序列和持家基因系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果可以看出,7株代表菌株均屬于Bradyrhizobium。其中代表菌株YIC60881的持家基因序列與親緣關(guān)系最近的菌株相似性小于95%,故推測其有可能是新的種群,命名為Bradyrhizobiumsp.YIC60881。這還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)分析確認(rèn)其分類地位。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)16S rRNA基因與持家基因的MLSA分析結(jié)果在屬的水平上具有較好的一致性,但代表菌株YIC60881的聚類結(jié)果存在一些差異。YIC60881的16S rRNA基因序列與參比菌株B.cytisiCTAW11T聚群,相似性為99.6%,但在多位點(diǎn)序列分析結(jié)果中,其與參比菌株B.cytisiCTAW11T遺傳距離較遠(yuǎn),相似性僅90.9%。這種屬內(nèi)種間系統(tǒng)發(fā)育上的差異,表明屬內(nèi)種間存在廣泛的基因交流。造成這種差異原因可能是由于16S rRNA基因序列高度保守不能有效區(qū)分不同種的根瘤菌,而MLSA在 97%相似性水平上能夠有效確定根瘤菌的具體分類地位[18-19]。

固氮基因nifH編碼固氮酶,它不僅與根瘤菌的固氮功能相關(guān),同時(shí)也是植物與固氮微生物建立共生關(guān)系過程中必不可少的基因[20]。本研究發(fā)現(xiàn)相同菌株的16S rRNA基因與固氮基因在系統(tǒng)發(fā)育中存在明顯差異的現(xiàn)象,如YIC60756、YIC61000、YIC61059、YIC60767與參比菌株B.liaoningenseUSDA 3622T的16S rRNA基因序列相似性為100%,而在固氮基因nifH的系統(tǒng)發(fā)育分析中這4株代表菌株則與B.yuanmingenseCCBAU 10071T親緣關(guān)系最近并聚為一支,相似性為100%。雖然它們之間序列高度同源,但固氮基因nifH的系統(tǒng)發(fā)育表明花生根瘤菌種間可能存在水平基因轉(zhuǎn)移。在先前的報(bào)道中就有關(guān)于固氮基因經(jīng)過水平轉(zhuǎn)移到其他的共生細(xì)菌中的研究,Barcellos等人研究表明B.japonicum的共生基因能夠在宿主根瘤中轉(zhuǎn)移給它的伴生菌[21]。Sullivan等人發(fā)現(xiàn)非共生根瘤菌也有可能通過接受共生基因而轉(zhuǎn)化成共生菌株[22]。因此相同菌株的16S rRNA基因與共生基因在系統(tǒng)發(fā)育中的差異可能是根瘤菌為適應(yīng)不同地理環(huán)境和宿主通過水平基因轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生了共生基因的遺傳多樣性。

根瘤菌與豆科植物形成的共生固氮體系,能固定空氣中大量的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨供植物生長。高效共生固氮根瘤菌的應(yīng)用能夠降低花生種植成本,減輕化肥對環(huán)境和土壤的危害,對發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)具有重要意義。本研究通過對分離自萊西地區(qū)的7株花生慢生根瘤菌代表菌株進(jìn)行回接宿主和溫室培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)均能與原宿主花生有效結(jié)瘤,這與先前國內(nèi)的研究結(jié)果一致[23-26]。其中代表菌株YIC61059表現(xiàn)出較好的固氮促生效果,葉綠素含量、地上部位干重分別提高12.66%、8.68%。本研究為高效花生根瘤菌劑的篩選提供了優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源,利用YIC61059生產(chǎn)成為可利用的高效花生根瘤菌劑還需要進(jìn)一步小區(qū)及大田試驗(yàn)的應(yīng)用效果研究。

[1] 李力,曹鳳明,徐玲玫,等. 花生根瘤菌的抗逆性初步研究[J]. 微生物學(xué)通報(bào),2000,27(1): 42-47.

[2] 孟瑤,徐鳳花,孟慶有,等. 中國微生物肥料研究及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2008,24(6): 276-282.

[3] Dobbelaere S, Vanderleyden J, Okon Y. Plant growth-promoting effects of diazotrophs in the rhizosphere[J]. Critical Reviews in Plant Sciences, 2003, 22(2): 107-149.

[4] 李士寧,孫明輝,周國,等. 萊西市花生生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展對策[J]. 花生科技,1999(增刊):109-110.

[5] Wang R, Chang Y L, Zheng W T, et al.Bradyrhizobiumarachidissp.nov.,isolated from effective nodules ofArachishypogaeagrown in China[J]. Systematic and Applied Microbiology, 2013, 36(2):101-105.

[6] Vincent J M. A manual for the practical study of the root-nodule bacteria[M]. Oxford: Blackwell Scientific,1970.

[7] 王蕊. 中國南方花生根瘤菌多樣性及其與土壤因子相關(guān)性研究[D]. 北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

[8] Yan J, Han X Z, Ji Z J, et al. Abundance and diversity of soybean-nodulating rhizobia in black soil are impacted by land use and crop management[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2014, 80(17): 5394-5402.

[9] Zhang Y M, Tian C F, Sui X H, et al. Robust markers reflecting phylogeny and taxonomy of Rhizobia[J/OL]. PLoS ONE, 2012, 7(9): e44936 [2012-09-17]. http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0044936. doi:10.1371/journal.pone.0044936.

[10] Zhang C, Kong F. Isolation and identification of potassium-solubilizing bacteria from tobacco rhizospheric soil and their effect on tobacco plants[J]. Applied Soil Ecology, 2014, 82: 18-25.

[11] 竇雅靜,陸俊錕,康麗華,等. 黑木相思根瘤菌遺傳多樣性[J]. 微生物學(xué)報(bào),2012,52(12): 1439-1448.

[12] Islam M S, Kawasaki H, Muramatsu Y, et al.Bradyrhizobiumiriomotensesp.nov. , isolated from a tumor-like root of the legumeEntadakoshunensisfrom Iriomote Island in Japan[J]. Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 2008,72 (6) :1416-1429.

[13] Maiden M C, Bygraves J A, Feil E. Multilocus sequence typing: A portable approach to the identification of clones within populations of pathogenic microorganisms[J]. Proc Natl Acad Sci,1998,95: 3140-3145.

[14] 孫杉杉,朱瑞艷,杜迎輝. 一株高效慢生型花生根瘤菌的篩選[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43(12):79-80,84.

[15] Cao Y, Wang E T, Zhao L, et al. Diversity and distribution of rhizobia nodulated withPhaseolusvulgarisin two ecoregions of China[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2014, 7(78):128-137.

[16] Lopez-Guerrero M G, Ormeno-Orrillo E, Velazquez E, et al.Rhizobiumetlitaxonomy revised with novel genomic data and analyses[J]. Systematic and Applied Microbiology, 2012, 35(6): 353-358.

[17] 張丹. 中國北方花生主產(chǎn)區(qū)花生根瘤菌多樣性和系統(tǒng)發(fā)育研究[D]. 北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

[18] Haukka K, Lindstrom K, Peter J, et al. Diversity of partial 16S rRNA sequences among and within strains of African rhizobia isolated fromAcaciaandProsopis[J]. System. Appl Microbiol, 1996, 19: 352-359.

[19] Eardly B D, Wang F S, Van B P. Corresponding 16S rRNA gene segments onRhizobiaceaeandAeromonasyield discordant phylogenies[J]. Plant Soil, 1996, 186: 69-74.

[20] Laguerre G, Nour SM, Macheret V, et al. Classification of rhizobia based onnodCandnifHgene analysis reveals a close phylogenetic relationship amongPhaseolusvulgarissymbionts[J]. Microbiology-Uk, 2001, 147: 981-993.

[21] Barcellos F G, Menna P, da Silva Batista J S, et al. Evidence of horizontal transfer of symbiotic genes from aBradyrhizobiumelkaniiin a Brazilian savannah soil[J]. Appl Environ Microbiol, 2007, 73:2635-2643.

[22] Sullivan J T, Ronson C W. Evolution of rhizobia by acquisition of a 500-kb symbiosis island that integrates into a phe-tRNA gene[J]. Proceeding of the National Academy of Science of USA, 1998, 95(9) : 5145-5149.

[23] 張小平,陳強(qiáng),李登煜,等. 花生根瘤菌在根瘤菌系統(tǒng)分類中的地位研究[J]. 微生物學(xué)報(bào),1996(3): 227-233.

[24] 劉杰,汪玲玲,汪恩濤,等. 河北地區(qū)花生根瘤菌的系統(tǒng)發(fā)育多樣性研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2006(2): 344-352.

[25] 常月立. 中國南方地區(qū)花生、扁豆根瘤菌的多相分類[D]. 北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

[26] 陳文新,汪恩濤,陳文峰. 根瘤菌—豆科植物共生多樣性與地理環(huán)境的關(guān)系[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2004(1):81-86.

Genetic Diversity of the Rhizobia and Screening of Effective Rhizobia Strains Isolated fromArachishypogaeaL. in Laixi County

WU Hai-long1,2, LI Yan1, CHEN Ming-na3, LIU Wei1, REN Cheng-gang1, YANG Jin-bao1,4, XIE Zhi-hong1*, YU Shan-lin3*

(1.YantaiInstituteofCoastalZoneResearch,ChineseAcademyofSciences,Yantai264003,China; 2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China; 3.ShandongPeanutResearchInstitute,Qingdao266100,China; 4.ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

To reveal the genetic diversity of rhizobia isolated from breeding base of Shandong Peanut Research Institute (SPRI) and screen effective nitrogen-fixing bacteria strains, peanut rhizobia were collected and isolated from 5 separate samples in peanut breeding base, and all the isolates were selected to determine their phylogenetic relationship through analyses of the 16S rRNA gene, housekeeping genes (recA,atpDandglnII) and symbiotic genes (nifH). The growth-promoting efficiency was tested by plant inoculation assay on peanut in greenhouse. A total of 106 peanut rhizobium strains were isolated from 5 sampling sites. Through the phylogenetic analyses based onrecAsequences, all the isolates were classified to 7recAgenotypes, and 7 strains were selected as representative strains. The results of 16S rRNA and housekeeping gene MLSA phylogenetic analysis showed that all isolated strains belong toBradyrhizobium. Phylogeny analysis ofnifHshowed that the nitrogen-fixing genes is highly conserved. All the 7nifHsequences were subdivided to clade which related toB.arachidisCCBAU 051107TandB.yuanmingenseCCBAU 10071Trespectively, and thus indicated that horizontal gene transfer may existed among different peanut rhizobia species. Greenhouse experiments showed that 7 representative isolates were effective on symbiotic nitrogen fixation, among which YIC61059 showed the strongest symbiotic nitrogen-fixing capacity. It was found that severe genetic diversity existed in peanut rhizobia from Laixi Experimental Base of SPRI, whichBradyrhizobiumliaoningenseis the dominant species. Peanut rhizobia in this region showed perfect nodulation and symbiotic nitrogen fixation ability, one of the representative strains YIC61059 possessed prominent growth-promoting effect on peanut growth, and it has good prospects of application.

peanut; rhizobia; genetic diversity; high-efficient growth-promoting isolates

10.14001/j.issn.1002-4093.2016.02.001

2016-03-16

中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目(KZZD-EW-14);煙臺市科技發(fā)展計(jì)劃(2013JH021);中科院百人計(jì)劃項(xiàng)目;國家自然科學(xué)基金(31370108,31570063);山東省自主創(chuàng)新及成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)(2014ZZCX07303)

吳海龍(1990-),男,山東濟(jì)寧人,碩士研究生,主要從事農(nóng)業(yè)微生物方面研究。

*通訊作者:解志紅(1976-),女,研究員,博士,主要從事根瘤菌與植物互作關(guān)系研究。E-mail: zhxie@yic.ac.cn

S565.2; Q939.11+4

A

禹山林(1956-),男,研究員,博士,主要從事花生遺傳育種研究。E-mail: yshanlin1956@163.com

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