全 文 ：植物生理学报 , A ct a P 人yt o p人” 划。 呻阮a s 。` 允 a 19 95 , 2 1 ( 2 ) 门 83一 18 8
质粒 e xo RI 恢复紫云英根瘤菌胞外多糖缺陷型变种有效结
瘤能力
龙北 国 华 征 郭一松 宋鸿遇
(中国科学院上海植物生理研究所 , 上海 2 0 0 0 3 2)
提要 以 pM N Z作为载体 质杜 , 应 用体 内充
隆技术 , 从萦云英根疙 菌胞外多粉 缺陷型变
种 N A 一 1 中 , 分 离到 e x o R ` 质杜 , 该杂合质拉
带有 T n s及共擂 入位点两 侧的 根 疙 菌 D N A
片段 。 ex o IR 质拉能德定地存在于萦云英根瘤
菌中 , 不仅可刘正紫云英根病菌 E xo 一变 种
( dN
y 一 )的胞外 多粉合成缺陷 , 也能恢复该变
种使宿主植物根布结瘤的能 力 。
pM N Z
, 构建到一个带有菌株 107 的 E sP 合
成基 因位点 的 ex oR ` 质粒 , 该质粒不仅能
够恢复 A 类 E xo 一变种的 E sP 合成 , 而且可
恢复其在宿主植物根部结有效瘤的能力 。
材 料 与 方 法
关扭调 : 萦云英根疙菌 , 结 瘤 , 固氮 , 胞外多
掩缺陷型变种 , tR 嵌合质拉
许多野生型根瘤菌能产生大量的胞外
多糖 ( ex 。州 y acs c ha r id e , E sP ) 。胞外多糖缺
陷型 ( E p s 一d e f ie i e n t , E x o 一 ) 变种共生特性
的分析表明 : 胞外多糖在根瘤菌侵染宿主
植物 ,形成有 固氮活性根瘤等过程中发挥
重要作 用 ( e h e n 等 1 9 8 5 , 址 ihg 等 1 9 8 5 ,
L o n g 等 1 9 8 8 , So n d e sr 等 19 8 6 ) 。通过分子
克隆技术 , 分别从首箱根瘤菌和快生型虹
豆根瘤菌中克隆到与胞外多糖合成有关的
基因 ,将这些基因转移至胞外多糖合成缺
陷的变种中 , 不仅可 以恢复变种的胞外多
糖的合成 , 而且可以恢复变种在其宿主植
物上 的共生缺陷 ( B以n f a l v i 等 19 8 3 , C he n
等 19 8 8 , 址吵 等 19 5 5 , R o l f e 等 1 9 5 0 ) ,
这说明根瘤菌的胞外多糖参与有效共生的
建立 。
紫云 英根瘤菌 ( 凡陇勿翻如 咧 ,叼以哪 ) 菌
株 1 07 的 A 类 E~ 变种 ( N d y 一在宿主植物
上产 生小的瘤状突起 , 并 丧失 固氮能 力
( F ix
一
) (龙北 国等 19 9 2 ) 。 我们利用质粒
菌 种和 质粒见表 1 , 根瘤 菌 生 长于
B M M
、
T Y 培养基 ( R o ife 等 一9 8 0 ) 上 , 培养
温度为 28 ℃ ,大肠杆菌生长于 L B 培养基
( R o ir
e 等 1 9 8 0 )上 ,培养温度为 3 7℃ 。
R
一
rP im
e 质粒的 构 建按 照 陈汉 才等
( 19 9 1 )的方法 。
根瘤菌回接于植物根部 ,根瘤切片的
电镜分析按照陈汉才等 ( 19 9 0) 的方法 。
结 果
分离 R 一少 .毗 质较
p M N Z是卡那敏感的 R 68 . 45 的衍生质
粒 。 R 68 . 45 是 一个广宿主 的 、 可 自行转移
的质粒 , 它能整合根瘤菌 内大片段的染色
体或质粒的 D N A 片段 , 形成类似于 lF 的
杂合质粒 , 即 R ` (兔 n加 v i 等 1 9 8 3 , hC e n
等 19 5 5 , N a y u d u 和 R心e 一9 8 7 ) 。对于由转
座子 T sn 的插入 而 产 生的突变株 , 如 以
hT s上 的卡那抗性 作为选择标记 , 利 用
p M N Z
, 可以从变种中分离获得带有 T sn
及 其附近 的根瘤菌 D N A 的 R ` 质粒 ( aB n -
1 9 9一 0 1一 10收到 , 19 9 4一 0 6一 2 6修回 .
中国科学院 “ 八五 ” 重大科研基金资助项目 。



2期 质粒 e x oR `恢复紫云英根瘤菌胞外多糖缺陷型变种有效结瘤能力
一现象最简单的解释是 : 共生缺陷的恢复
是由于根瘤菌 E s P参与的结果 。进一步的
证据来自混合接种实验 (待发表 );将这 3个
E x` 变种分别和共生质粒缺 失的 107 的衍
生菌株 (N d o一E x+ o)混合 , 回接到紫云英植
株上 , 导致 有效根瘤的形成 。 这 表明 N od -
E xo
+ 菌株和 E xo 一变种在共生结瘤的过程
中具有协同效应 。研究表明 : E sP 可能作为
一个被动的保护屏障 , 使根瘤菌免受植物
防卫系统的攻击 ,也可能作为信号物质 , 诱
导植物发生一系列正确的结瘤反应 (陈汉
才 等 19 9 0 , c h e n 等 19 8 8 , H a l v e r s o n 等
1 9 8 6
,
eL ihg 和 s at e e y 19 8 5 ) 。 我们的结果表
明 : E sP 可能以某种作用方式 ,参与有固氮
活性根瘤的形成 。
在根瘤菌体内构建 R 一 rP im e 质粒 , 被
广泛用于根瘤菌遗传学的研究 ( aB fn al vi 等
1 9 5 3
,
e h e n 等 19 8 8 , N a y u d u 等 1 9 5 7 ) 。 已
构建出携带快生型 斑豆根瘤 菌 (C h en 等
1 9 8 8 )或首楷根瘤菌 (助 n f la v i 等 1 9 8 3 ) 胞
外多糖合成基因的 lR 质粒 。 质粒 ex o R ` 的
分子量 明显大于载体 p M N 2( 图 1 ) ,并且能
纠正 E xo 一变种胞外多糖合成缺 陷 (表 2 ) ,
而不能互补其亲本 E xo 一菌株 N A 一 n 的表
型 (表 2 ) , 表明质粒 e x o R ` 带有 T n s及其插
入位点两侧的紫云英根瘤菌 D N A 序列 。
经接合转移得到 E xo + 接合子 ,其 固氮
效率未恢复到正常水平 (表 2 ) , 可能与类菌
体分化成熟 、 固氮基因表达等因素有关 。 因
为 R ` 质粒在菌株 1 07 背景下很稳定 , 可以
排除质粒脱落的影响 。 因此 ,有必要对野生
菌株 1 07 和 E x +o 菌株的 ESP 产量及结构等
方 面作深 入研究 , 以阐 明紫云 英根瘤 菌
EsP 在建立有效共生关系中的生理作用 。
参 考 文 献
龙北国 , 王江海 ,宋鸿遇 。 紫云英根瘤菌胞外多
糖缺失变种及其结瘤性状的变化 。 植物生
理学报 19 9 2 , 1 8 : 2 3 9
陈汉才 ,郁宝麟 ,郭一松等 。 可豆根瘤菌 N G R 2 34
和紫云英根瘤菌 109 感染紫云英的比较研究 。
实验生物学报 1 9 9 0 , 2 3 : 3 8 1
陈汉才 , 龙北国 , 宋鸿遇 . 紫云英根瘤菌胞外多
糖缺陷型变种的分离及遗传分析 。 生物工
程学报 1 9 9 1 , 7 : 12 4
I沁 n f l a v i Z , R a n d h a w a G S , K o n d o r佣 i E 以 以 . C o n -
s t r u c t i o n a n d c h a r a e t e r iaz t i
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P l e m e n扭 t i o n o f t h e se m u 饭n st b y
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b i o t i e n i t r o g e n f i x a t i o n o n t h e P l a n t
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