弗兰克氏菌与红桤木共生体系的研究

论文摘要

弗兰克氏菌（Frankia）与植物共生固氮的意义不亚于豆科植物的根瘤菌,并有更广阔的研究开发前景。本文对红桤木弗兰克氏菌进行了较为系统的研究,包括以下主要内容及结果：（1）本试验采用根瘤切片法和根瘤匀浆法2种方法对野生红桤木根瘤弗兰克氏菌进行分离。采用根瘤切片法没有分离得到弗兰克氏菌纯培养。采用根瘤匀浆法并使用BAP、JA、S+T和Qmod培养基均分离出了弗兰克氏菌菌落,经纯化得到2个纯培养菌株,分别编号为LC01、LC02。研究了两株弗兰克氏菌的形态培养特征、营养源利用、耐盐性、耐酸碱性等生物学特性。结果表明,菌株LC01和LC02均具有分枝状菌丝、孢囊和泡囊等弗兰克氏菌特征性结构,在无氮培养基中均可以产生大量泡囊。两株菌适应性很强,可利用多种碳、氮源,适生pH和温度范围都很广；两株菌的耐盐能力强,可在含5%NaCl的培养基中生长,表明这两株弗兰克氏菌对环境的适应性很强。（2）用分离得到的两株红桤木弗兰克氏菌接种原宿主红桤木,两株菌都能感染红桤木并结瘤。与对照相比,接种苗木的苗高、生物量、植株全氮含量都得到了显著提高。在两个供试菌株中,增益效果较好的菌株是LC01。不同的接种方式对弗兰克氏菌侵染效果可产生一定的影响。试验表明,菌体分批接种,能够产生更好的共生效果。（3）矿质元素氮、磷是影响红桤木结瘤固氮的重要因素。不同氮素水平处理下的接种试验表明,低浓度的氮能促进红桤木生长和提高结瘤数。在0.264g/L氮水平下对红桤木的生长量和结瘤固氮促进作用最大,当氮浓度大于0.264g/L时,红桤木生长和结瘤固氮能力受到抑制。不同磷素水平下接种试验表明,弗兰克氏菌在2mM/L磷时对红桤木的生长和结瘤固氮能力促进作用最大。随着磷素营养水平的增加植株生长量呈现先增加后降低的趋势。在缺磷时,既OmM/L磷处理植株,在苗高、生物量和植株全氮量等方面还没有对照高。除氮、磷外,微量元素钼对固氮影响也很明显。试验表明,当适量增施一定浓度钼时（既2mM/L的钼酸钠）,对红桤木的生长和结瘤固氮有显著的促进作用。但过量增施钼反而对红桤木会产生毒害作用,植株生长受到抑制。（4）采用石蜡切片法观察了红桤木根瘤形成过程和形态结构特点,发现弗兰克氏菌通过根毛和表皮两种方式侵入,弗兰克氏菌的侵入刺激皮层形成大量的薄壁细胞,向外突出形成根瘤。弗兰克氏菌侵入后在皮层中部发育,外皮层和内皮层没有菌丝形成。在根瘤形成初期,瘤内具有大量的弗兰克氏菌菌丝体,而孢囊、孢囊孢子难以看到；在成熟的根瘤里,弗兰克氏菌则主要以孢囊、孢囊孢子的形式存在,很少见到菌丝体。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1 弗兰克氏菌的研究进展
• 1.1 弗兰克氏菌的研究意义
• 1.2 弗兰克氏菌的研究历史
• 1.3 弗兰克氏菌的分类
• 1.4 弗兰克氏菌的形态特征
• 1.5 弗兰克氏菌生理生化特性的研究
• 1.6 菌株保存
• 1.7 弗兰克氏菌的分离和回接
• 1.7.1 分离技术
• 1.7.2 菌株回接
• 1.8 弗兰克氏菌与植物共生体系的研究进展
• 1.8.1 根瘤的结构与分布
• 1.8.2 弗兰克氏菌根瘤形成的观察方法
• 1.8.3 侵染方式和根瘤发育
• 1.8.4 影响弗兰克氏菌结瘤固氮的因素
• 1.9 弗兰克氏菌分子生物学研究进展
• 1.9.1 弗兰克氏菌固氮基因簇nif
• 1.9.2 谷氨酰胺合成酶基因glnA和glnⅡ
• 1.9.3 结瘤基因nod
• 1.9.4 弗兰克氏菌系统发育研究的新进展
• 2 红桤木研究进展
• 2.1 桤木属植物研究概况
• 2.2 红桤木研究概况
• 2.3 桤木-弗兰克氏菌结瘤共生关系
• 第二章 弗兰克氏菌的分离培养和回接
• 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 根瘤来源
• 1.2 分离用培养基和植物培养液
• 1.3 菌种分离与培养
• 1.4 共生体系的构建
• 1.5 试验苗木生长指标的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 根瘤内生菌的分离
• 2.2 共生体系的构建
• 2.3 不同菌株接种苗木的结瘤差异
• 2.4 不同接种方式对苗木生长的影响
• 3 小结与讨论
• 第三章 两株红桤木弗兰克氏菌的生物学特性研究
• 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 试验菌株
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 形态特征观察
• 1.2.2 碳源和氮源利用测定
• 1.2.3 菌体蛋白含量的测定
• 1.2.4 pH值梯度试验
• 1.2.5 温度梯度培养
• 1.2.6 盐分胁迫
• 1.2.7 培养特征观察
• 2 结果与分析
• 2.1 红桤木弗兰克氏菌的亚显微结构
• 2.2 两菌株对碳源和氮源的利用
• 2.2.1 对碳源的利用
• 2.2.2 对氮源的利用
• 2.3 不同pH对两株菌LC01、LC02生长的影响
• 2.4 不同温度对两菌株生长的影响
• 2.5 盐胁迫对两菌株LC01、LC02生长的影响
• 2.6 菌株LC01在不同培养基中的培养特征观察
• 2.7 不同培养方式对菌株LC01生长的影响
• 3 小结与讨论
• 3.1 弗兰克氏菌的形态特征
• 3.2 弗兰克氏菌对营养源的利用
• 3.3 pH对弗兰克氏菌生长的影响
• 3.4 温度对弗兰克氏菌生长的影响
• 3.5 盐胁迫对弗兰克氏菌生长的影响
• 3.6 不同培养方式对弗兰克氏菌生长的影响
• 第四章 营养元素对红桤木接种苗木生长的影响
• 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 菌株的分离和培养
• 1.2 苗木培育和接种
• 1.3 试验设计
• 1.3.1 不同磷素水平下的接种效果试验
• 1.3.2 不同氮元素水平下的接种效果试验
• 1.3.3 不同钼元素水平下的接种效果试验
• 2 结果与分析
• 2.1 不同磷元素水平对红桤木结瘤固氮的影响
• 2.2 不同氮元素水平对红桤木结瘤固氮的影响
• 2.3 不同钼元素水平对红桤木生长的影响
• 3 讨论
• 第五章 弗兰克氏与红桤木共生根瘤的结构和发育
• 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 石蜡切片法
• 2 结果与分析
• 2.1 红桤木的根瘤形态结构
• 2.2 红桤木根瘤内生菌的观察
• 2.3 红桤木根瘤结构特征及发生发育过程
• 3 讨论
• 全文总结与展望
• 1 全文总结
• 2 进一步研究展望
• 附件
• 参考文献
• 详细摘要