中国大豆根瘤菌遗传多样性和系统发育研究

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本研究以自中国7个大豆生产区和9个大豆品种分离的52株大豆根瘤菌为研究对象,并以23个根瘤菌分类的标准菌株为参照,采用表型特征、宿主亲和性试验、16S rDNA PCR-RFLP,16S rDNA全序列分析、16S-23S rDNA IGS PCR-RFLP、RAPD、REP-ERIC PCR和DNA-DNA杂交,系统地研究了我国7个地区大豆根瘤菌的遗传多样性和系统发育。 结果表明:在供试52株根瘤菌中,有29株属于快生型大豆根瘤菌,23株属于慢生型大豆根瘤菌。用IGS PCR-RFLP、RAPD和REP-ERIC PCR揭示了快、慢生型大豆根瘤菌的内部存在着高度的遗传多样性。 依据表型特征的结果能够肯定地将快、慢生型大豆根瘤菌分为两大类群,29株供试快生型大豆根瘤菌均能与CCBAU110有效地分开,并都和USDA205以较高的高源值聚在一起。23株供试慢生大豆根瘤菌也能与USDA76分开,分别与USDA6和USDA110聚在一起。但在快、慢生型大豆根瘤菌内部各菌株之间的差异较小,除慢生菌部分菌株的相似性与地理来源有相关性外,在区分亲缘关系较近的菌株之间的亲缘关系时有一定的局限性。宿主亲和性试验能将所有供试菌分成两种类型:一能在所有宿主植物上结瘤而显示较宽的宿主范围。而另一种只能在部分宿主植物上结瘤而表现较窄的宿主范围。质粒快速检测结果表明:慢生型大豆根瘤菌均不含有质粒,快生型大豆根瘤菌均有1-4个质粒,质粒类型与宿主亲和性也有一定的相关性。 为了从遗传基础上比较供试菌株的多样性和系统发育关系,本研究首先采用16S rDNA PCR-RFLP和全序列分析来确定供试菌在已知根瘤菌种、属中的系统发育位置,结果表明供试29株快生型大豆根瘤菌与中华根瘤菌属S.fredii和S.xinjiangensis都很靠近。供试23株慢生型大豆根瘤菌也位于慢生型根瘤菌属和B.japonicum与B.liaoningensis聚在一块。其中BA1与B.liaoningensis的16s rDNA序列只有2个碱基的差异。 IGS PCR-RFLP、RAPD和REP-ERIC-PCR均能有效地区分快、慢生型大豆根瘤菌,而且都表现了明显的种内多样性、并可据此将他们细分成不同的亚群。就分辨力水平高低而言,RAPD和PEP-ERIC的分辨力较高。IGS PCR-RFLP揭示菌株与宿主植物的相关性,而RAPD和REP-ERIC-PCR则表明菌株与地理来源的关系更为密切。几种分类方法也表现了一定程度的不一致性。这表明在分类研究中多种方法结合使用的必要性。 DNA-DNA杂交试验和以上多种方法的研究结果,本研究建议将29株供试快生型大豆根瘤菌归入费氏中华根瘤菌中,将23株慢生型大豆根瘤菌则归入大豆慢生根瘤菌种中。
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