黑木相思根瘤菌的遗传多样性分析及其ACC脱氨酶活性研究

摘要

黑木相思（Acaciamelanoxylon）是相思属（Acacia）含羞草亚科（Mimosaceae）树种，是近年来我国南方引种的主要用材树种之一，具有很高的经济价值。黑木相思生长相对缓慢，生产上亟需接种根瘤菌来提高黑木相思的生长速度、苗木存活率。目前，国内外对黑木相思根瘤菌的研究尚少。因此，本论文对我国黑木相思根瘤菌的遗传多样性进行了系统的研究，这对于了解根瘤菌的整个生物进化过程，发掘新的根瘤菌的种质资源、选育高效菌株应用于林业生产等方面具有重要意义。　　本研究对分离自我国广东、福建、江西等三省的15个不同采样点的174株黑木相思根瘤菌进行了基因型和表型特征分析。结果表明，黑木相思根瘤菌具有丰富的遗传多样性，主要分布在慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、中慢生根瘤菌属（Mesorhizobium）、根瘤菌属（Rhizobium）、伯克霍尔德菌属（Burkholderia）和草螺菌属（Herbaspirillum）5个属。其中，能与黑木相思共生结瘤的根瘤菌至少有13种，主要是Bradyrhizobiumcytisi、Br.betae、Br.huanghuaihaiense、Mesorhizobiumplurifarium、Burkholderiastabilis、Herbaspirillumseropedicae、Rhizobiummultihospitium以及3个慢生根瘤菌属新种、4个中慢生根瘤菌属新种。　　结果发现，黑木相思根瘤菌的种类具有明显的地域性，不同采样点的根瘤菌优势种群有所不同。广东省梅县、江西省赣州市等10个采样点，慢生根瘤菌为优势种群；广东省惠州市（树KZ01）、广东省增城区苗圃、广东省惠州市苗圃3个采样点，中慢生根瘤菌为优势种群；福建永安（树YL02）采样点，慢生根瘤菌属和根瘤菌属为主要菌群。　　多相分类研究结果表明，从黑木相思分离出的根瘤菌中共发现7个新种。慢生根瘤菌属新种包括赣州慢生根瘤菌Bradyrhizobiumganzhouensesp.nov.（菌株RITF211、RITF806、RITF807）、Bradyrhizobiumsp.nov.Ⅱ（RITF1558）、Bradyrhizobiumsp.nov.Ⅲ（RITF1622）；中慢生根瘤菌属新种惠州中慢生根瘤菌Mesorhizobiumhuizhouensesp.nov.（菌株RITF711、RITF712）、Mesorhizobiumsp.nov.Ⅱ（RITF907）、Mesorhizobiumsp.nov.Ⅲ（RITF1212）、Mesorhizobiumsp.nov.Ⅳ（RITF1564）。　　回接及交叉结瘤试验证明，黑木相思能够与多种根瘤菌共生结瘤。从黑木相思分离出的根瘤菌同时也能与网脉相思（Acaciaaneura）、维多利亚相思（Acaciavictoriae）和灰木相思（Acaciaimplexa）结瘤固氮，表明黑木相思为非选择性的宿主植物。　　根瘤菌能够利用1-氨基环丙烷-1羧酸（ACC）脱氨酶催化ACC脱氨基，从而降低植物体内抑制其生长的乙烯含量，促进植物生长。本研究采用茚三酮比色法测定菌株的ACC脱氨酶活性并对其acdS基因进行了系统发育分析。结果表明，扩增174株供试菌株中，151株检测出ACC脱氨酶活性，但酶活性差异较大。121株扩增出acdS基因，菌株的系统发育关系与地理来源具有相关性，中慢生根瘤菌属菌株的acdS基因具有明显的保守性。菌株ACC脱氨酶活性的高低与acdS基因存在与否的相关性有待进一步研究。ACC脱氨酶活性的检测方法将为快速筛选高效根瘤菌菌株提供可靠的理论依据。

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