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根瘤菌分类研究概述

日期:2018-02-07 人气:1880

摘要:根瘤菌是一类革兰氏阴性细菌,其主要特征是能与豆科植物共生固氮,但近年来的研究发现,许多非共生的细菌根据系统发育分析也归属到根瘤菌的范围内,使得根瘤菌既包括了共生固氮的细菌,也包括了非共生固氮的细菌。

目前,已发现的能结瘤固氮的共生根瘤菌包括属于alpha-变形杆菌门的14个属的根瘤菌:土壤杆菌属(Agrobacterium)、异根瘤菌属(Allorhizobium)、 Aminobactor、固氮根瘤菌属(Azorhizobium)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、德沃斯氏菌属(Devosia)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、甲基杆菌属 (Methylobacterium)、微枝形杆菌属(Microvirga)、苍白杆菌属 (Ochrobactrum) 、叶瘤杆菌属 (Phyllobacterium)、根瘤菌属(Rhizobium)、申氏杆菌属(Shinella)和中华根瘤菌属(Sinorhizobium)/剑菌属(Ensifer),以及属于 beta-变形杆菌门的3个属的根瘤菌:伯克氏菌属(Burkholderia)、贪铜菌属(Cupriavidus)和草螺菌属(Herbaspirillum)。在最新的分类体系中,对α-纲内的根瘤菌属进行了重新划分,新增了副根瘤菌属(Pararhizobium)和新根瘤菌属(Neorhizobium)。

根瘤菌物种的准确鉴定是进行根瘤菌生物地理学研究的基础。随着新的根瘤菌资源的不断发现和科学技术的发展,根瘤菌的分类方法从以宿主植物为中心的“互接种族”的传统分类逐步发展到研究“系统发育关系”的现代系统分类。Colwell 等(1970)首次提出多相分类的概念来研究微生物多样性,获取微生物表型、遗传型和系统发育等方面的信息,从而更全面地反映微生物的多样性,同时也从多个角度验证分类结果是否可靠。根瘤菌的表型分群主要通过数值分类、细胞脂肪酸组成分析、全细胞可溶性蛋白电泳以及多位点酶电泳等方法。根瘤菌的遗传分群主要通过基因组指纹图谱分析、特定基因序列分析、DNA-DNA 杂交、G+C mol%及多位点序列分析(MLSA)等方法。

70%的 DNA 同源性值曾是确定细菌之间是否为同一种的“黄金标准”之一。Konstantindis 提出以基因组平均核苷酸一致性(ANI)作为新的细菌种分类标准,多基因序列分析、全基因组序列比较来确定种的分类地位已成为确定根瘤菌基因种的“黄金标准”。虽然全基因组测定方便快速,但还是需要一定的时间分析和注释。Zhang 等采用多基因序列(如 SMc00019-truA-thrA)分析发现,以94%或96%ANI 相似性作为阈值可以很好地区分不同根瘤菌物种,此方法与其他持家基因及全基因组分析结果有很好的一致性。对于1个未知菌株,结合16SrRNA基因序列分析和持家基因ANI比较,就能快速、准确地确定根瘤菌的分类地位。

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