大豆根际促生菌促结瘤相关因素的研究

根际菌对于根瘤菌在豆科植物上结瘤的促进作用正越来越为人们所重视，目前对这种互作机制的研究多采用的是单因素理化分析的方法，而缺少比较全面和深入的研究。本试验以西北地区大豆的主要产地关中平原种植的主栽品种中黄13及从其根部分离得到的根瘤菌和根际菌为材料，首先通过统计学方法探讨了根际菌的多个理化因素与其促结瘤能力之间的相关性，确定了各因素在促结瘤作用中的不同地位，然后用转座子插入构建突变株的方法对其中的主要因素与促结瘤作用的关系进行了深入分析，并力图找到根际菌中与促结瘤作用相关的基因，从而更全面地揭示根际促生菌的促结瘤机制，为开发更为有效的根瘤菌剂打下基础。

本项目的主要目的是研究附着在大豆根瘤表面的根际促生菌的促结瘤能力，分析这些根际菌促结瘤的可能原因，并尝试寻找这些菌株中与促植物生长及促结瘤固氮有关的基因。在研究中，我们从根瘤表面共分离到92株根际菌并对这些根际菌进行了16s rDNA测序比对，对他们的可能与促生相关的理化性质进行了检测，根据这些检测的结果，我们选择了其中的22株菌进行了植物接种实验。16s rDNA测序比对结果显示，在大豆的根瘤表面分布有属于4个门，Actinobacteria，Firmicutes，Proteobacteria和Bacteroidetes，的14个属的菌株，其中超过一半是属于Proteobacteria门的。在这14个属中，有8个属，包括Pseudochrobactrum (17.39%)，Alcaligenes (18.48%)和Lysinibacillus (9.78%)等没有在大豆的根际或根内被发现和报道过，这说明根瘤表面的根际菌群是比较特殊的。在植物实验中，有10株菌表现出具有促进结瘤的能力，根据相关性分析的结果，由根际菌所产生的几丁质酶能在一定程度上提高结瘤的效率，而溶磷、产铁载体和IAA的能力对于促结瘤共生没有明显的影响，这一结果与之前的一些报道并不一致，表明根际菌对根瘤共生体系的影响是非常复杂的，可能是植物，环境与菌株相互作用的结果。在植物实验的菌株中，我们还发现其中的两株，SP13-4和SP6-1，从16S rDNAs序列上来看非常相似，但他们的促结瘤能力相差却非常大。根据这一现象，我们采用了差减抑制杂交的方法来寻找这两个菌株的差异基因。这些差异基因中可能就有决定菌株SP13-4促结瘤能力的重要基因。我们的研究第一次针对大豆根瘤表面根际菌的促结瘤能力进行了检测，并根据结果对促结瘤相关因素进行了分析。我们的实验表明，根瘤表面根际菌对于研究根际菌与植物间的相互作用是一种非常好的材料。