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水稻内生成团泛菌HAUM1对宿主的定殖及促生作用的研究

作　者: 刘佳
导　师: 赵斌
学　校: 华中农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 粮食危机内生细菌解磷 gfp基因侵染定殖扩散促生
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着世界人口的迅速增长,粮食危机逐渐成为人们关注的焦点问题。国际水稻研究所指出,提高水稻的产量是解决此危机的关键。水稻是我国主要粮食作物,目前,实现水稻高产增收的主要途径是大量施用工业化肥和含重金属物质的农药,而这样会造成土壤原有的理化性状改变,反而导致农作物的产量逐渐降低,甚至影响农产品的质量安全,危害到人类身体健康。近年来人们开始致力于寻找替代型的生物资源,阻止这一现象的恶化。有报道证实部分内生菌具有实现这一环保生态型农业的潜在价值。本研究以揭示一株此类水稻内生菌的定殖规律及促生作用为实验目的,进行了以下实验。从表面灭菌的野生水稻的根、茎、叶组织,初步分离得到固氮细菌18株、解磷细菌11株,经由回接复筛实验,生理生化试验以及16SrDNA测序分析,确定了三株为内生菌,分别为具有固氮能力的克雷伯氏菌HAUM3,阴沟肠杆菌HAUM12和解磷能力的成团泛菌HAUM1。通过纤维素及果胶降解试验,发现HAUM1对宿主的侵染能显著高于另外两株菌；盆栽回接实验,证明HAUM1接种的水稻在15天后株高方面显著高于其他处理。综合以上结果,挑选了水稻内生优势成团泛菌HAUM1为研究菌株。通过接合实验,将菌株HAUM1进行gfp基因标记,体外传代15次后,挑选出了保持抗性及荧光强度最稳定的接合子,利用根据Roseateles depolymeran光捕捉器操纵子上的一段特异序列设计的特异性引物,对该接合子进行gfp基因扩增,挑选出了结果为阳性的进行下一步研究。将此菌株回接入无菌试管水稻苗中,结合激光共聚焦扫描技术与平板计数法,研究其接种后3、5、7、15天在宿主中的定殖及分布规律,结果说明接种三天后菌体主要以特殊的symplasmata结构由侧根部侵入宿主,并开始向上迁移,接种五天后菌体逐渐分散定殖于根部皮层的各细胞及细胞间隙中,接种7天后菌体扩散到茎组织中,并在第15天大量定殖于叶组织及细胞中。在对HAUM1促生作用的研究中,将HAUM1与另两株解磷菌PA10(Agrobacterium sp.)、P11(Pantoea agglomerans),同时进行盆栽水稻的接种处理,结果证明前者在提高宿主水稻的株高、鲜重及干重方面均有显著优势,且其接种后的植株叶绿素(a+b)及磷含量,分别达到了未进行接种处理的空白对照组水稻的1.76、1.22倍。此外液相色谱分析证明,在产植物生长激素能力方面,HAUM1的吲哚乙酸,脱落酸分泌量高达23.9mg/L和38.5mg/L。说明HAUM1与宿主植物建立优于普通根际菌的和谐联合关系,而其对宿主植物的影响,不仅在于根部解磷作用,而且与其对光合作用的促进及植物激素的调节都有关系。综上所述,菌株HAUM1与宿主水稻建立了有效的和谐联合关系,是一株值得更深入研究的水稻内生促生菌。

水稻内生成团泛菌HAUM1对宿主的定殖及促生作用的研究

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