《含羞草(Mimosa spp.)beta-根瘤菌物種資源挖掘及生態適應研究》是依託河北大學，由劉曉雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含羞草(Mimosa spp.)beta-根瘤菌物種資源挖掘及生態適應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉曉雲
- 依託單位：河北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隸屬細菌變形桿菌門beta-變形桿菌綱的根瘤菌簡稱為beta-根瘤菌，是一類具有獨特遺傳基因和較強環境適應能力的根瘤菌類群。通過對含羞草根瘤菌的系統研究，發現我國雲南富有β-根瘤菌資源，本項目特提出以廣西、福建、廣東等熱帶和亞熱帶地區為主，對不同生態地理環境的含羞草根瘤進行採集，並對根瘤菌進行分離，培養和保存，通過分類與系統發育研究獲得一批以β-根瘤菌為主的含羞草根瘤菌物種資源，並分析beta-根瘤菌的地理分布特點；對beta-根瘤菌結瘤固氮能力、污染物降解、耐旱性、溫度適應和鹽鹼耐性及相關基因進行研究。同時對結瘤植物根際及周邊土壤進行採集，研究土壤微生物的種類及固氮基因與beta-根瘤菌之間的關係。該研究為生物固氮定向改造和構建非豆科作物固氮新體系提供豐富的種質資源庫和基因庫，並為生物修復的研究和套用提供科學依據，同時對根瘤菌的新型研究領域進行探索。
結題摘要
通過以往對雲南省含羞草根瘤菌多樣性和系統發育研究，掌握了β-根瘤菌的培養和分離方法，也認識了含羞草的分布特徵，為進一步研究含羞草根瘤菌打下了基礎。通過本項目的資助，對廣東、廣西和福建等省的含羞草根瘤進行了大規模的採集，並補充採集了雲南省以及香港和澳門等地的含羞草根瘤。經過分離和培養，多樣性以及系統發育研究，發現我國含羞草根瘤菌類群較國外其他地區更為複雜多樣，具有多個種群，分別與Burkholderia mimosarum，Burkholderia phymatum，Burkholderia caribensis， Culpriavidus taiwanensis等種群親緣關係相近，尤其與Burkholderia caribensis種群親緣關係較近的菌群較國外其他地區更為豐富。比較土壤中分布的根瘤菌類群，我們發現兩種環境下生長的根瘤菌類群差異較大，β-根瘤菌在土壤中分布較a-根瘤菌為少，但是卻是根瘤中的優勢類群；而且也發現了未曾在根瘤中出現的類群，說明β-根瘤菌具有較強的結瘤競爭能力，通過a-根瘤菌與β-根瘤菌的混合接種結瘤試驗的結瘤根瘤菌類群克隆文庫的研究也證實了這點。經分析採集根瘤地點的土壤營養元素髮現，含羞草根瘤菌不同類群的分布與土壤的營養元素有關，Cupriavidus類群較適宜於氮素營養貧乏的生態環境，而對磷的要求比Burkholderia種群低。在環境適應性方面，β-根瘤菌兩種類群以及a-根瘤菌均有差異。Burkholderia類群群體對重金屬抗性較強，而根瘤菌屬Rhizobium 與Burkholderia類群對Pb2+的抗性較強，Cupriavidus略遜於Burkholderia， 此外發現，Burkholderia菌株耐低溫性能強，耐鹽性和耐酸性方面也較強；而Cupriavidus耐鹼性和耐旱性較強。這與Cupriavidus類群分布的生態環境有關係。研究也發現了β-根瘤菌與環境適應性相關的降解基因，如氯乙酸降解基因以及產β－羥丁酸基因。本項目所取得的成果，將推動對β-根瘤菌遺傳和進化研究的步伐，為構建非豆科植物固氮體系，為農業上生產根瘤菌菌劑和工業上進行β－羥丁酸的生產即生物性可降解塑膠提供了材料。本研究結果現已發表一篇SCI引錄文章，完成3篇碩士學位論文，發表1篇國際會議摘要，並有主要研究結果已經撰寫成文，共培養6名研究生。
