全 文 ：紫云英根瘤菌分子遗传学研究进展＊
张学贤　李阜棣＊＊　曹燕珍　陈华癸
(华中农业大学教育部农业微生物重点实验室 , 武汉 430070)
摘要　总结了紫云英根瘤菌分子遗传学研究进展。这类根瘤菌的寄主范围较窄 , 早先根据互接种族概念将
其定名为 Rhizobium astragali ,后来定名为 Rhizobium huakuii ,最近并入 Mesorhizobium 属。对大量菌株进行的 16S 和
23S rDNA PCR-RFLP分析和代表菌株的部分 16S rDNA 碱基测序 ,揭示了 7个不同基因型 ,表明这类菌具有遗传多
样性 , 可以认为存在不同的种。它们都有质粒 , 数量 1 ～ 5 个 ,因菌株而异 ,可分为不同质粒型 ,共生基因常定位
在最大的一个质粒上 ,即共生质粒。它们的结瘤基因具有独特结构。采用包括 nodA , nodB , nodC , nodD 的苜蓿
根瘤菌突变株进行基因互补 , 从紫云英根瘤菌基因文库中获得了相应的转移接合子。这类根瘤菌的 nodA 与
nodBC 分隔约 22 kb 距离 ,不同于多数根瘤菌 nodABC为一个操纵元的结构。紫云英根瘤菌结瘤基因的这种结构
在 7个基因型的菌株中都是一致的 , 说明结瘤基因的保守性。
关键词　紫云英;根瘤菌;中慢根瘤菌;分子遗传学
中图法分类号　Q 939.11+4;Q 75
　　紫云英(Astragalus sinicus L.)是能形成共生固
氮体系的豆科植物 ,在长江中下游和华南地区广泛
种植 ,主要用作水稻绿肥 ,也是很好的蜜源植物和饲
料。日本 、越南 、朝鲜半岛等国家和地区也有生长 。
陈华癸和徐明光最先在我国分离获得紫云英根瘤菌
有效菌株[ 1] 。在初次栽种紫云英的土壤中 ,接种有
效根瘤菌是种植成败的重要因素 ,多年种植紫云英
的地区接种优良菌株也能促进地上部分增产 。在许
多情况下 ,接种并配合施用磷钾肥可提高青草产量
和植株含氮量。半个世纪以来华中农业大学生物固
氮领域的研究者们对紫云英根瘤菌进行了多方面深
入研究 ,包括大面积接种应用 、生物学 、生态学 、生理
学与遗传学等[ 2] 。遗传学方面的研究从物理和化学
诱变开始 ,继而采用转座子诱变逐渐深入[ 3～ 5] ,由于
新技术的应用 ,研究工作在 90年代取得重大进展 。
下面概述分子遗传学方面的主要研究成果 ,并结合
国内外有关文献进行讨论 。
1　紫云英根瘤菌的分类地位和遗传多
样性
　　紫云英根瘤菌的感染性比较专一 ,寄主范围较
窄。早先根据互接种族概念 ,将其定名为 Rhizobium
astragali
[ 6] 。Chan等研究了从中国南京和日本 Otaki
等地采集的 11 个菌株 , 将它归于 Bradyrhizobium
属[ 7] 。陈文新等对来自湖北和江苏的 9个菌株进行
了数字分类和 DNA-DNA杂交等研究 ,将其定名为
Rhizobium huakuii ,在国际系统细菌学杂志发表[ 8] 。
后来一些学者根据根瘤菌系统发育研究 ,将这个种
并入新建立的 Mesorhizobium 属[ 9] ,种名是华癸中慢
根瘤菌(Mesorhizobium huakuii),这一学名为研究者
普遍采用 。
上述 Chan等和陈文新等研究结果的差别 ,可能
主要是采用的菌株和方法不同 ,且数量不多 ,也与当
时对根瘤菌分类的认识有关。我们近年开展了紫云
英根瘤菌遗传多样性的研究 ,从中国南方 7省 52个
不同地理和生态区域的紫云英根瘤中收集了2 000
多个分离体 ,筛选归并后选出 204 个菌株 , 运用
REP-PCR 、16S 和23S rDNA PCR-RFLP 、碱基测序等方
法研究了它们的遗传多样性。大多数菌株(78.4%)
的16S rDNA基因型都与 Mesorhizobium huakuii 模式
菌 株 CCBAU2609 不 同 。 对 随 机 挑 选
的136菌株进行REP-PCR分析 ,它们在60%相似
收稿日期:2002-10-22
＊国家自然科学基金和欧盟 STD3与 RTD4计划资助项目
＊＊通讯作者
张学贤 ,男 , 1966年生,博士 ,副教授.工作单位:华中农业大学生命科学技术学院 ,武汉 430070
第 22 卷 第 1期
2003 年　2月
华　中　农　业　大　学　学　报
Journal of Huazhong Agricultural University
Vol.22　No.1
Feb.2003 , 77 ～ 83
DOI :10.13300/j.cnki.hnlkxb.2003.01.018
性水平上可分为 27个 REP 群。
选取 12个代表菌株和 16个参比菌株用 9种限
制性酶进行 16S rDNA和 23S rDNA分析 ,全部 28个
供试菌株分为 16种 16S rDNA基因型 。12个代表菌
株中只有 3个菌株同百脉根根瘤菌模式菌株的酶切
图谱类似 ,而与其它菌株均无相似性。这 12个菌株
包括 4 个 16S 和 5 个 23S rDNA PCR-RFLP 基因
型[ 10] ,当将 16S rDNA和 23S rDNA PCR-RFLP 基因型
结合分析时 ,可以将它们分为 7 个不同基因型(表
1)。对 7个不同的 16S 和 23S rDNA类型的代表菌
株 ,还进一步作了 rec A基因和 2个谷氨酰胺合成酶
基因 gln A 与glnB 的系统发育研究。
　　选用不同 16S rDNA基因型的 4个菌株进行部
分16S rDNA碱基测序 ,验证了 REP-PCR和 16S rD-
NA-RFLP 的分析结果[ 10 ,11] 。能够在紫云英上结瘤的
根瘤菌可以分为 2个类群 ,如图 1所示 。96.6%的
菌株归入到优势群中 ,包括已经鉴定的华癸中慢根
瘤菌 ,表明华癸根瘤菌是这一类群的真实代表 。只
有7株菌属于另一类群 ,它们与华癸中慢根瘤菌的
遗传距离很远 ,很显然属于 Mesorhizobium 属中的一
个新种(待命名)。中文名“紫云英根瘤菌”是指从该
寄主植物获得的菌株 ,它不等同于“华
癸根瘤菌” 。
对华癸根瘤菌和百脉根根瘤菌的比较研究表
明 ,部分百脉根根瘤菌 ,包括全基因组序列已经测定
了的MAFF303099菌株 ,应属于 M.huakuii ,而不是
M.loti 。因此我们最近将这一百脉根根瘤菌作为
一个生物型归入到华癸根瘤菌中 ,学名为 Mesorhi-
zobium huakuii bv .loti [ 12] 。这样一来 ,华癸根瘤菌就
包括了能在紫云英和百脉根上结瘤的 2类根瘤菌。
78 　　 华 中 农 业 大 学 学 报 第 22卷　
图 1　根据部分 16S rDNA序列(600 bp)采用 neighbor-joining法构建的系统发育树
Fig.1 　Phylogenic tree constructed from partial 16S rDNA sequences(600 bp)using the neighbor-joining method
2　紫云英根瘤菌的质粒
紫云英根瘤菌的多样性也表现在质粒特征上 ,
不仅在不同地域来源的菌株中显示出来 ,即使局部
来源的菌株也显示出质粒多样性。
2.1　紫云英根瘤菌质粒的多样性
不同菌株的质粒数目和分子量大小可以在凝胶
电泳上显示为不同图谱 ,据此可将根瘤菌分为不同
质粒型。对前述不同地域来源的 100个菌株进行了
质粒检测 ,获得 16种不同质粒图谱(图 2A)[ 13] ,而不
同地域的菌株也可以有相同的质粒图谱 。我们曾在
一块多年种植紫云英的稻田中采集植株 ,收集植物
的全部根瘤来分离根瘤菌 ,纯化和回接试验后得到
154个分离株 。其中100株来自 10株植物的根瘤(A
组),40株来自同一植株的不同根瘤(B组),14株来
自同一植株上的两个根瘤(C组)。所有菌株都含有
质粒 ,1 ～ 5 个 ,因菌株而异 ,分子量为 35 ～ 600 MD ,
或更大 。根据凝胶电泳图谱 ,可将菌株分为不同的
质粒类型 ,其中 A组 8个型(图 2B), B组 6个型 ,同
一根瘤中来的菌株质粒数也非一致。从 A 组取 24
株菌(8个质粒型各选 3株)测定生长代时 ,小于 4 h
的有4株 ,大于 6 h的有7株 ,其它13株在 4 ～ 6 h之
间[ 14 ～ 16] 。
图 2　部分菌株的质粒图谱
Fig.2　Plasmid profiles of part strains
A.不同地域来的菌株 Strains from different geographic areas;B.同一田块来的菌株 Strains f rom the same field
　　在这项研究之前我们曾测定从湖北 、江苏 、福建
分离的22个菌株 ,它们也具有不同质粒特征[ 17] 。
2.2　质粒功能
用高温和吖啶橙分别处理具有 2条大质粒的紫
云英根瘤菌7653R和 S52 菌株 ,获得了表型为不结
瘤(Nod-)和结瘤而不固氮(Nod+ ,Nif -)的突变株 。
同亲本株相比 ,突变株均丢失了一个较大质粒 ,可以
推断菌株 7653R的结瘤基因和菌株 S52的固氮基因
存在于被消除的大质粒上[ 18] 。用含苜蓿根瘤菌 nod
ABC基因的 pSmSL52对 7653R菌株和 7653R-1菌株
79　第 1期 张学贤等:紫云英根瘤菌分子遗传学研究进展 　
(7653R的 Nod-突变株)进行分子杂交 ,显示结瘤基
因存在于被消除的大质粒上[ 19] 。这是紫云英根瘤
菌质粒携带结瘤基因的直接证据。
用紫云英根瘤菌 CH203菌株进行了质粒功能
的进一步研究 。该菌株含有 3条大质粒 ,它们分别
是 pRHa ,97 MD;pRHb , 168 MD;pRHc ,251 MD。经
转管培养 100 次并与寄主结瘤后再分离获得培养
体 ,检测其中 100 个单菌落 ,质粒组成都没有变化 。
采用 Hynes[ 20] 的方法和他赠送的携带 Tn5-sac B 的
质粒进行质粒消除。 sac B 是蔗糖转葡聚糖基因 ,含
此基因的菌株在提高蔗糖浓度(5%～ 7%)的培养基
上不能生长 ,易于检测转移接合子 ,并利于高温(39
℃)培养消除质粒。通过反复诱变和反复消除 ,获得
了含 1条和 2条质粒的5种突变株(图 3),但未能消
除这一菌株的全部质粒 ,也未获得仅含最小 1条质
粒(pRHa)的突变株[ 15] 。
图 3　菌株 CH203及其突变株的质粒图谱
Fig.3　Plasmid profiles of strain CH203 and its mutants
A.CH203;B.CH203-1;C.CH203-2;D.CH203-3;
E.CH203-4;F.CH203-5
用 nodDABC 作探针进行分子杂交 ,最大质粒
pRHc有明显杂交信号 ,而且这一质粒缺失即丧失结
瘤能力 ,可以肯定该质粒为共生质粒。缺失其它质
粒的突变株在表型上有明显变化 。如缺失了质粒
pRHb的菌株 CH203-2和 CH203-4在 TY平板上菌落
粗糙 ,并在 PA 液中出现絮凝状 。表面多糖分析揭
示 ,粗糙型菌落缺少脂多糖 I 。突变株的抗酸能力
均有所下降 。将缺失某质粒的菌株重新导入该质
粒 ,则可以恢复原来的表型[ 16] 。
研究了外源质粒对紫云英根瘤菌的影响 。用紫
云英根瘤菌7653R及其共生质粒缺失突变株7853R-
1作受体 ,导入豌豆根瘤菌质粒 pJB5JI(插入了 Tn5
的共生质粒)。突变株 7653R-1(pJB5JI)获得了在豌
豆上形成无效根瘤的能力 ,而突变株 7653R(pJB5JI)
则不能 。该结果表明 , 菌株的内源共生质粒对
pJB5JI的功能有限制作用 。随着 7653R菌株结瘤因
子(Nod factor)的化学结构测定之后 ,可以很好地解
释上述现象。7653R菌株具有 nodHPQ 基因 ,产生
的结瘤因子含 1个磺酸化的修饰基团[ 21] 。因此 ,转
移接合子 7653R中pJB5JI所产生的豌豆根瘤菌结瘤
因子就会发生磺酸化修饰 ,从而不能被豌豆识别 。
突变株 7653R(pJB5JI)在原寄主紫云英上形成的根
瘤较野生型菌株表现较高固氮酶活性 ,而且植株干
重也较高。这些结果表明 , 2套不同来源的共生基
因之间存在着较为复杂的相互作用[ 22 , 23] 。
3　紫云英根瘤菌的结瘤基因
对紫云英根瘤菌 7653R菌株的结瘤基因进行了
遗传分析 。根据这一菌株的结瘤因子的化学结构类
似于苜蓿根瘤菌的结瘤因子 ,即它们都在还原端 C-
6的O位硫酸化 ,非还原端的 N 位被不饱和脂酰基
链酰化[ 21] ,于是设想它们的结瘤基因可能有较高
DNA同源性 ,因而能采用苜蓿根瘤菌的各种Nod-突
变株进行异源功能互补 ,可以从 7653R菌株的基因
文库中找到其结瘤基因 。使用分别包括 nodA ,
nodB , nodC , nodD 等在内的 7 种突变株逐一杂交 ,
每对杂交的转移接合子都用 200 株苜蓿苗来检测 ,
除 nodFL 外(18%),有效结瘤的比例均高达80%～
97%。从根瘤中分离携带能够互补苜蓿根瘤菌突变
株基因的培养体(也就是含特定基因的 cosmids),进
行限制性分析。根据结果构建了菌株 7653R结瘤区
的物理和遗传图(图 4)[ 24] 。
图中质粒 pHN50是从苜蓿根瘤菌 nodA , nodB ,
nodC和nodD1 , D2 , D3 突变株的 Nod+转移接合子
分离获得的 ,说明 pHN50含有这些基因。用 nodD ,
nodA , nodC 探针进行 Southern 杂交 , 得知 nodC 和
nodD 基因定位在4.2 kb EcoRI片段上 , nodA是在20
kb EcoR片段和 10 kb HindIII 片段上 。于是可以认
为 nodA基因与nodBC基因是分离的 。这种结构不
同于大多数根瘤菌结瘤基因的排列(图 5)。对此我
们还曾有一个间接的证据 ,用包括 nodABC 基因的
质粒作探针从紫云英根瘤菌 7653R菌株基因文库中
选出同源的 25 kb DNA 片段 ,在初步试验中它似乎
有使Nod-菌株恢复结瘤的能力[ 25] 。将携带这一片
段的质粒称之为 pRaZ15 ,尽管经过保存后很稳定 ,
用 nodABC杂交仍为阳性 ,可是后来反复试验都未
80 　　 华 中 农 业 大 学 学 报 第 22卷　
图 4　菌株 7653R结瘤基因区的物理和遗传图
Fig.4　Physical and genetic map of the nodulation gene region of Mesorhizobium sp.strain 7653R
显示恢复突变株结瘤的能力[ 26] 。因此 ,很可能这一
质粒没有包括全部 nodABC 基因 ,因为它们是分隔
的。
质粒 pHN71是从苜蓿根瘤菌 nodFnodL 突变株
的转移接合子分离的 , 它与携带 nodA 的 20 kb
EcoRI片段共有5.0和 0.8 kb EcoRI长度 。用 nodE
探针作Southern杂交 ,显示 5.0 kb片段含有 nodE 同
源物 。质粒 pHN72是从 nodH 突变株的转移接合子
分离的 ,它与携带 nodDBC同源物的pHN50重叠4.2
kb EcoRI 片段。对和 pHN50部分重叠的 pHN72 的
2.8 kb EcoRI 片段进行部分测序 ,得知它含有 nodH
和部分 nodI 同源物。我们对紫云英根瘤菌 7653R
菌株的 nodDBC和nodA基因的碱基进行了测序[ 24] ,
此处不作介绍 。
图 5　几种不一般的根瘤菌结瘤基因图
Fig.5　Unusual nodulation gene maps of some rhizobial strains
　　我们揭示的紫云英根瘤菌结瘤基因的结构是较
独特的。在研究过的多数根瘤菌中 , nodABC构成一
个单独的操纵元 ,在其上游有一个转录方向与之相
反的 nodD 拷贝[ 27] 。已知只有 Rhizobium etli , Meso-
rhizobium loti和Mesorhizobium sp.N33菌株 3个例外 。
Mesorhizobium loti 的nodB 与 nodAC是分隔开的 。在
Rhizobium etli 和Mesorhizobium sp.N33菌株中 nodA
同nodBC分隔开(图 5)。但是这些菌株 nodA , B , C
81　第 1期 张学贤等:紫云英根瘤菌分子遗传学研究进展 　
的转录方向都是相同的 ,而在 Mesorhizobium sp.(紫
云英根瘤菌)7653R菌株中 , nodA 不但与nodBC基因
分隔约22 kb ,且 2个操纵元的转录方向相反 。
4　紫云英根瘤菌结瘤基因的保守性
紫云英根瘤菌结瘤基因 nodA 与nodBC 相分隔
的这种结构系 7653R菌株所特有 ,还是有普遍性 ,亦
或也存在于其它菌株中? 我们设计了特定引物
(DC1和 DC2)来扩增 nodDBC 区段 ,它是 pHN51 的
PstI切割段(图 4)。从上述遗传多样性研究揭示的
7种基因型菌株中选择 24个代表 ,用引物进行 PCR
扩增的结果都是 1条单一的 2.0 kb带 ,与从 7653R
菌株扩增的带相同 ,证明 nodA与nodBC分隔是紫云
英根瘤菌的一般特征 。还对这 24个菌株用 nodA 的
扩增研究提出了旁证 。
对7个不同基因型的紫云英根瘤菌进行了nodA
的PCR扩增 ,并对扩增产物的 2条链都测序 。这 7
个基因型菌株 nodA的碱基序列与 7653R菌株 nodA
的序列相同 ,说明它们是保守的 ,尽管菌株的来源非
常不同[ 24] 。
不同染色体遗传背景的紫云英根瘤菌具有相同
的结瘤基因结构和同样的 nodA碱基序列 ,证明共生
基因的侧向水平转移是根瘤菌多样性形成的重要原
因。根据对结瘤基因的比较研究 ,我们认为这些基
因的转移也可能发生在其它 Mesorhizobium s pp.之
间。共生基因于自然条件下的横向转移已在百脉根
根瘤菌中得到了充分证明[ 28 , 29] 。
本文涉及的数据和讨论详见参考文献。紫云英
根瘤菌是很好的研究材料 ,它在我国广泛栽种 ,植株
小 ,易于操作。在已有的遗传研究基础上 ,可以进行
许多有意义的研究 ,包括基因组和后基因组 、同寄主
相互作用的分子机理 、分类研究和分子生态学等。
华中农业大学参与紫云英根瘤菌研究的前后有
几十人 ,包括许多研究生。在遗传学方面除本文作
者外 ,邹向宏 、郭宪武 、农广 、周俊初 、张忠明和胡福
荣等是各个具体课题的主要工作者和参加者 。
参　考　文　献
1　Chen H K , Shu M K.Notes on the root nodule bacteria of Astragalus si-
nicus L.Soil Sci , 1944 ,58:291～ 293
2　Chen H K , Li F D , Cao Y Z.Characteri sti c , distribution , ecology , and
utilization of Astragalus sinicus-rhizobia symbiosi s.In:Hong K F ed.Ni-
trogen fixation research in China.New York:Springer-Verlag , 1992.39
～ 455
3　曹燕珍 ,李阜棣.紫云英根瘤菌的诱变.微生物学通报 , 1979, 6:
7～ 9
4　李仲贤 ,张春生 ,李阜棣等.紫云英根瘤菌的不结瘤(Nod-)突变.
华中农学院学报 , 1983, 2:1～ 9
5　李阜棣 ,曹燕珍 ,黎若娅等.易位子 Tn5引入紫云英根瘤菌的研
究.华中农学院学报 , 1984 , 3:52～ 54
6　陈华癸.微生物学.北京:高等教育出版社 , 1959
7　Chan C L , Lumpkin T A , Root C S.Characterization of of Bradyrhizobi-
um sp.(Astragalus sinicus L.)using serological agglutination , intrinsic
antibiotic resistance , plasmid visualization and field performance.Plant
and Soil , 1988, 109:58～ 59
8　Chen W X , Li G S , Qi Y L , et al.Rhizobium huakuii sp.nov.isolated
from the root nodules of Astragalus sinicus .Int J Syst Bacteriol , 1991 ,
41:275～ 280
9　Jarvis B DW , van Berkum P , Chen W X , et al.Trnsfer of Rhizobium lo-
ti , Rhizobium huakuii , Rhizobium ciceri , Rhizobium mediterraneum , and
Rhizobium tianshannense to Mesorhizobium gen.nov.Int J Syst Bacteriol ,
1997 ,47:895～ 898
10　Zhang X X , Guo X W , Terefework Z , et al.Genetic diversity among
rhizobial isolates from field-grown Astragalus sinicus of southern China.
Syst Appl Microbiol , 1999, 22:312～ 320
11　郭宪武 .华癸根瘤菌染色体基因和质粒基因群体遗传学比较研
究:[ 博士学位论文] .武汉:华中农业大学 ,1998
12　Turner Sarah L , Zhang Xuexian , Li Fudi , et al.What does a bacterial
genome sequence represent: reassignment of Mesorhizobium loti
MAFF303099 to Mesorhizobium huakuii biovar loti.Microbiology , 2002 ,
148:3330～ 3331
13　Guo X W , Zhang X X , Zhang Z M , et al.Characterization of Astragalus
sinicus rhizobia by restriction fragment length polymorphism analysis of
chromosomal and nodulat ion gene regions.Curr Microbiol , 1999 , 39:358
～ 364
14　邹向宏 ,曹燕珍 ,李阜棣.紫云英根瘤菌天然抗药性和质粒研
究.华中农业大学学报 , 1994 , 13(4):325～ 331
15　邹向宏.紫云英根瘤菌质粒及共生效应研究:[ 博士学位论文] .
武汉:华中农业大学 , 1995
16　Zou X , Li F , Chen H.Characteristics of plasmids in Rhizobium huakuii.
Curr M icrobiol ,1997 , 35:215～ 220
17　王常霖 ,陈金标.紫云英根瘤菌的质粒特征.华中农业大学学报 ,
1988 ,7(1):15～ 21
18　周俊初 , 张忠明 ,黄诚金等.紫云英根瘤菌质粒的研究:II.紫云
英根瘤菌经高温和吖啶橙处理后结瘤和固氮突变株的产生和质
粒的消除.华中农业大学学报 , 1987 , 6(2):156～ 164
19　魏　辉 ,李阜棣.紫云英根瘤菌结瘤基因的定位研究.微生物学
报 , 1990 ,30:330～ 335
20　Hynes M F , , Mcgragor N F.Two plasmids other than the nodulation
plasmid are necessary for formation of nit rogen fixing nodules by Rhizobi-
um leguminosarum .Mol Microbiol ,1990 , 4:407～ 417
21　Yang G P , Debelle P , Savagnac A , et al.St ructure of the Mesorhizobi-
um huakuii and Rhizobium galegae Nod factors:a cluster of phylogeneti-
cal ly related legumes are nodulated by rhizobia producing Nod factorswith
82 　　 华 中 农 业 大 学 学 报 第 22卷　
α,β-unsaturated N-acyl subst itutions.Mol Microbiol , 1999, 34:227～ 237
22　张学贤.异源根瘤菌共生质粒相互作用的研究:[ 博士学位论
文] .武汉:华中农业大学 , 1993
23　Zhang X X , Zhou J C , Zhang Z M , et al.Behavior of plasmid pJB5JI
in Rhizobium huakuii under free-living and symbiotic conditions.Curr
Microbiol , 1995 , 31:97～ 101
24　Zhang X X ,Turner S , Guo X W , et al.The common nodulation genes
of Astragalus sinicus rhizobia are conserved despite chromosomal diversi-
ty.Appl Environ Microbiol , 2000 ,66:2988～ 2995
25　张忠明 ,陈华癸 ,李阜棣等.紫云英根瘤菌基因文库的构建及含
完整结瘤基因的重组质粒 pRaZ15的分离.生物工程学报 , 1991 ,
7:213～ 219
26　农　广.紫云英根瘤菌的共生质粒 、共生基因克隆和早期共生关
系的研究:[ 博士学位论文] .武汉:华中农业大学 , 1994
27　Schlaman H R M , Phi lips D A , Knodorosi E.Genetic organization and
transcriptional regulation of rhizobial nodulat ion genes.In:Spaink H P ,
Kondorosi A , Hooykaas P J J , eds.The Rhizobiaceae.The Nedlands:
Kluwer Academic Publishers , 1998.361～ 386
28　Finan T M.Evolving insights:Symbiosi s islands and horizontal gene
transfer.J Bacteriol , 2002 ,184:2855～ 2856
29　Sullivan J T , Trzebiatowski J C , Cruickshank R W , et al.Comparative
sequence analysis of the symbiosis island of Mesorhizobium loti strain
R7A.J Bacteriol , 2002:184:3086～ 3095
Molecular Genetics of Astragalus sincus Rhizobia
Zhang Xuexian　Li Fudi　Cao Yanzhen　Chen Huakui
(Huazhong Agricultural University , Wuhan 430070 , China)
Abstract　Advances on molecular genetics of Astragalus sinicus rhizobia , which were achieved mainly by re-
searchers in Huazhong Agricultural University , are summarized in this paper.Astragalus sincus rhizobia have very nar-
row host range and they were firstly assigned as Rhizobium astragali according to the ”cross inoculation”concept.They
were also called Bradyrhizoium by some researchers in late 1980s.A new species of Rhizobium huakuii was proposed
for A.sinicus rhizobia by using numerical taxonomy and DNA-DNA hybridization in 1991.It was transferred into the
new established genus Mesorhizobium in 1997.In order to evaluate the genetic diversity of rhizobia associated with A.
sinicus , a great number of strains were isolated and characterized by PCR-RFLP analysis of 16S rDNA , 23S rDNA and
their intergenic spacers(IGS).Results indicated that the A.sinicus rhizobia belongs to two distinct groups.The mi-
nor group contains 7 isolates and could be a new species in Mesorhizobium.Strains generally harbor 1 ～ 5 plasmids and
the symbiotic genes locate on the largest one , pSym.Common nod genes nodD , nodA , nodBC of strain 7653R , were
cloned by functional complementation and subsequent sequence analysis.The nodA was found to be separated from
nodBC by approximately 22 kb and was divergently transcribed.This unique nod gene organization and nodA gene se-
quences are highly conserved among all types of A.sinicus rhizobia.Therefore , the rhizobial genetic diversity was
caused by horizontal gene transfer(HGT).
Key words　Astragalus sinicus , rhizobia , Mesorhizobium , molecular genetics
(责任编辑:张志钰)
83　第 1期 张学贤等:紫云英根瘤菌分子遗传学研究进展