在根际环境中存在着大量的固氮微生物,这些微生物与植物有着直接的相互作用。植物可产生根分泌物,为联合(内生)的微生物提供丰富的碳源和能量供应。开展非豆科联合固氮微生物研究具有重要理论与实际应用意义。本研究围绕甘蔗根际固氮微生物的分离鉴定、固氮施氏假单胞菌RNA聚合酶p亚基基因rpoB突变对细菌代谢影响,以及固氮菌与宿主互作关键基因的表达特征等三个内容开展工作,研究结果如下：从中国广东省甘蔗田土壤中分离和鉴定了多株固氮菌,这些微生物对于明确中国南方甘蔗地土著固氮微生物的种群并合理开发利用奠定了理论基础。在取样点的甘蔗根际,每克土壤干重,微生物的数量为1.3-2.2×103CFU,甘蔗根部的菌量为每克干重0.1-1.5×103CFUo采用无氮培养基,我们从根际土壤以及表面消毒的甘蔗根部共分离到17株细菌,16S rDNA测序分析表明这些细菌分属于6个属的12个种。这6个属分别是Klebsiella, Burkholderia, Erwinia, Enterobacter, Bacillus和Ralstonia。采用固氮酶结构基因nifH的通用引物进行PCR扩增,结果有7株克雷伯氏菌检测到目的片段,表明其可能具有固氮能力。采用乙炔还原法对上述7株菌进行固氮酶活测定,结果表明7株菌的固氮酶活值介于1.29至29.63纳摩尔C2H4/、时／毫克蛋白。菌株Gp47与标准株Klebsiella pneumoniae strain sctcc295同源性最高,其固氮酶活为29.63+0.3纳摩尔C2H4/小时／毫克蛋白。此外,吲哚乙酸的合成测定表明,编号为Gp10的菌株具有很强的吲哚乙酸合成能力,达到99.0一+7.0微克／毫升,该菌与Klebsiella sp. strain zmmo的16S rDNA同源性最高。大量的研究表明,RNA聚合酶β亚基基因rpoB突变影响微生物代谢。我们通过利福平诱导固氮施氏假单胞菌A1501获得了具有利福平抗性的rpoB自发突变株5株,突变位点分别为Q518R, D521Y, D521V, H531R和I614T。为了研究rpoB突变对物质代谢的影响,我们采用95种碳源对野生型及5株突变株进行了碳源利用能力的测定。某些突变株碳水化合物和氨基酸的利用能力大大增强,表明突变株在营养复杂的环境中保持了很强的适应能力。我们同时测定了rpoB突变对固氮酶活的影响,不同突变株表现出不同的酶活水平。与野生型A1501相比,编号为D521V具有更高的酶活,其它突变株均表现出固氮酶活降低,特别是突变株I614T的酶活仅为野生型的三分之一。表明作为RNA聚合酶全酶的关键组分,RpoB不同位点的氨基酸突变不仅可以影响到菌株的物质利用,也可能通过直接或间接方式影响固氮能力,其是否影响A1501的联合固氮作用需要进一步研究。为了探索联合固氮菌对水稻根分泌物的响应机制,我们选择了参与趋化与定殖过程的20个相关基因进行RT-PCR初步分析。水稻根分泌物诱导1个小时后,相关基因表达发生了快速响应,其中pilK, metE和rpoN的表达分别上调了5.7、6.4和3.4倍,但是fdhE却没有表达；诱导4小时后,pilK, fdhE, metE和rpoN基因的表达分别下调1.9,4.4,0.2和0.8倍。上述结果表明,参与微生物与宿主之间的相互作用的基因表达受到复杂调控系统的控制。