生物技术通报

根际微生物：农业绿色发展中大有作为的植物第二基因组

张瑞福

2020, 36(9): 1-2.

摘要 ( 633 )

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生态进化视角的植物-微生物组互作研究进展

程赛赛, 龚鑫, 薛文凤, 万兵兵, 刘满强, 胡锋

2020, 36(9): 3-13. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0978

摘要 ( 698 )

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植物表面和内部组织中的微生物在植物的生长、发育、适应和多样性中发挥着至关重要的作用。大量研究证实了植物相关微生物组的巨大功能潜力,但尚不清楚植物相关微生物组是如何在植物进化过程中构建的。从植物系统发育、作物驯化中植物-微生物组进化轨迹,以及宿主约束下微生物之间互作进化的研究进展入手,概述了植物及其微生物组的生态适应和进化机制。了解植物-微生物组相互作用的进化驱动因素,有利于恢复植物与微生物原始的有益协作关系,从而达到提高作物养分吸收、产量和品质等高产高效目标。强调未来通过分子生物学和作物基因组学相结合的策略,将是调控植物微生物组以促进农业可持续发展的关键,同时,对植物-微生物组互作的生态进化研究方向进行了展望。

根际化学信号物质与土壤养分转化

陆玉芳, 施卫明

2020, 36(9): 14-24. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0703

摘要 ( 677 )

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土壤微生物驱动了农田生态系统养分循环,而根际化学信号能显著改变土壤微生物组成并影响养分转化,在促进植物生长、抵抗生物和非生物胁迫方面具有重要作用。目前,根际化学信号的研究已从早期植物与菌根真菌和根瘤菌间的信号传导,拓展到与非共生微生物的互作研究,最近有研究发现根际信号物质能塑造根际有益微生物组。重点综述了近年来根际化学信号物质与土壤养分转化方面的国内外研究进展。首先提出了根际化学信号物质的概念,归纳了信号物质类型与功能。进一步讨论了植物-植物、植物-微生物以及微生物-微生物三个生物互作过程中信号物质对氮、磷、铁养分转化的影响,分析了当前研究的不足。最后,对根际化学信号物质未来的研究方向作出展望,强调了化学检测、多组学和重组菌群等技术在根际化学信号物质研究中的重要性。

作物根际微生物组重组构建技术体系探讨

孙雨, 常晶晶, 田春杰

2020, 36(9): 25-30. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0796

摘要 ( 465 )

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作物根际微生物组在作物的生长发育和抵抗逆境胁迫方面扮演着非常重要的角色。根际微生物组的改良、重组及构建对于提高作物抗逆性能具有重要意义。以提高作物抗病能力为例,初步探讨了三种作物根际微生物组重组构建技术体系,分别为土壤菌悬液接种法、作物间作/套种法及土壤记忆法,从理论层面和实际应用方面阐述了技术体系的特点和应用可能,为未来农业可持续发展中根际微生物组的应用提供依据。

根际生防菌群的应用及其防病增效的潜在机制

王卫雄, 沈博, 贾洪柏, 乔俊卿, 牛犇

2020, 36(9): 31-41. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0994

摘要 ( 655 )

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开发与应用根际生防微生物制剂,是一种环境友好的植物病害防控策略。根际生防微生物在寄主植物和土壤中的定殖量不足与抑制病原物生长的效率不高,限制了其防病功能的发挥。目前,相当数量的研究结果证实,根际生防菌群能够改善根际生防微生物的防病效果。综述了应用根际生防菌群防治植物病害的现状与根际生防菌群通过微生物的种间互作调控定殖、抑菌与诱导抗性增强防病效果的潜在机制,讨论了根际生防微生物的生长、生物膜形成、运动性、资源竞争能力以及抑菌化合物的生物合成与根际生防菌群提升防病功能的关系,并对未来根际生防菌群的研究方向及其构建与应用效率的提升策略进行了展望,指出了进一步深化根际生防菌群的增效机制研究应关注的科学问题,强调了通过简化根际微生物组构建根际生防菌群的策略与根际生防菌群和单一生防微生物菌株搭配应用的重要性。

根际促生菌调控植物根系发育的信号与分子机制研究进展

付严松, 李宇聪, 徐志辉, 邵佳慧, 刘云鹏, 宣伟, 张瑞福

2020, 36(9): 42-48. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0997

摘要 ( 747 )

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根际促生菌对植物的生长和健康具有重要作用,是微生物肥料的主要菌种来源,对促进化肥减施增效和农业绿色发展意义重大。根际促生菌主要通过活化根际养分和促进根系发育提高养分的利用效率、促进植物的生长。根际促生菌的定殖能调控植物根系构型（Root System Architecture,RSA）,影响主根的伸长,促进侧根和根毛的发育。根际促生菌一方面分泌各种植物激素直接影响其根系发育,另一方面通过分泌多种信号物质调控植物根系的内源激素途径而影响RSA。根际促生菌种类众多,对根系的影响也复杂多样,为了利用根际促生菌及其代谢物质调控形成不同作物的理想RSA,促进根际养分的吸收利用,仍需系统发掘根际促生菌调控RSA的新型信号物质,深入揭示它们的作用机制,促进根际促生菌在减肥增效和农业绿色发展中的应用。综述了目前已经鉴定的根际促生菌调控RSA的激素和信号,总结了根际促生菌信号物质调控植物RSA的分子机制的研究进展,并对今后的研究提出展望。

丛枝菌根影响植物萜类化合物合成与积累研究进展

谢伟, 郝志鹏, 郭兰萍, 张莘, 张淑彬, 王幼珊, 陈保冬

2020, 36(9): 49-63. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0117

摘要 ( 518 )

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萜类化合物在植物生长及适应环境变化过程中发挥着重要作用,是某些药用植物的主要活性成分。丛枝菌根（AM）真菌是一类能够与大多数陆地植物形成共生关系的土壤真菌,其在促进植物生长及调节植物次生代谢方面具有重要作用,因而对于提高植物,尤其是药用植物萜类活性成分含量具有潜在应用价值。收集整理了2000年-2019年期间发表的相关文献,提取了宿主植物种类、萜类化合物种类、萜类化合物积累部位、AM真菌种类、试验条件及试验处理类型等数据,综合分析了AM真菌影响植物萜类化合物合成与积累的研究进展。从AM真菌调节萜类化合物合成的营养和非营养机制,以及转运和积累等方面阐述了AM真菌影响萜类化合物含量及其机制,并讨论了试验条件、接种方式及环境因子对AM真菌调节植物萜类化合物合成与积累的影响,分析了当前研究不足,并对未来的研究方向作出展望。

芽孢杆菌的耐盐促生机制研究进展

胡玉婕, 朱秀玲, 丁延芹, 杜秉海, 汪城墙

2020, 36(9): 64-74. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0746

摘要 ( 818 )

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土壤盐渍化严重制约着农业的发展,是我国亟待解决的问题之一。芽孢杆菌的抗逆性强并具有优良的耐盐特性,可缓解盐胁迫对植物造成的损伤,从而提高植株的耐盐生长能力。简要概述了芽孢杆菌的基本生物学特性与应用及其相关耐盐基因,并以盐胁迫对植物的影响为切入点,从7个方面综述了芽孢杆菌对植物的耐盐促生机制。另外也讨论了芽孢杆菌研究与应用中存在的一些问题,并展望了其作为植物根际促生细菌与植物、土壤间的相互作用,以期为盐碱地的改良、微生物菌种的应用及农作物促生方面提供理论参考。

植物根际促生菌诱导植物耐盐促生作用机制

潘晶, 黄翠华, 彭飞, 尤全刚, 刘斐耀, 薛娴

2020, 36(9): 75-87. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0511

摘要 ( 853 )

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土壤盐渍化是全球性土地荒漠化的主要表现形式之一。在自然和人类活动的不断干扰下,受盐渍化影响的土地面积不断增加,严重制约着农业发展,威胁着生态安全。植物根际促生菌（PGPR）是指生活在根际土壤或依附于植物根系的有益细菌,它既可提高植物的耐盐性使其适应盐渍生境,又可利用其与宿主植物间的相互作用来改良盐渍化土地。阐述了盐胁迫下PGPR对植物生长的促进作用,并分析了PGPR诱导植物耐盐性的相关机制,最后基于以上讨论对今后的发展趋势进行了展望,旨在服务于盐渍土的改良和盐渍生境的生态恢复与重建。

土壤微生物与烟草青枯病发生关系的研究进展

李俊领, 马晓寒, 张豫丹, 贾玮, 许自成

2020, 36(9): 88-99. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1268

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烟草青枯病是由青枯雷尔氏菌（Ralstonia Solanacearum）引起的细菌性土传病害,严重危害我国烟草的生产。烟草青枯病的发生与土壤微生物的变化密切相关。从土壤理化性质、微生物群落结构、生态网络等方面系统地综述了烟草青枯病与土壤微生物间的关系,并进一步总结了目前生物防治烟草青枯病的相关机制,以期为推进烟草青枯病的生态防治提供参考。

碱胁迫条件下含ACC脱氨酶的根际细菌对大豆生长的影响

梁烨, 何楚婷, 杨悦, 张玉芬, 姜帆

2020, 36(9): 100-108. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0936

摘要 ( 385 )

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碱胁迫导致作物严重减产。接种含ACC脱氨酶的根际细菌能提高植物对多种非生物胁迫的抵御能力,但是关于这类细菌能否提高植物耐碱性的研究却寥寥无几。本实验以含ACC脱氨酶的根际细菌V. paradoxus 5C-2和大豆中黄13为实验材料,探究碱胁迫条件下,接菌对大豆生长状况的影响。研究结果表明40 mmol/L NaCl处理对大豆生长没有影响,但是含40 mmol/L Na⁺的碱性盐（pH值分别为8.12和9.04）处理16 d后,大豆地上部和根系的生物量、侧根总长度、叶绿素含量以及光合效率均明显降低,气孔阻力显著升高。接菌处理后,在每一种处理条件下,大豆地上部和根系的干重均有所增加。尤其在pH值为9.04的条件下,接菌处理后大豆的侧根总长度、叶绿素含量以及最大光合潜能均明显升高,气孔阻力显著下降。这些实验结果表明在高pH值条件下接种根际细菌V.paradoxus 5C-2能缓解碱性盐对大豆的胁迫效应。

马铃薯根际产IAA芽孢杆菌的分离鉴定及促生效果研究

李培根, 要雅倩, 宋吉祥, 王天琪, 周波, 王冰, 林榕姗

2020, 36(9): 109-116. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1203

摘要 ( 528 )

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从黑龙江地区马铃薯根际土壤中分离得到11株具有较好的产IAA能力的芽孢杆菌,其中对产量较高的HL379进行形态学、Biolog以及16S rDNA序列分析鉴定其种属,采用拟南芥促生实验以及马铃薯盆栽实验进行促生功能研究。经鉴定该菌株为阿耶波多氏芽孢杆菌（Bacillus aryabhattai）,IAA产量为47.8 mg/L,经盆栽实验发现,马铃薯株高、鲜重、干重、根长等分别增加了13%、32%、107%、20.8%,马铃薯产量增加38%,对马铃薯的生长具有显著的促进作用。说明HL379在植物促生方面具有一定的应用潜力。

轮作对棉花根际土壤细菌群落的影响

王宏杰, 刘绍东, 刘瑞华, 张思平, 杨君, 庞朝友

2020, 36(9): 117-124. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0685

摘要 ( 430 )

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为分析轮作对棉花根际土壤细菌多样性及群落结构的影响,以棉花为研究对象,花生和谷子为轮作材料,应用IonS5^TMXL高通量测序平台对各处理土壤样品进行16S rDNA测序。结果表明,轮作处理显著提高了棉花的产量：花生-棉花轮作增产32.19%,谷子-棉花轮作增产18.13%。虽然轮作不足以彻底改变棉花根际土壤细菌群落结构,但可以显著增加菌群中拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）的相对丰度,这些有益菌门（属）的富集,抑制了病原菌的活性,导致细菌群落丰富度降低。通过轮作可以影响棉花根际土壤细菌,改善棉花的生存质量,进而提高棉花产量。

尖镰孢黄瓜专化型枯萎病菌拮抗菌的筛选、鉴定及培养条件优化

张美君, 吴庆, 尹翠, 王妮, 马晓庆, 马晓霞, 曹云娥

2020, 36(9): 125-136. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0578

摘要 ( 440 )

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从蚯蚓粪中筛选出一株能抑制尖镰孢黄瓜专化型枯萎病菌的拮抗菌株,并通过优化培养条件以提高抑菌能力。以尖镰孢黄瓜专化型枯萎病菌为供试病原菌,以蚯蚓粪为供试材料,通过平板稀释法和平板对峙法中筛选到一株能较好抑制尖镰孢黄瓜专化型枯萎病菌的菌株WQ-5,通过形态学观察、生理生化特征和16S rRNA序列分析,初步鉴定其种属。通过单因素和响应面分析法对该菌的培养条件进行优化。通过防效试验验证其防效。菌株WQ-5为解淀粉芽孢杆菌,其最适培养条件为果糖 30 g/L,酵母粉18.9 g/L,硫酸镁3 g/L,甘油1 g/L,磷酸氢二钾1.5 g/L,pH 5.8,装液量38.6%,转速240 r/min,接种量5%和温度30℃。优化后对黄瓜枯萎病菌的抑菌直径和抑菌率较优化前分别提高了24.8%和30.39%。防效试验表明,菌株WQ-5使种子发病率降低了20%,发芽率提高了150%,种子的根长、茎长和活力指数显著提高,植株病情指数下降了48.65%,防治效果为51.67%。菌株WQ-5对黄瓜枯萎病菌有较好防效,具有潜在的研究和应用价值。

畜禽粪肥和秸秆还田对玉米根际微生物群落结构的影响

许来鹏, 万鲜花, 孙向丽, 曹艳芳, 李慧, 田亚东, 刘小军, 康相涛, 王彦彬

2020, 36(9): 137-146. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0913

摘要 ( 369 )

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畜禽粪肥和秸秆作为有机物质能够提高土壤微生物丰度和多样性,改善土壤颗粒结构,提高作物产量。以玉米根际微生物为研究对象探索畜禽粪肥和秸秆还田对其群落结构的影响。应用Illumina Miseq技术对两种处理（LM组：畜禽粪肥;SR组：秸秆还田）的玉米根际菌群的16S rDNA的V4-V5可变区进行高通量测序。结果表明：（1）SR组的Shannon指数、Simpson指数、Chao1指数与LM组差异不明显（P>0.05）,二者均具有较高的菌群丰度;（2）在门水平,主要菌门构成相似,厚壁菌门（Firmicutes）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度SR组高于LM组（P<0.01）,变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度LM组高于SR组（P<0.01）;（3）在属水平,主要菌属构成相似,芽胞杆菌属（Bacillus spp.）的相对丰度SR组高于LM组（P<0.01）;（4）根际微生物群落的功能预测分析,其主要富集于碳、氨基酸、辅酶和维生素、萜类和聚酮化合物等物质代谢通路。上述结果显示,在施用畜禽粪肥与秸秆还田条件下,玉米根际微生物群落结构具有相似性,仅部分菌属的占比存在差异,但对玉米产量的影响差异不明显（P>0.05）,表明秸秆连续还田达到施用畜禽粪肥同样的效果。

马尾松根际溶磷细菌Paraburkholderia sp.的筛选、鉴定及溶磷特性研究

吕俊, 潘洪祥, 于存

2020, 36(9): 147-156. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0470

摘要 ( 529 )

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由马尾松根际筛选高效溶磷细菌,为马尾松幼苗的人工培育及微生物菌肥提供菌种资源。利用稀释涂布平板法和钼锑抗比色法从马尾松根际土壤中分离、筛选溶磷细菌,根据形态特征、生理生化及16S rDNA序列分析对菌株进行鉴定;通过检测菌株对4种不同难溶性磷酸盐的溶解量,筛选出较易被溶解的磷酸盐后,探究其在不同条件下对该磷酸盐的溶解特性;通过测定接种菌株的马尾松幼苗生物量、磷素含量以及根际土壤有效磷含量等指标分析其对马尾松幼苗生长的影响。从马尾松根际分离得到一株具有较好溶磷能力的菌株WJ2,该菌株在无机磷液体培养基内培养5 d后,其溶磷量达244.13 mg/L,经综合鉴定该菌株属于伯克霍尔德菌属（Paraburkholderia sp.）。菌株WJ2对4种不同无机磷酸盐的溶解能力依次为Ca₃（PO₄）₂（204.42 mg/L）>AlPO₄（177.70 mg/L）>FePO₄·2H₂O（151.82 mg/L）>CaHPO₄·2H₂O（108.19 mg/L）。Pearson相关分析表明,菌株WJ2对这4种磷酸盐的溶解量与培养液pH值均呈显著负相关关系。该菌株在以乳糖、葡萄糖作为碳源,以尿素、硫酸铵、硝酸铵等作为氮源时对Ca₃（PO₄）₂表现出较强的溶解能力,在C/N为10∶1、NaCl含量为0 g/L、初始pH为8.0的条件下溶磷能力较高。在盆栽试验中,与对照相比,接种菌株WJ2能显著提高马尾松幼苗的苗高、主根长、鲜重,增加量分别为11.74%、45.73%、46.00%。此外,接种菌株WJ2的土壤有效磷含量和植株磷素含量与对照相比也显著增加,增加量分别为18.32%和13.82%。菌株WJ2能够溶解多种难溶性无机磷酸盐,对提高土壤有效磷含量和促进马尾松幼苗生长的效果显著,有望为开发高效微生物磷肥提供种质资源。

苦参根际高效固氮菌的分离及复合菌肥对幼苗的促生效应

雷海英, 赵青松, 杨潇, 王毛毛, 白洁, 孙永琪, 王志军

2020, 36(9): 157-166. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0379

摘要 ( 524 )

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为获得苦参根际促生菌（Plant growth promoting rhizobacteria,PGPR）并明确其促生特性,以促进复合菌肥在苦参育苗基质中的应用。采用平板涂布法从三年生苦参根际土壤中分离根际高效固氮细菌,通过形态特征、生理生化特性及16S rRNA 基因序列进行鉴定,测定其产IAA、溶磷等促生能力及固氮酶活性,筛选出优良菌株进行盆栽苦参苗的促生作用研究。结果分离出了20株苦参根际PGPR 菌,经鉴定分别属于假单胞菌属（Pseudomonas）、芽孢杆菌属（Bacillus）、剑菌属（Ensifer）、节杆菌属（Arthrobacter）以及表皮葡萄球菌属（Staphylococcus）;其中有10株为假单胞菌属和4株芽孢杆菌属菌株;其中芽孢杆菌属菌株NF2-4产IAA能力及溶磷能力（分别为451 mg/L和1.908 mg/L）的综合能力较强,其固氮酶活性为1.24 nmol/（g·h）,选取NF2-4和促生能力较强的假单胞菌属NF1-17作为复合菌肥进行盆栽试验,结果表明：对苦参幼苗的促生长能力大小为复合菌剂 > 菌剂NF2-4 > 菌剂NF1-17 > 对照组。复合发酵菌剂对苦参幼苗表现出的最好的促生效应。

不同地区药用植物两面针根际土壤真菌种群多样性差异分析

张淼, 陈裕凤, 陈龙, 黄飘玲, 韦露玲

2020, 36(9): 167-179. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0667

摘要 ( 396 )

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为了解不同地区两面针植物根际土壤真菌种群多样性差异,以6个不同地区两面针植物根际土壤为研究对象,对土壤真菌ITS1-2进行高通量测序,通过对比分析两面针植物根际土壤真菌的种群多样性差异,并结合冗余分析探讨了环境因素对真菌菌群的影响。研究表明,6个土壤样品真菌种群多样性丰富,但种群结构和物种丰富存在明显差异。子囊菌门（Ascomycota）、未分类菌门（unclassified）、担子菌门（Basidiomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）和罗兹菌门（Rozellomycota）为共有菌门。各样品的优势菌群构成不尽相同,但子囊菌门（Ascomycota）的优势比较明显。真菌种群多样性由高到低的顺序为B3>A3>A2>B2>B1>A1。土壤酸碱度（PH）、有机质含量（ORM）、土壤粘粒（CP）、土壤砂粒（SP）、土壤粉（砂）粒（SSG）等环境因子均对样品的真菌菌群组成和物种丰度有影响,但对各样品的影响程度有差异。

抗旱耐盐菌剂的制备及其对甘草种子萌发的影响

张晓佳, 卢亚军, 张文晋, 张瑜, 崔高畅, 郎多勇, 张新慧

2020, 36(9): 180-193. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0120

摘要 ( 472 )

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制备高效抗逆微生物菌剂并研究其对旱盐胁迫下甘草生长及生理生化特性的影响。采用单因素和正交试验优化短小芽孢杆菌发酵培养基;单因素试验结合Box-Behnken试验优化发酵工艺并获得高效抗逆微生物菌剂;通过水培发芽试验验证其对旱盐胁迫下甘草生长的影响及其机制。结果显示,优化后的发酵培养基为：麦芽糖4.0%,大豆蛋白胨3.0%,KH₂PO₄0.01%,其余为水;优化后的发酵工艺为：发酵时间42 h、发酵温度34.0℃、初始pH 7.00、摇床转速230 r/min接种量2.0%、装液量100 mL/250 mL;接种菌剂后,干旱、盐胁迫下甘草幼苗发芽及生长指标均有不同程度的提高;盐胁迫下接种菌剂显著提高了抗氧化物质谷胱甘肽（Glutathione,GSH）、抗坏血酸（Ascorbate,AsA）及渗透调节物质（可溶性糖、可溶性蛋白）含量;干旱、盐胁迫下接种菌剂显著提高碳氮代谢酶活性,干旱胁迫下硝酸还原酶（Nitrate reductase,NR）活性提高77%,盐胁迫下蔗糖转化酶（Invertase,INV）活性提高445.5%。所得短小芽孢杆菌菌剂通过提高抗氧化物质、渗透调节物质含量及调节碳氮代谢酶活性,提高甘草的抗旱耐盐性,进而促进其生长。

一株青枯菌专性噬菌体的分离及应用效果研究

王孝芳, 侯玉刚, 杨可铭, 王佳宁, 韦中, 徐阳春, 沈其荣

2020, 36(9): 194-201. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0816

摘要 ( 610 )

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土传青枯病是最严重的细菌性病害之一,专性侵染细菌的病毒——噬菌体在青枯病的防控中发挥重要作用。前期研究发现不同地区的青枯菌在遗传型和生理型上呈现高度多态性,但噬菌体宿主专一性强,对来自同一地方的青枯菌的侵染能力较强。拟针对特定地区的病原青枯菌,从原位筛选高效稳定的噬菌体,并探究其抑菌的稳定性。以分离自南京麒麟大棚的一株病原青枯菌为宿主,从同一地区病土中筛选其专性噬菌体;并从中筛选出一株抑菌能力最强的噬菌体NJ-P3,室内检测了其基础生物学特性、稳定性和最佳保存方式,盆栽试验探究其最佳应用方式。噬菌体NJ-P3属于裂解性短尾噬菌体,基因组中含有特殊的蛋白可能与其强裂解性相关;抗逆性强,能够耐受50℃高温、4-10的pH、紫外线80 min的照射;在SM缓冲液中低温保存效果稳定,常温条件可短期保存;盆栽试验结果表明与传统灌根法相比,茎部注射方式接种噬菌体NJ-P3应用效果更好,对土传青枯病的防控效果提高了37.5%。从原位筛选到一株高效稳定的青枯菌专性噬菌体,系统地研究了其最佳保存条件和应用方式,为建立青枯菌噬菌体资源库防控土传病害的广泛应用奠定理论基础。

解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens T-6的分离鉴定及抗病促生潜力

要雅倩, 成娜娜, 李培根, 卢毅, 王彦刚, 林榕姗, 周波, 王冰

2020, 36(9): 202-210. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0847

摘要 ( 427 )

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从江苏泗洪桃园发病土壤中筛选出一株对桃树根腐病有拮抗效果且抗菌范围较广泛的芽胞杆菌菌株T-6,经形态学、Biolog生理生化、16S rDNA序列与特异性PCR分析鉴定后,确定该生防菌株为解淀粉芽胞杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。抑菌物质酶活、促生性能测定试验表明,该菌株具备产蛋白酶、几丁质酶与溶磷、解磷和解钾的能力。盆栽试验中,T-6处理组番茄幼苗干重、根总长与叶绿素比CK组分别提高31.81%、50.79%、35.11%,防效可达54.69%。菌株T-6在生物防治桃树根腐病等土传病害方面具有较大应用潜力。

羊肚菌菌丝体对土壤酶活性的影响

魏晶晶, 张浩然, 王志鸽, 王慧春

2020, 36(9): 211-217. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0090

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探究羊肚菌菌丝体对土壤酶活性的影响。通过单因素和正交试验,采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定羊肚菌菌丝体对土样中蔗糖酶和淀粉酶活性的影响。结果显示,菌土影响土壤蔗糖酶活性最佳条件为温度28℃,时间3 d,菌丝体添加量为1∶5,土壤蔗糖酶活性增加为对照组的12倍;土壤淀粉酶活性的最佳条件为时间7 d,菌丝体添加量1∶5,温度28℃,土壤淀粉酶活性增加为对照组的18倍。在短期内羊肚菌菌丝体能提高土壤中蔗糖酶和淀粉酶活性,对改良土壤具有重要意义。

滇牡丹种子实时荧光定量PCR分析中内参基因的筛选与验证

潘沫晗, 陆添权, 田波

2020, 36(9): 218-226. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1208

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通过实时荧光定量PCR（Real-time quantitative PCR,RT-qPCR）分析滇牡丹（Paeonia delavayi）不同发育时期的种子中内参基因的表达稳定性,筛选出滇牡丹种子成熟过程中最稳定的内参基因。利用实时荧光定量PCR技术,分析8个传统内参基因GAPC、PEPC、CYC、ACT、EF2α、TUB、ACP1和RPL1在滇牡丹种子不同发育时期的表达差异情况,利用3个分析软件GeNorm、Norm Finder 和BestKeeper分别评价上述内参基因在滇牡丹不同发育阶段的种子中的表达稳定性。荧光定量及软件分析结果显示,8个内参基因的稳定性各异,表达最为稳定的内参基因是CYC和EF2α,表达最不稳定的内参基因是ACT。对滇牡丹油脂代谢合成途径中部分相关基因进行RT-qPCR分析,得到了相同的表达趋势,验证了CYC和EF2α适合作为内参基因。得到了两个最适用于滇牡丹种子的内参基因CYC和EF2α。

香菇草酰乙酸水解酶基因LeOAH1克隆及表达分析

段应策, 胡姿仪, 杨帆, 李金涛, 邬向丽, 张瑞颖

2020, 36(9): 227-234. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1246

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草酰乙酸水解酶（Oxaloacetate acetylhydrolase/Oxaloacetate hydrolase）是香菇（Lentinula edodes）中草酸合成的关键性酶,克隆香菇LeOAH1,并分析其在香菇体内与体外的表达情况,旨为研究香菇LeOAH1的功能奠定基础。从香菇L808中克隆LeOAH1,并进行生物信息学分析,采用 RT-PCR 和高效液相技术检测 LeOAH1在不同pH条件下香菇菌丝内的表达情况和草酸含量。此外,构建了重组原核表达载体 pET28a-oah1,在大肠杆菌中进行体外表达。基因克隆结果表明,该基因的gDNA长度为1 906 bp,cDNA长度为 1 356 bp,编码氨基酸数量为451个,蛋白分子质量约为48.9 kD,等电点为 6.80。生物信息学分析表明：该酶为不稳定的疏水性蛋白,具有α-螺旋（40.08%）、无规则卷曲（34.59%）、延伸链（17.52%）、β-折叠（7.10%）4种二级结构;亚细胞定位在细胞质中;序列比对的结果显示该酶有保守结构域;系统发育树分析该蛋白,与日本香菇OAH的相似度最高,同源性为82%;其次是灰光柄菇,同源性为64%。RT-PCR、HPLC的结果显示：在不同pH条件下,随着pH增加,LeOAH1基因表达量增加,香菇草酸分泌量也随之增加。而大肠杆菌中诱导表达的蛋白分子量符合预测结果。初步明确了香菇草酰乙酸水解酶的基因特性以及表达规律,以及与草酸分泌的关系。

生长抑素和耐热木聚糖酶的融合表达及性质研究

黄坤龙, 苏小运, 姚斌

2020, 36(9): 235-243. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0079

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旨在获得具有抗原性和免疫原性的融合蛋白CbXyn10C-SS,并对其进行高效表达和酶学性质分析。生长抑素（Somatostatin,SS）从多途径阻碍饲料转化效率和动物生长,使用SS免疫动物可避免其抑制作用。然而SS免疫的研究多以DNA疫苗为载体,少见重组功能性SS蛋白的高效制备方法。木聚糖酶提高饲料转化率并在饲料中广泛应用,且微生物法发酵制备重组木聚糖酶技术已经非常成熟。将SS基因连接在细菌Caldicellulosiruptor bescii来源的耐热木聚糖酶基因CbXyn10C的3'端进行融合表达。融合蛋白CbXyn10C-SS具有抗原性和免疫原性,且该蛋白的理化性质和催化常数与CbXyn10C非常相似,具高度的热稳定性和较强的催化性能,适合饲料制粒。成功高效表达了能同时作为饲用木聚糖酶和生长抑素抗原的融合蛋白CbXyn10C-SS。

基于转录组测序的奶牛产奶性状重要功能基因挖掘

陈一丹, 张昱, 杨洁, 张勤, 姜力

2020, 36(9): 244-252. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0255

摘要 ( 545 )

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挖掘奶牛产奶性状功能基因和重要遗传变异历来是我国奶牛分子育种的关键。本研究分别采集高产奶牛和低产奶牛泌乳期的血液组织,利用转录组测序进行高低产组差异表达基因分析、遗传变异的检测和功能注释。基因表达分析结果显示,在两组间共检测到431个差异表达基因,这些基因富集在代谢过程、激素调节、细胞迁移、免疫等生物学过程。研究同时检测到373 049个SNPs和42 273个Indels,其中75 363个是新发现的遗传变异。将遗传变异在高低产组中的等位基因频率分布情况与基因表达分析结果进行整合分析,最终筛选出12个影响奶牛产奶性状的重要候选基因：ASS1、CKB、GGT1、MGAM、SDSL、HP、LTF、MMP9、UPP1、DEFB4A、PGLYRP1、MS4A8和14个位于这些基因内的重要遗传变异。

CRISPR/Cas9构建srtA基因敲除的金黄色葡萄球菌

蒋成辉, 曾巧英, 王萌, 潘阳阳, 刘旭明, 尚天甜

2020, 36(9): 253-265. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0195

摘要 ( 649 )

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利用CRISPR/Cas9技术构建耐甲氧西林金黄色葡萄球菌USA300的srtA基因缺失株及回补株,分析其对菌株毒力的影响。设计3对srtA基因sgRNA,以pCasSA为载体,构建pCasSA-sgRNA质粒。经缺陷型金黄色葡萄球菌RN4220菌株修饰后,转入USA300中,检测pCasSA-sgRNA质粒的切割效率。扩增并融合srtA基因左右同源臂并将其插入pCasSA-sgRNA质粒中,构建敲除质粒pCasSA-sgRNA-srtA。敲除质粒经修饰,转入USA300中,筛选并鉴定获得srtA基因缺失株。比较分析srtA基因缺失后对USA300菌株生长,小鼠存活率、器官载菌量及其肾脏组织病理学变化差异。同时,以pLI50质粒为载体,构建回补质粒pLI50-srtA及回补株,验证不同菌株表型是否存在差异。经氯霉素筛选,获得2个基因缺失株。与野生型菌株相比,srtA基因缺失后不影响USA300菌株的生长,但显著降低感染小鼠的死亡率,心脏、肾脏载菌量及肾脏组织病变程度。经srtA基因回补后其功能得以恢复。成功建立耐甲氧西林金黄色葡萄球菌USA300菌株srtA基因缺失株和回补株基因编辑方法。

GoldenBraid酶切连接反应体系的优化

徐美慧, 张耀杰, 唐克轩, 苗志奇

2020, 36(9): 266-274. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0161

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旨在获得更为高效稳定的GoldenBraid（GB）酶切连接组装反应体系。通过优化GB反应中酶切时间、缓冲体系、限制性内切酶和底物配伍来提高有效克隆的效率,确定最佳反应体系。结果显示,4 min酶切时间,1 μL FastDigest Buffer（10×）缓冲体系,1 mmol/L ATP,0.5 μL FastDigest Esp3I 或FastDigest Eco31I,元件供体载体与受体载体的摩尔比3∶1时,有效克隆比例接近99%,是优化前（BsmBI 8%、BsaI 23%）的4倍以上,此时酶切连接效率接近100%。与原始方案相比,通过体系的优化,可以在更少内切酶用量（原方案为1 μL）的情况下,显著提高有效克隆比例,表明本方法能提高GB系统的酶切连接效率和实用性。

2020, 36(9): 267-267.

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