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根瘤菌噬菌体的侵染导致有效根瘤菌数量明显降低,结瘤量减少,固氮作用减弱,进而引起作物产量明显下降,但目前针对根瘤菌噬菌体的研究还少有报道。本文以基因型差异较大的3株模式根瘤菌菌株(中华苜蓿根瘤菌Sinorhizobium meliloti USDA1002T、中华大豆根瘤菌Sinorhizobium sojae CCBAU05684、慢生型大豆根瘤菌Bradyrhizobium diazoefficiens USDA110)为宿主,采用双层平板培养法从土壤环境中分离根瘤菌噬菌体,利用透射电子显微镜观察噬菌体形态特征并鉴定,测定噬菌体的生物学特性,采用PCR-克隆测序技术、高通量测序、基因组结构分析和比较基因组分析等方法,解析噬菌体遗传基因特征,了解侵染不同根瘤菌宿主的噬菌体的异同,阐明根瘤菌噬菌体与其宿主和豆科植物之间的关系,为研究减少甚至消除根瘤菌噬菌体的生物制剂提供基础数据和理论依据。主要研究结果如下:1.根据噬菌体不同噬菌斑大小,从不同基因型根瘤菌中各分离获得3株噬菌体,其中苜蓿根瘤菌和慢生型根瘤菌的噬菌体为肌尾噬菌体科,中华大豆根瘤菌噬菌体为长尾噬菌体科。2.9株噬菌体的最佳感染复数有明显差异,但均在0.001–1范围内。潜伏期和爆发期时间为:慢生型根瘤菌噬菌体>中华大豆根瘤菌噬菌体>中华苜蓿根瘤菌噬菌体。3.9株噬菌体均在30–40℃有较高活性,并在pH为6–9时均可稳定存活。苜蓿和慢生型根瘤菌噬菌体相比中华大豆根瘤菌噬菌体对紫外光有一定耐受能力,经紫外光照射3min后仍均有较强活性,中华大豆根瘤菌噬菌体经紫外光照射3 min后,存活率降低90%以上,所有噬菌体经紫外光照射12 min后均基本丧失活性;另外,除SSC-2以外,其余8株噬菌体的宿主专一性较强,相同宿主根瘤菌噬菌体之间生物学特性也存在显著差异。4.克隆测序结果显示,获得的3株中华苜蓿根瘤菌噬菌体g23基因株间相似度较高,达到98%–99%。但与可培养的ExoT-,SchizoT-,T-,和PseudoT-evens相似度较低,仅为30%–57%。系统进化分析表明,获得的3株噬菌体不隶属于目前已划分的不同环境噬菌体g23基因的分类类群中。5.针对慢生型根瘤菌噬菌体BDU-3进行高通量全基因组测序,基因组结构分析和比较基因组分析发现,BDU-3基因组属于双链闭合环状噬菌体,全长121,342 bp,GC含量为61.6%。全基因组学比对发现此噬菌体与目前已报道的13株豆科根瘤菌噬菌体相似度均很低;基于该噬菌体四种结构蛋白构建的系统进化分析发现,其末端酶大亚基、主要壳蛋白、底座装配蛋白J和噬菌体尾鞘单体氨基酸序列与报道的噬菌体株相似度均较低,而且主要壳蛋白、底座装配蛋白J和噬菌体尾鞘单体氨基酸序列与3株慢生型菌株(Bradyrhizobium sp.th.b2、Bradyrhizobium elkanii和Bradyrhizobium diazoefficiens)相似度达到74%–84%,其结果说明根瘤菌噬菌体与根瘤菌在长期的进化选择中,可能发生了基因水平移动。