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大豆根瘤菌是共生固氮微生物中的一类,与宿主植物形成共生固氮体系后进行生物固氮,为宿主植物提供生长所必需的氮元素。在根瘤菌中,结瘤基因在根瘤菌与植物形成互利共生关系的过程中起到重要的作用。结瘤基因从功能上可分为调节基因和结构基因两大类,其中,nodD基因是根瘤菌共生结瘤过程中重要的调节基因,其编码的NodD蛋白调节其它nod结构基因表达,合成结瘤因子(nodulation factor)。由于nodD基因是编码结瘤因子的调节基因,在结瘤过程中具有重要作用,现有根瘤菌结瘤能力较低,因此,将其转入根瘤菌中,提高其在根瘤菌中的拷贝数,为进一步研究nodD基因对根瘤菌结瘤能力的影响奠定基础。本研究以快生型大豆根瘤菌(Sinorhizobium fredii)15067的基因组DNA作为模板,采用同源序列克隆法,PCR获得结瘤基因nodD的编码区序列,生物信息学分析表明,该基因序列与Sinorhizobium fredii(费氏中华根瘤菌)和R.japonicum(大豆根瘤菌)的nodDl基因的序列相似性高达98%,与Rhizobium fredii(中华根瘤菌)的nodD基因的序列相似性高达98%,可以认定该基因为快生型大豆根瘤菌15067中nodD基因,其最长读码框编码321个氨基酸,位于6-971nt。将nodD基因分别连到lac启动子和kan(卡那霉素抗性基因)的启动子下游,结合DNA重组技术,利用luxAB基因标记的质粒载体pTR102作为基础载体,成功构建了表达载体pTR-Plac-nodD和pTR-Pkan-nodD,采用三亲本杂交的方式,将构建的表达载体别转化快生型大豆根瘤菌15067和土著大豆根瘤菌,成功构建出4个转基因工程菌株为SF (pTR-Plac-nodD)、SF (pTR-Pkan-nodD)、SFH (pTR-Plac-nodD)、SFH (pTR-Pkan-nodD)。通过盆栽试验,经显著性测验,结果表明：分别与快生型大豆根瘤菌15067和SF(pTR102)相比,转基因工程菌株SF(pTR-Plac-nodD)和SF(pTR-Pkan-nodD)在株高,干重和产量方面差异不显著,在根瘤数方面差异极显著,根瘤数增加均约23.73%,两株转基因工程菌株的结瘤能力均高于快生型大豆根瘤菌15067；转基因工程菌株SFH (pTR-Plac-nodD)和SFH (pTR-Pkan-nodD)分别与土著大豆根瘤菌和SFH (pTR102)相比,在株高、根瘤数和大豆产量等方面差异极显著,与接种土著大豆根瘤菌的大豆植株相比,接种转基因工程菌株SFH (pTR-Plac-nodD)和SFH (pTR-Pkan-nodD)的大豆植株所结的根瘤数分别增加约23.73%,22.03%,大豆产量分别提高约4.88%,5.32%,两株转基因工程菌株的结瘤能力均高于土著大豆根瘤菌。lac启动子与kan基因的启动子控制表达的nodD基因对快生型大豆根瘤菌15067和土著大豆根瘤菌结瘤能力的影响差异均不显著。质粒的稳定性检测结果表明：自生条件下,重组质粒pTR-Pkan-nodD和pTR-Plac-nodD的保持率分别为100%,两种载体均能在快生型大豆根瘤菌15067和土著大豆根瘤菌中稳定存在；共生条件下,接种转基因工程菌的供试大豆根瘤发光活性检测结果分别为100%,重组载体pTR-Pkan-nodD和pTR-Plac-nodD均能在快生型大豆根瘤菌15067和土著大豆根瘤菌中稳定遗传。