固氮细菌DX120E在不同甘蔗品种的定殖及nifH表达特性
甘蔗是制糖业的主要原料，广西是我国主要的甘蔗种植区，全国超过60％的甘蔗产自于广西。甘蔗生产中，为了保证甘蔗的生长和产量，必须大量的投入氮肥，增加了甘蔗种植成本的同时，还会造成严重的能源和生态危机。因此，挖掘甘蔗自身的固氮资源，不仅有利于降低甘蔗种植成本、提高甘蔗产量，还可以改善土壤环境。甘蔗与其体内的生固氮菌之间的相互作用过程比较复杂，环境因子以及甘蔗的遗传型对甘蔗固氮影响较大。不同基因型、不同种类的固氮菌也影响甘蔗的固氮。本研究使所用的甘蔗品种是ROC22、GT21、B8，将DX120E用gfp基因标记后，以浸根的方法接种甘蔗，并结合荧光显微镜技术观察固氮菌在甘蔗中的侵染定殖与迁移。调查菌液处理甘蔗60、90和120d后，不同时期甘蔗的生长并测定与甘蔗氮代谢过程相关的各种酶活性，并采用qRT-PCR方法检测了甘蔗不同生长时期和不同种植季节nifH基因在不同器官的表达量。主要研究结果如下: 1.获得了带有gfp基因标记的DX120E-gfp结合菌株。采用浸根法接种甘蔗幼苗，接种后第七天用体式荧光显微镜观察，发现在几个甘蔗品种的根尖、根毛区、侧根新生处、根断裂伤口处及叶片横切处都有接种固氮菌定殖。同时从三个接菌处理的甘蔗品种ROC22、GT21和B8的根和叶片中都可扩增出片段大小约为360bp的nifH基因目的片段，表明接种菌株从接种部位根部进入后，可上移到甘蔗的茎和叶片定殖。 2.菌液处理甘蔗60、90和120d后，应用qRT-PCR技术分别检测不同甘蔗品种叶片和茎中nifH基因的相对表达量。结果表明:nifH基因在三个甘蔗品种的茎和叶片中都有表达，接菌后60和90和120d，GT21品种中nifH基因的表达量最低。接菌后60和90d，ROC22叶中nifH的表达量高于B8，接菌后60d ROC22茎中nifH基因的表达量低于B8茎中的表达量。接菌后120d固氮基因nifH在甘蔗茎和叶片中的表达量相对于前两次都下降。随着接菌时间的延长，nifH基因在甘蔗茎和叶片中的表达量有逐渐减少的趋势。 3.菌液处理甘蔗60、90和120d后，调查不同时期甘蔗的生长和测定氮代谢关键酶活性指标。结果表明，与对照组不接菌的甘蔗相比，接种固氮菌DX120E-gfp可以有效的促进三个甘蔗品种地上和地下部分的生长株高、叶绿素含量的增加，但不同品种间有差异;和不接菌的对照相比，接菌提高了甘蔗叶片谷胱甘肽合成酶活性和硝酸还原酶活性，也提高了甘蔗叶片硝态氮含量，接种菌株对甘蔗品种ROC22和B8的促生效应优于GT21。 4.在不同的季节春季和秋季种植甘蔗后采用浸法接种三个甘蔗品种，分别在甘蔗的分蘖期、伸长期和成熟期检测nifH在基因水平和成熟期蛋白质水平的表达。在3个甘蔗品种茎和叶片中的表达。结果表明，接菌处理后，不同季节的甘蔗叶片和茎中nifH基因的表达不同，秋季处理甘蔗的nifH基因的表达量高于春季，且在甘蔗的的伸长期nifH基因表达量相对高于成熟期;nifH在蛋白质水平的表达表现为秋季接种处理的甘蔗种nifH蛋白质的表达量要高于春季处理的甘蔗。三个品种间相比，在甘蔗品种ROC22的表达量最高，其次是B8。
甘蔗;nifH基因;基因表达量;固氮菌;促生效应
广西大学
硕士
植物学
杨丽涛
2018
中文
S566.103
74
2018-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）