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虫生真菌贵州绿僵菌CQMg135菌株,由本实验室分离得到,保存于中国重庆,重庆大学生命科学学院,该菌株已被研制成真菌杀虫剂用于防止蛴螬等害虫但是,这些真菌被施用到田间后的移动、在土壤中的稳定性和存活时间都尚不清楚。为此,本研究利用农杆菌(菌株AGL-1)遗传转化的转化方法将GFP(绿色荧光蛋白)和eGFP(增强型绿色荧光蛋白)基因转到贵州绿僵菌菌株CQMg135作为标记,并设计了盆栽试验,研究了贵州绿僵菌菌株CQMg135在土壤中的分布及其对植物的影响。研究取得的主要结果如下。
在200μmol/L AS(乙酰丁香酮)存在的条件下,通过将不同浓度的孢子悬浮液与转化子在不同的时期(40 h,48 h,and72 h)共培养进行转化效率的优化。为研究转化子的稳定性,随机选取20个转化子(GFP和eGFP标记的各20个)于非选择性的PDA培养基连续传代5代,然后再转移到含草铵膦(GA)的选择性培养基。结果表明,在随机选取的20个转化子中,19个转化子是稳定遗传的,即转化效率为95%。以转化子的基因组DNA为模板,应用PCR技术扩增出了存在于转化子基因组中的ar-G FP/eG FP-TrpC基因,并且荧光显微镜下显示明显的绿色荧光,而野生型菌株中无此基因的扩增,也没有荧光显示。
选用10头3龄蛴螬幼虫,用含有GFP和eGFP的转化子进行生测实验,对照组为野生型的菌株。在野生型的菌株和改造菌株中幼虫的死亡率为100%,而未处理的对照组幼虫的死亡率为0%,并从蛴螬僵虫分离得到含GFP和eGFP标记的孢子。遗传改造菌株生测结果显示标记基因GFP和eGFP能稳定的在CQMg135菌株内部遗传,而不会影响重组菌株的致病力。
2012年夏天(6月到8月),我们将野生型菌株(WT-CQMg135)以及两种改造菌株(CQMg135 GFP-CQMg135和eGFP-CQMg135)施放到自制的双室盆栽花生植株,对施用不同菌株后植物生长的系列参数进行测定,如:植株高度、根长、苗的干重以及根的干重。研究结果表明,与对照组相比,GFP和eGFP转化菌株以及野生型的CQMg135菌株均能显著地增加花生植株的高度、促进根延生、增加苗干重以及根干重,而根长度的增加以及根干重的增加显著高于植株高度以及苗干重的增加。结果表明,CQMg135具有菌根真菌所具有的功能,能改善植物生长并提高植物对胁迫的耐受性。
同时,采用Real-time PCR技术对改造菌株进行稳定性和田间存活率检验。2个月后重新从花生根际内外土壤分离得到施放菌株的繁殖体,发现最高的繁殖体得率平均出现在用GFP-CQMg135处理的植物,平均1.78×105propagules/g,与起始施放浓度基本相同。直接提取释放改造菌株和野生型菌株土壤的基因组DNA,以Real-time PCR技术检测基因组中Bar基因的相对表达量来检测分析真菌活动以及持续水平,结果显示Bar基因的相对表达量可作为监测土壤中标记真菌活动的一个指标。Bar基因表达检测显示土壤样品01号(收集于施放点远端)表达量最低,04号(粘附于根际的土壤)表达量最高,表明标记菌株能克服两个区室间的人工障碍,定向移动到达花生植株并能成功定植于花生根际。基因的相对表达量提供了标记菌株根际存活力的分子证据,并证明了转基因菌株在农业生态水平上具有长期持续作用的可能性以及其促进植物生长的机制。