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根瘤菌屬五個新種的多相分類研究

發(fā)布時間:2020-04-12 06:46
【摘要】:根瘤菌是豆科作物、牧草、樹種生長最重要的共生伙伴之一,它通過共生固氮作用為豆科植物提供氮素營養(yǎng),從而促進(jìn)植物生長和作物增產(chǎn)。充分利用這種共生固氮體系,對農(nóng)牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。菜豆是豆科作物中重要的引進(jìn)作物之一,前期通過對226株菜豆根瘤菌進(jìn)行多樣性和比較基因組學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)在中國大面積種植后,與菜豆建立起共生固氮關(guān)系的根瘤菌類群增多,其中7株菌與已發(fā)現(xiàn)的類群不同,屬于潛在新種。本研究采用結(jié)合系統(tǒng)發(fā)育分析、基因組分析、表型和生理生化研究、化學(xué)成分鑒定等的多相分類方法,對這7株菌進(jìn)行系統(tǒng)研究,以確定它們的分類地位并命名,研究結(jié)果如下:16S rRNA基因序列分析結(jié)果顯示,7株菌都屬于Rhizobium屬。持家基因atpD、glnⅡ、recA以及串聯(lián)序列(atpD-glnⅡ-recA)系統(tǒng)發(fā)育樹顯示,這7株菌形成5個進(jìn)化分支,彼此相互獨立且明顯區(qū)別于Rhizobium屬各已知種。Rhizobium屬相關(guān)模式株與這5個類群之間的串聯(lián)序列相似性為89.7~95.3%,均低于96%,表明這7株菌為潛在的5個Rhizobium屬新種,其中菌株C5和C16代表同一個新種,菌株M10和M1代表同一個新種,菌株L9、L18和L43則各自代表一個新種。與持家基因分析結(jié)果不同,共生基因nodC和nifH的系統(tǒng)發(fā)育樹形成的分支與菌株宿主植物具有對應(yīng)的關(guān)系,與其分類地位無關(guān)。基于菌株全基因組序列的ANI和dDDH計算發(fā)現(xiàn),5個新種代表菌株與Rhizobium屬模式株之間ANI的范圍為87.66~94.15%,dDDH的范圍為31.8~54.5%,均低于閾值(95%和70%);使用UBCG構(gòu)建供試菌株與模式菌株92個核心基因的系統(tǒng)發(fā)育樹發(fā)現(xiàn),UBCG樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與串聯(lián)序列系統(tǒng)發(fā)育樹中的相似,進(jìn)一步證實了這些菌株為新種。5個新種基因組的GC含量均在61%左右,在Rhizobium屬菌株GC含量范圍內(nèi)(57~66%)。對5個新種菌株進(jìn)行了包括形態(tài)特征與培養(yǎng)特征觀察、生理生化測定、交叉結(jié)瘤測試以及脂肪酸組分等一系列研究,發(fā)現(xiàn)它們形態(tài)及培養(yǎng)特征相似,但在一些生理生化特征如抗生素耐藥性、碳源利用、酶活性等方面存在差異;交叉結(jié)瘤測試結(jié)果表明,這些新種僅能夠與原宿主菜豆以及大豆有效共生結(jié)瘤,結(jié)瘤范圍較窄;脂肪酸組成類似于Rhizobium屬其他菌株,其中C_(18:0)和Summed Feature 8為共同主要脂肪酸,在其他脂肪酸組成及比例方面,各菌株之間存在差異。綜上,本論文確定了Rhizobium屬內(nèi)5個新種,暫命名為:Rhizobium leguminoides,模式菌株為L43~T;Rhizobium phaseoloides,模式菌株為L18~T;Rhizobium etloides,模式菌株為L9~T;Rhizobium mazuyanense,模式菌株為M10~T;Rhizobium chutanense,模式菌株為C5~T(已發(fā)表)。研究不僅豐富了根瘤菌資源庫,也為豆科植物接種根瘤菌提供更充足的種質(zhì)資源。
【圖文】:

最大似然,16SrRNA基因,自展


17圖 2-1 基于 16S rRNA 基因(1,289 bp)構(gòu)建的最大似然樹。粗體表示本研究中的供試菌株,只顯示 60%以上的自展值(重復(fù) 1,000 次計算)Figure 2-1 Maximum likelihood phylogenetic tree based on 16S rRNA gene sequences (1,289 bp)Test strains in this study were labeled in bold. Bootstrap values ≥ 60 % are indicated on the branches.

最大似然,基因,自展


18圖 2-2 基于 atpD 基因(408 bp)構(gòu)建的最大似然樹。粗體表示本研究中的供試菌株,,只顯示 50%以上的自展值(重復(fù) 1,000 次計算)。Figure 2-2 Maximum likelihood phylogenetic tree based on concatenated atpD gene sequences (408bp). Test strains in this study were labeled in bold. Bootstrap values ≥ 50 % are indicated on the branches.
【學(xué)位授予單位】:西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2019
【分類號】:Q939.114

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本文編號:2624408

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