蒙古黃芪(Astragalus mongholicus)和膜莢黃芪(A.membranaceus)是兩種重要的中藥材,統(tǒng)稱為“黃芪”,其藥用成份主要為黃芪多糖,有補(bǔ)氣、抗衰老、提高免疫力的功效。由于黃芪在藥物中的廣泛應(yīng)用,需求量越來(lái)越大,野生黃芪資源逐年匱乏,促使人們轉(zhuǎn)向人工栽培。黃芪可與根瘤菌建立共生固氮關(guān)系,而人工栽培系統(tǒng)中黃芪共生根瘤菌的多樣性尚沒(méi)有系統(tǒng)研究,對(duì)于與黃芪共生的根瘤菌的宿主選擇機(jī)制也不清楚。本論文首次對(duì)我國(guó)人工黃芪栽培區(qū)黃芪的結(jié)瘤固氮情況及黃芪與根瘤菌的共生固氮作用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本研究調(diào)查了不同人工栽培生態(tài)區(qū)的黃芪結(jié)瘤情況,進(jìn)行了根瘤采集和根瘤菌的分離,對(duì)分離到的根瘤菌進(jìn)行了遺傳和共生基因多樣性分析,并對(duì)根瘤菌受土壤環(huán)境和宿主影響下的地理分布情況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,人工栽培黃芪的結(jié)瘤數(shù)隨著施肥量的增加而減少,施肥量多的區(qū)域,根瘤數(shù)量少,根瘤內(nèi)非共生的內(nèi)生菌占多數(shù);施肥量少或不施肥的地方黃芪結(jié)瘤最好,根瘤內(nèi)以可結(jié)瘤固氮的中慢生根瘤菌屬(Mesorhizobium)為優(yōu)勢(shì)菌,以北方中慢生根瘤菌(M.septentrionale)、溫帶中慢生根瘤菌(M.temper...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
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第一章 緒論
    1.1 中國(guó)中藥材黃芪的種植概況
    1.2 固氮作用
        1.2.1 工業(yè)固氮
        1.2.2 大氣固氮
        1.2.3 生物固氮
    1.3 根瘤菌與豆科植物
        1.3.1 根瘤菌的分類
        1.3.2 根瘤菌與豆科植物的識(shí)別
        1.3.3 根瘤的形態(tài)
        1.3.4 膨脹型類菌體和非膨脹型類菌體
        1.3.5 結(jié)瘤相關(guān)的化學(xué)信號(hào)分子
        1.3.6 固氮有效性
    1.4 黃芪的根瘤菌多樣性
        1.4.1 RFLP限制性酶切片段多樣性分析
        1.4.2 Biolog唯一碳源利用
    1.5 基因組學(xué)
        1.5.1 測(cè)序技術(shù)的發(fā)展
        1.5.2 結(jié)構(gòu)基因組學(xué)
        1.5.3 功能基因組學(xué)
        1.5.4 基因組學(xué)技術(shù)在根瘤菌中的應(yīng)用
    1.6 轉(zhuǎn)錄組學(xué)
    1.7 根瘤菌劑的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.7.1 根瘤菌劑的生產(chǎn)
        1.7.2 根瘤菌劑的應(yīng)用
    1.8 本論文研究目的
    1.9 本研究的研究?jī)?nèi)容和意義
    1.10 技術(shù)路線
第二章 地理環(huán)境對(duì)黃芪根瘤菌的物種分布的影響
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料
        2.2.1 根瘤的采集
        2.2.2 培養(yǎng)基配方及化學(xué)試劑
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 根瘤菌的分離純化和保藏
        2.3.2 DNA提取
        2.3.3 16S rDNA基因擴(kuò)增及限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析
        2.3.4 IGS基因擴(kuò)增及限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析
        2.3.5 回接實(shí)驗(yàn)
        2.3.6 代表菌株16S rDNA,持家基因的擴(kuò)增及系統(tǒng)發(fā)育分析
        2.3.7 結(jié)瘤基因nodC和固氮基因nifH的擴(kuò)增及系統(tǒng)發(fā)育分析
        2.3.8 采樣點(diǎn)土壤因子分析
        2.3.9 根瘤菌物種分布于土壤因子相關(guān)性分析
        2.3.10 GenGIS生物地理分布作圖
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 中國(guó)主要黃芪種植生態(tài)區(qū)的根瘤菌樣品菌株分布圖
        2.4.2 16S rDNA限制性內(nèi)切酶RFLP指紋圖譜分析
        2.4.3 16S rDNA與IGS限制性內(nèi)切酶RFLP指紋圖譜合并分析
        2.4.4 16S rDNA序列系統(tǒng)發(fā)育分析
        2.4.5 持家基因序列合并系統(tǒng)發(fā)育分析
        2.4.6 結(jié)瘤基因nodC與固氮基因nifH系統(tǒng)發(fā)育分析
        2.4.7 回接實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        2.4.8 土壤理化性質(zhì)物種多樣性及相關(guān)性分析
        2.4.9 中國(guó)主要黃芪種地地區(qū)根瘤菌多樣性及其與宿主的關(guān)系
第三章 黃芪根瘤內(nèi)生細(xì)菌新種的鑒定
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.1 菌株信息
        3.2.2 培養(yǎng)基配方
        3.2.3 化學(xué)試劑
        3.2.4 參比菌株信息
    3.3 實(shí)驗(yàn)方法
        3.3.1 DNA提取
        3.3.2 16S基因的擴(kuò)增及分析
        3.3.3 持家基因序列擴(kuò)增及合并序列的分析
        3.3.4 結(jié)瘤基因nodC及固氮基因nifH的測(cè)序及序列分析
        3.3.5 全基因組測(cè)序、組裝
        3.3.6 基因預(yù)測(cè)及注釋
        3.3.7 全基因組ANI值計(jì)算及(G+C)含量分析
        3.3.8 脂肪酸成分分析
        3.3.9 唯一C源利用及表型性狀測(cè)定
        3.3.10 BOX指紋圖譜分析
        3.3.11 回接及交叉結(jié)瘤實(shí)驗(yàn)
        3.3.12 代時(shí)測(cè)定
        3.3.13 掃描電鏡觀察
    3.4 結(jié)果與分析
        3.4.1 16S rDNA基因系統(tǒng)發(fā)育分析
        3.4.2 持家基因系統(tǒng)發(fā)育分析
        3.4.3 結(jié)瘤基因nodC和固氮基因nifH的系統(tǒng)發(fā)育分析
        3.4.4 全基因組ANI值計(jì)算
        3.4.5 脂肪酸主成分分析
        3.4.6 唯一碳源利用及其它表型測(cè)定
        3.4.7 BOX指紋圖譜分析
        3.4.8 回接實(shí)驗(yàn)及交叉結(jié)瘤結(jié)果
        3.4.9 代時(shí)測(cè)定
        3.4.10 掃描電鏡結(jié)果
        3.4.11 結(jié)論
第四章 與黃芪特異性共生的根瘤菌全基因組分析
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)材料
    4.3 實(shí)驗(yàn)方法
        4.3.1 全基因組DNA的提取
        4.3.2 全基因組測(cè)序和組裝
        4.3.3 基因預(yù)測(cè)和注釋
        4.3.4 16S rDNA系統(tǒng)發(fā)育分析
        4.3.5 核心基因組、附屬基因組及泛基因組分析
        4.3.6 與宿主選擇性相關(guān)的共生島基因排列
        4.3.7 與黃芪共生的菌株特有基因分析
        4.3.8 山羊豆族共生菌株特有基因數(shù)據(jù)庫(kù)注釋(COG、KEGG、nr)
        4.3.9 山羊豆族共生菌株特有基因蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        4.3.10 黃芪共生根瘤菌nodO基因的普適擴(kuò)增
        4.3.11 nodO基因進(jìn)化分析
        4.3.12 R.yanglingense CCBAU 01603的nodO敲除
        4.3.13 nodO刪除突變體的共生表型驗(yàn)證
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 DNA樣品檢測(cè)
        4.4.2 全基因組序列組裝及預(yù)測(cè)結(jié)果
        4.4.3 16S系統(tǒng)發(fā)育分析
        4.4.4 核心基因家族、泛基因家族分析
        4.4.5 共生基因結(jié)構(gòu)
        4.4.6 與山羊豆族宿主特異性共生的根瘤菌特有基因分布
        4.4.7 nodO通用引物的擴(kuò)增
        4.4.8 nodO基因的系統(tǒng)發(fā)育分析
        4.4.9 nodO刪除突變株共生表型
第五章 黃芪與不同根瘤菌的共生匹配性分析
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
        5.2.1 固氮酶活性測(cè)定
        5.2.2 差異基因分析
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 兩株根瘤菌與黃芪的共生表型比較
        5.3.2 固氮酶活測(cè)定
        5.3.3 根瘤電鏡切片
        5.3.4 CCBAU 01550和CCBAU 45272比較基因組學(xué)分析
        5.3.5 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)拼接及差異表達(dá)基因分析
第六章 高效根瘤菌對(duì)黃芪的促生效果研究
    6.1 緒論
    6.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
        6.2.1 蛭石條件下與黃芪的共生研究
        6.2.2 野外土壤環(huán)境條件下與黃芪的共生研究
        6.2.3 恒山山脈的種植試驗(yàn)
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 蛭石及土壤條件下的接種試驗(yàn)
        6.3.2 大田應(yīng)用中的蘸根移栽接種試驗(yàn)
結(jié)論和展望
附錄
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3915397