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豆科植物---根瘤菌的共生固氮体系因其卓越的固氮能力及较强的抗逆性,常作为尾矿地环境修复的先锋植物。在重金属污染土壤中,氮素不足常常成为污染地植被恢复关键限制因子,因此揭示重金属胁迫下根瘤菌与豆科植物的共生关系,提高重金属污染土壤中氮素水平成为植物修复的首要工作。本文以天蓝苜蓿和苜蓿中华根瘤菌CCNWSX0020形成的共生体系为研究对象,对铜胁迫下根瘤菌侵染过程进行了荧光跟踪和显微观察,初步探讨铜对根瘤菌与天蓝苜蓿共生互作的影响;此外,利用qRT-PCR技术,对前期通过RNA-seq方法得到的铜胁迫下共生根中差异表达的364个基因进行验证,并进一步筛选与铜胁迫相关及共生相关的基因。主要结果如下:1.使用绿色荧光质粒标记的根瘤菌侵染天蓝苜蓿,通过荧光显微镜观察,结果显示:低浓度Cu2+(50mg/kg)处理下,铜对根瘤菌的侵染过程无显著差异,中高浓度Cu2+(100、150mg/kg)处理下,根瘤菌的侵染起始时间推迟。对接种后11d天蓝苜蓿根部根毛卷曲、侵染线、根瘤原基数目进行统计,结果显示:低浓度Cu2+(50mg/kg)处理下其数目与对照组比较无明显差异,中高浓度Cu2+(100、150mg/kg)处理下根毛卷曲、侵染线、根瘤原基数目都有明显下降,这表明中高浓度Cu2+直接影响了根瘤菌与天蓝苜蓿的共生互作。根据不同Cu2+浓度处理下根瘤石蜡切片观察显示:低浓度Cu2+(50mg/kg)处理下根瘤内部结构与对照组无明显区别,中高浓度Cu2+(100、150mg/kg)处理下根瘤内部含菌细胞明显减少,且固氮区域明显缩短,衰老区域明显扩大,揭示其根瘤的固氮能力显著下降。2.利用qRT-PCR技术对转录组测序结果进行验证,验证筛选得到137个与铜胁迫相关表达差异较大基因。根据转录组测序结果和BLASTX注释,将其分为10个类群,依次为未知功能基因(24%)、代谢相关基因(23%)、结瘤素基因(13%)、转录因子类(12%)、离子结合蛋白基因(8%)、防御基因(5%)、结构蛋白基因(4%)、能量相关基因(4%)、转运蛋白基因(4%)、激素相关基因(4%)。3.进一步筛选与铜胁迫相关及共生相关的基因,共筛选得到61个表达差异较大基因。根据转录组测序结果和BLASTX注释,将其为9个类群,依次为未知功能基因(25%)、代谢相关基因(23%)、结瘤素基因(23%)、离子结合蛋白基因(10%)、能量相关基因(7%)、激素相关基因(3%)、防御蛋白基因(3%)、结构蛋白基因(3%)、豆血红蛋白基因(3%)。