根瘤菌分类系统
大豆根瘤菌的筛选及分离鉴定
大豆根瘤菌的筛选及分子鉴定韩孝强（天津农学院农学系）1 前言根瘤菌是可以与豆科植物共生形成根瘤，将空气中的氮还原成氨，提供植物营养并能促使植物异常增生的一类革兰氏阴性菌。
如根瘤菌属和慢性根瘤菌属都能从豆科植物根毛侵入根内形成根瘤，并在根瘤内成为分枝的多态细胞，称为类菌体[1]。
常制成细菌制剂即一种生物肥料在田间施用，作为作物或牧草增产的一种手段。
美国、澳大利亚、新西兰、日本、意大利、奥地利、加拿大、法国、荷兰、芬兰、泰国、韩国、印度及非洲的一些国家，至少有70多个国家研究、生产和应用豆科根瘤菌，不仅面积不断扩大，而且应用的豆科植物种类也日益繁多。
在美国、巴西等大豆种植的主要国家，根瘤菌接种率达到95%以上[2]。
世界各国一直在研究与豆科作物及其品种相匹配的优良根瘤菌生产用菌株，根瘤菌剂产品在稳步提高[3]。
我国微生物肥料的研究始于20世纪40年代，其研究与应用已有几十年的历史，在我国的农业生产中起了非常重要的作用。
最早研究应用的是根瘤菌制剂，代表和奠基人有张宪武先生、陈华癸院士和樊庆笙先生等[4]。
众所周知，大豆是富含蛋白质的一种作物，构成蛋白质的主要元素就是氮，而空气有80%都是由氮气组成的，根瘤菌正是利用了这种最廉价的原料来满足了大豆生长过程中氮元素的需要[5]。
而且根瘤菌产生的氨态氮没有环境污染，吸收率相当高，使用过程中没有氮流失，而人工施用化学氮肥流失率往往大于50%，且氮肥为产酸肥料，施用后会造成土壤酸化问题[6]。
因此使用了根瘤菌后可以不施或大量减少化学氮肥的用量，在显著提高亩产量的同时还能减少因使用化肥对土壤结构造成的破坏和对水源的污染，节省能源、改良土壤、实现可持续发展的目标[7]。
传统的微生物系统分类是根据菌落的形态特征和生理生化特性，对菌种进行纯培养分离，然后从形态学、生理生化反应特征以及免疫学特性加以鉴定[8]。
但近几十年来，随着分子遗传学和分子生物学技术的迅速发展，给传统微生物分类鉴定带来了巨大的革新，许多新技术和方法在微生物分类中己得到广泛应用，使微生物分类鉴定从一般表型特征的鉴定，深化到遗传特性的鉴定[9]。
根瘤菌科
瘤菌科根瘤菌科（Rhizobiaceae）细菌的1科。
它是促使植物异常增生的一类革兰氏染色阴性需氧杆菌。
正常细胞以鞭毛运动，无芽孢。
可利用多种碳水化合物，并产生相当量的胞外粘液。
DNA中的G＋C克分子含量为57～65％。
根瘤菌科是H．J．康思于1936年建立的。
经过70年代和80年代初的研究，本科的变化较大，现包括4属10种，但其中的放射土壤杆菌不能引起植物异常增生。
根瘤菌属和慢生根瘤菌属两属细菌都能从豆科植物根毛侵入根内形成根瘤，并在根瘤内成为分枝的多态细胞，称为类菌体。
类菌体在根瘤内不生长繁殖，却能与豆科植物共生固氮，对豆科植物生长有良好作用。
这两属细菌的表现性状极相似，只是根瘤菌属的细菌在酵母膏、甘露醇、无机盐琼脂上生长快，3～5天的菌落直径可达2～4毫米；在含碳水化合物的培养基上产酸。
慢生根瘤菌属的细菌却与之相反，菌落生长甚慢，5～7天其直径还不足1毫米，在含碳水化合物的培养基上不产酸，反而呈碱性。
根瘤菌属是于1889年由B．弗兰克建立的，它包括3种：豌豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌和百脉根瘤菌。
慢生根瘤菌属是D．C．乔丹于1982年从根瘤菌属中分化出来的，属内暂有一种，即曾经称为大豆根瘤菌的大豆慢生根瘤菌。
上述两属细菌时常制成细菌制剂在田间施用，作为作物或牧草增产的一种手段（见固氮微生物）。
土壤杆菌属1942年由H．J．康恩建立。
其性状与前述两属的根瘤细菌颇相似，但不能在豆科植物根上形成能共生固氮的根瘤。
本属细菌能够通过外伤入侵多种双子叶植物和裸子植物，致使植物细胞转化为异常增生的肿瘤细胞，产生根癌、毛根和杆瘿等病状。
土镶杆菌属内各个种诱发根癌的能力与其所特有的Ti质粒有关。
本属细菌为土传性植物病原菌。
叶杆菌属1984年D．H．克内泽尔发表的1属细菌。
其表现性状与前述3属相近，特点是在紫金牛科和茜草科中某些热带种的叶片上形成共生叶瘤。
细菌在叶瘤内也呈多态，但是否能共生固氮还没能断定。
共有两个种：紫金牛叶杆菌和茜草叶杆菌。
利用16s rdna序列对十株根瘤菌系统发育的研究
利用16S rDNA序列对十株根瘤菌系统发育的研究 辛如1 张惠文2 李新宇2 寇巍1*刘宏生1(1 辽宁大学生命科学系 沈阳，1100362 中国科学院沈阳应用生态研究所 沈阳，110016）E-mail: liuhongsheng@摘要：为了确定本所保存的部分根瘤菌的种属地位，我们从中选出10株菌株，对其16S rDNA 进行扩增并测序，利用分子生物学软件对序列进行分析，得到根瘤菌系统发育树状图，对比相应的生理生化结果，重新定位了它们在根瘤菌系统发育中的种属地位，将生物信息学应用用于根瘤菌的种属命名具有重要的科学意义。
关键词：根瘤菌，16S rDNA，系统发育1．前言随着分子生物学的发展，根瘤菌的分类研究也取得很大进展，包括依据基因序列分析（16SrRNA，质粒基因等），基因组结构分析，基因组序列分析的系统发育分类方法等[1,2]，新分类方法的应用促进了根瘤菌新分类群的不断发现，也使根瘤菌的分类渐趋科学合理。
各种分类方法互相验证,共同构成多相分类体系，即首先采用依据表型特征和遗传特征的分类方法进行根瘤菌的初步聚群,然后选取群内代表菌株与同群内菌株及相关属种的代表菌株进行杂交,并测定其G+Cmol %和16SrRNA序列,判断其系统发育地位。
系统发育地位的判断在根瘤菌新属种的确认中起重要作用。
由于16SrRNA 基因进化速率缓慢，基因产物功能保守,因而常用于细菌的自然分类。
根瘤菌的系统发育关系主要是建立在16SrRNA基因序列分析基础上的。
许多研究者根据16SrRNA 基因部分或全序列分析,对根瘤菌及相关细菌进行了系统发育研究[3,4,5],大大地促进了根瘤菌及相关细菌的系统发育研究[6,7]。
2．材料和方法2.1菌株与仪器本实验室保存的菌株，编号为B015，B016,B019，B026，B027，B029，B031，B041，B083，B092 共10 株。
主要仪器：GeneAmp PCR System 9700，DYY－Ⅲ－5型稳压稳流电泳仪，SW－CJ －2FD洁净工作台，SORV ALL Biofuge Stratos离心机。
根瘤菌与植物根系互作机制研究
根瘤菌与植物根系互作机制研究植物和根瘤菌是一对既相互依存，又相互促进的伙伴。
根瘤菌通过形成根瘤和共生来为植物提供固氮作用。
而植物则通过分泌物质和形态结构向根瘤菌提供营养和生长环境，以维持共生关系的稳定。
因此，解析植物和根瘤菌之间的互作机制，对于揭示植物的生长发育和根瘤菌的固氮机制都具有重要意义。
一、根瘤菌的分类和生命周期根瘤菌是一类形态各异的生物，一般分为球菌科、杯菌科和梭菌科。
不同的菌株具有不同程度的特化和协同作用，表现出差异化的生物学和生态学特征。
根瘤菌的生命周期分为自由生活和共生两个阶段。
在自由生活阶段，根瘤菌通过分泌胞外酶降解植物根际环境中的多糖等复合物，吸收获得生长所需的营养物质，同时通过感应反应识别宿主植物。
当根瘤菌和宿主植物的相互作用达到一定的阈值时，根瘤菌会侵入植物根部皮层细胞形成根瘤。
在共生阶段，根瘤菌通过固氮酶将空气中的氮转化为生物可用的氨基氮并提供给植物，在营养和生长上起到了重要的作用。
二、植物如何感知和选择根瘤菌植物获知根瘤菌信号的过程，包括它们的诱导、感受、信号转导和响应等一系列生化反应。
植物释放的化合物可以被根瘤菌识别并诱导根瘤菌向植物根部移动，并帮助根瘤菌启动生命周期的第二阶段。
在感知和选择根瘤菌的过程中，植物的Wnt信号通路和白花豆素合成途径发挥了重要的作用。
Wnt信号通路是植物分泌出的重要信号分子之一，它能够调节细胞分化和形态的发育。
研究表明，植物Wnt信号通路不仅参与调控根系的扩展和侵染，而且在传递感知根瘤菌信号的过程中也发挥了重要作用。
另外，白花豆素是一种重要的因子，它能够诱导根瘤菌的感应和侵染。
研究显示，植物在识别到根瘤菌之后，会逐渐提高白花豆素的合成量，并将其释放到根际环境中。
这些白花豆素分子会吸引根瘤菌向植物根系移动，通过协同作用诱导根瘤菌向植物根部侵染。
这样可以形成相互利齿，实现植物和根瘤菌的共生关系。
三、植物如何向根瘤菌提供营养和生长环境在共生过程中，植物通过分泌物质和形态结构来为根瘤菌提供营养和生长环境。
根瘤菌
形态结构12、生物固氮特点：根瘤菌只有侵入豆科植物根内才能固氮；不同的根瘤菌只能各自侵入特定种类的豆科植物。
34形成共生5、这种共生体系具有很强的固氮能力。
已知全世界豆科植物近两万种。
根瘤菌是通过豆科植物根毛、侧根杈口(如花生)或其他部位侵入，形成侵入线，进到根的皮层，刺激宿主皮层细胞分裂，形成根瘤，根瘤菌从侵入线进到根瘤细胞，继续繁殖，根瘤中含有根瘤菌的细胞群构成含菌组织。
根瘤菌进入这些宿主细胞后被一层膜套包围，有些菌在膜套内能继续繁殖，大量增加根瘤内的根瘤菌数，以后停止增殖，成为成熟的类菌体；宿主细胞与根瘤菌共同合成豆血红蛋白，分布在膜套内外，作为氧的载体，调节膜套内外的氧量。
类菌体执行固氮功能，将分子氮还原成NH3，分泌至根瘤细胞内，并合成酰胺类或酰尿类化合物，输出根瘤，由根的传导组织运输至宿主地上部分供利用。
与宿主的共生关系是宿主为根瘤菌提供良好的居住环境、碳源和能源以及其他必需营养，而根瘤菌则为宿主提供氮素营养。
共生固氮6、花生、大豆、苜蓿等豆科植物，通过与根瘤菌的共生固氮作用，才可以把空气中的分子态氮转变为植物可以利用的氨态氮。
7、主根瘤菌刚刚进入豆科植物根部的时候，并不能固氮，只能发展到拟菌体阶段，才能进行固氮作用。
在根瘤内，根瘤菌从豆科植物根的皮层细胞中吸取碳水化合物、矿质盐类及水分。
以进行生长和繁殖。
同时它们又把空气中游离的氮通过固氮作用固定下来，转变为植物所能利用的含氮化合物，供植物生活所需。
这样，根瘤菌与根便构成了互相依赖的共生关系。
8、固氮酶作用原理注意：并不是所有的根瘤都是根瘤菌造成的。
市场用途8、中国地域辽阔豆科作物种类繁多，每年大面积种植花生、大豆、豌豆、蚕豆、绿豆及苜蓿、沙打旺等豆科牧草几十种之多。
这些豆科作物和地球上所有的生物一样，在生长中离不开氮这一生命要素。
优点：根瘤菌接种剂能大量减少化肥的使用量，改善农产品品质，使农产品达到AA级绿色食品要求；有效提高农作物的产量；无任何不良副作用，不构成重金属污染；施用成本只有化肥的十分之一,根瘤菌剂还具有培肥地力，改良土壤结构，肥地养地之功能，所以根瘤菌接种技术在豆科作物种植中的作用是其他任何技术措施无法替代的，具有十分重要的地位。
根瘤菌分类简述
根瘤菌分类简述根瘤菌是一类与农业生产关系密切的细菌,与豆科植物共生具有很高的固氮效率.根瘤菌分类作为生物固氮和细菌分类两个领域的结合点,具有十分重要的意义.随着根瘤菌资源的不断发现和科学技术的不断发展,根瘤菌分类从以互接种族为依据的传统分类逐步过渡到了以系统发育关系为依据的现代系统分类,特别是近十几年来,生物技术应用于根瘤菌系统发育及其分类的研究进一步促进了根瘤菌资源的开发利用,使得根瘤菌的分类及其系统发育研究有了突破性进展.根瘤菌(root nodule bacteria)是一类广泛分布于土壤中的革兰氏阴性细菌，与豆科植物共生，通过侵染豆科植物根部形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。
根瘤菌与豆科植物的共生是生物固氮体系中作用最强的体系，所固定的氮约占生物固氮总量的65%。
在农业生产和固氮生态体系中起着极其重要的作用。
已知全世界豆科植物近两万种。
据统计蝶形花亚科的植物98%以上能形成根瘤固氮，含翔草亚科约90%，云实亚科约28%。
根瘤菌分类体系是根瘤菌理论和应用研究的基础，它对于人们研究根瘤菌基本的生态过程，认识根瘤菌与生态系统之间的关系，根瘤菌与其他有关物种的亲缘关系及其自身的演化、系统发育过程，保证根瘤菌资源和生态系统的合理开发与持续利用等具有十分重要的意义。
随着新的根瘤菌资源的不断发现和科学技术的发展，根瘤菌分类从以互接种族为依据的传统分类逐步过渡到了以系统发育关系为依据的现代系统分类。
特别是近十几年来，现代分子生物学技术的迅速发展和广泛应用，使得根瘤菌的分类及其系统发育研究有了突破性进展。
根瘤菌是通过豆科植物根毛、侧根杈口(如花生)或其他部位侵入，形成侵入线，进到根的皮层，刺激宿主皮层细胞分裂，形成根瘤，根瘤菌从侵入线进到根瘤细胞，继续繁殖，根瘤中含有根瘤菌的细胞群构成含菌组织。
根瘤菌进入这些宿主细胞后被一层膜套包围，有些菌在膜套内能继续繁殖，大量增加根瘤内的根瘤菌数，以后停止增殖，成为成熟的类菌体；宿主细胞与根瘤菌共同合成豆血红蛋白，分布在膜套内外，作为氧的载体，调节膜套内外的氧量。
根瘤菌多相分类的研究进展
中图分类号
Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｌ ｐｈａ ｉ ｘ ｎｏ ｙ ｏ ｚ ｂ ａ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｐｏ ｙ ｓｃ Ｔａ ｏ ｍ ｆＲｈｉｏ ｉ
兰 氏 阴性 细 菌 ， 能够 侵 染 豆 科 植 物 的 根 部 或 茎 它 部将 空 或 ， 气 中的游 离态 的氮气 转化 成植 物 可 以利用 的化合 态氮， 宿主植 物的生长提供 必需 的氮素营养 。 为 根 瘤菌 与豆科 植 物 形 成 的 固 氮体 系具 有 高效 率 、 不 消耗矿 物质 能 源 和 不 污染 环 境 的特 点 ， 究 和 研 开 发利用 这一 固氮 体 系具 有 巨大 的生 态 、 济 和 经 社会 价值 。而根 瘤菌 只是这 一 高效 固氮体 系 的 主
ｔ ｅｙｉｃｕ ｅ ｗ ｊｒｔｐ ｓｏ ｈ ｎ ｔｐｃｇｏ ｐ ｄｖｄｎ ｔｏ ｎ ｅ ｏｙ ｉ ｇｏ ｐ ｄｖｄｎ ｔｏ ． ｉ ｌ ｌｄ ｓｔ ｏｍａｏ ｙ ｅ ｆｐ ｅ ｏｙ ｉ ｒｕ －ｉｉｉｇｍｅｈ ａ ｄｇ ｎ ｔｐｃ ｒｕ －ｉｉｉｇｍｅｈ ｖ ｎ ｄ ｄ
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微 生物 学 杂 志 ２７ １ ０ 年１ 月第２ 卷６ ＪＵ Ｎ Ｌ Ｆ ＩＲ Ｂ Ｌ Ｇ ｏ． ０７ ｏ ２ Ｎ． ０ ７ 期 Ｏ Ｒ Ａ Ｃ Ｏ Ｉ Ｏ ＹＮｖ ２ １ ７ ｏ ＯＭ Ｏ ０ Ｖ． ６
７ ７
根瘤 菌 多 相 分 类 的研 究 进展
要构成 成分 ， 是重 要的微 生 物资 源 之一 。所 以 ， 也 统 两个 阶段 。
早 期 根 瘤 菌 的 分 类 系 统 奠 基 于 Ｆｅ ｒｄ （ ９ ２ ， 根瘤 菌分 类 系 统 将所 有 的根 瘤 菌都 １３ ） 该 包括 在 同一 个 属—— 根 瘤 菌 属 （ ｈ ｏ ｉｍ） ， Ｒｉｂ ｚ ｕ 中 并 根据其 宿 主范 围将 根 瘤 菌 分 为 ６个 种 ： 叶草 根 三 瘤菌 （ ．ｒｏｉ 、 豆根 瘤 菌 （ ．ｅｕ ｉ ｓｒｍ） Ｒ ｔ ｔ） 豌 ｆ ｉ ｉ Ｒ １ ｍ ｎ ａｕ 、 ｇ ｏ 菜豆 根瘤 菌 （ ． ｈ ｓ ｌ 、 蓿 根 瘤 菌 （ ． ｅ ｌ Ｒ ｐ ａｅ ｉ 苜 ｏ） Ｒ ｍ ｌｏ ｉ． “ 、 豆 根 瘤 菌 （ ．ａ ｏ ｉ ｍ） 羽 扇 豆 根 瘤 菌 ）大 Ｒ ｊｐｎｃ ｕ 和 （ ．ｕ ｉｉ 。而且 ， ６个 种 内 的菌株 都 与一组 特 Ｒ １ ｎ） ｐ 这 定 的豆 科植 物 结瘤 ， 结 瘤 菌株 间 可 以相 互 交 换 且
根瘤菌
根瘤菌目录•根瘤菌的简介•豌豆根瘤菌•根瘤的形成•结语一、根瘤菌的简介（一）基本特性根瘤菌是一类广泛分布于土壤中的革兰氏阴性细菌。
能够刺激植物根部形成根瘤，呈杆状，大小一般在0.5-0.9umx1.2-6.0um，在不利条件下通B 多形态，一般含有据聚B羟基丁酸盐颗粒，以一根极毛或亚极毛或2-6根周毛运动，少数菌株有纤毛，好氧，无芽孢，根瘤中细菌以多形态（类菌体）出现。
一、根瘤菌的简介（二）培养条件最适温度20-30摄氏度，最适PH6.0-7.0，菌落呈圆形，凸起，半透明和有粘液。
在酵母膏-甘露醇-无机盐琼脂上3-7天后直径可达2-4mm，化能有机异养型，利用各种碳水化合物和有机酸为碳源，不能利用纤维素和淀粉，铵盐、硝酸盐和多数氨基酸作为氮源，有的菌株能以含无维生素的酪素无机盐培养基上生长，利用蛋白胨能力很差，不水解酪素和琼脂。
有的菌株还需要生物素或者其他水溶性维生素。
一、根瘤菌的简介（一）基本信息•拉丁名：Rhizobiumleguminosarum•分类地位：菌物界> 变形菌门> α变形菌纲> 根瘤菌目> 慢生根瘤菌科> 豌豆根瘤菌属•保护级别：未列入•濒危等级：无危•野生驯化：家养/栽培•水生陆生：陆生（二）识别特征化能异养菌;革兰氏染色阴性;生长速度较快,菌落为圆形,半透明,粘稠;利用碳源较为广泛,能利用硝态氮、氨态氮和有机氮为氮源生长;在甘露醇或其它碳水化合物培养基上生长产酸,产生大量胞外多糖粘液。
三、根瘤的形成•根瘤菌释放出能分解根部纤维素的酶以及一种能把根部细胞壁中的纤维粘在一起的物质，然后根瘤菌从独立生活的杆状细胞变成有鞭毛的球状细胞，即游动细胞。
这些细胞能产生使根毛卷曲的生长激素，游动细胞侵入根毛，形成像菌丝一样的网状物，杀死一些根细胞，并在其他细胞中繁殖，随后，游动细胞长成较大的、形状不规则的细胞，即类菌体。
类菌体紧紧黏在根细胞上，聚集起来就形成了根瘤。
优良根瘤菌菌株筛选与鉴定技术研究
优良根瘤菌菌株筛选与鉴定技术研究优良根瘤菌菌株的筛选与鉴定技术研究根瘤菌是一类生活在植物根部与其共生的微生物，它们与植物形成共生关系，能够固氮和供给植物必需的氮营养，提高植物的生长和产量。
因此，筛选和鉴定优良的根瘤菌菌株对于农业生产和生态环境具有重要意义。
本文将重点探讨根瘤菌菌株筛选与鉴定的相关技术。
1. 根瘤菌菌株筛选技术根瘤菌的筛选是通过鉴定植物根瘤中的菌株来进行的，主要包括以下几个步骤：1.1 植物根瘤的采集与分离首先，我们需要在农田或实验室中收集不同植物根瘤样品，包括豆科植物（如大豆、绿豆）和非豆科植物（如黄连木、山东花椒）。
然后，将根瘤样品进行分离，可以通过灭菌的方法将根瘤剪切并悬浮于适宜的培养基中，培养基中包含碳源、氮源、矿质元素等。
1.2 菌株的纯化与培养将分离得到的根瘤菌菌株进行纯化，可以通过菌落转接法、层析法等方法纯化单株。
然后，在合适的培养条件下进行扩培，常用的培养基包括YMA培养基和BMM培养基等。
培养的条件需要控制温度、pH值等因素，以保证菌株的生长。
1.3 菌株的特性筛选在菌株的培养基上观察和筛选菌株的生理和形态特性。
例如，根瘤菌菌株的菌落形状、色素产生、胞外多糖分泌等特性可以通过目测进行初步筛选。
此外，一些生理指标如产生IAA（吲哚-3-乙酸）、溶磷、溶钾等也可以作为筛选指标。
1.4 微生物学特性的鉴定对于分离得到的根瘤菌菌株，可以通过一系列的微生物学鉴定方法进行准确定性。
包括菌落形态观察、生理生化测试、结构鉴定、酶谱分析、抗生素抗性分析等。
这些方法可以帮助我们了解根瘤菌的基本特性，并与已有的参考菌株进行比较。
2. 根瘤菌菌株鉴定技术鉴定根瘤菌的最终目的是确定其分类学和系统学地位置。
鉴定可以根据菌株的形态特征、生理生化特性、分子生物学特性等方面进行。
2.1 形态特征的鉴定根瘤菌菌株的形态特征是鉴定的重要依据之一。
通过观察菌株的菌落形态、菌丝形态、孢子形态等可以对菌株进行初步的鉴定分类。
根瘤菌的系统发育及其分类研究进展
根瘤菌的系统发育及其分类研究进展摘要：根瘤菌系统发育地位的判断在根瘤菌新属种的确认中起重要作用。
其中, 16S rRNA序列分析是关键技术。
然而,新近的研究对采用16S rRNA全序列推测的系统发育关系的准确性提出质疑。
对根瘤菌系统发育研究作一概述并简要描述了正式发表的根瘤菌新属种。
关键词：根瘤菌，系统发育，分类方法根瘤菌是一类与农业生产关系甚为密切的细菌，它们与豆科植物共生具有很高的固氮效率。
根瘤菌的分类因而成为生物固氮和细菌分类学两个领域的结合点，它的发展与这两个领域的发展有着直接的联系。
现代分类技术尤其是分子生物学技术的应用,使根瘤菌分类发展到今天的以系统发育为中心,结合表型特征分析、遗传物质分析的多相分类体系。
1.根瘤菌的系统发育研究根瘤菌在细菌的系统发育体系中位于变形杆菌门(Proteobacteria)中的α-纲[1]。
Woese总结rDNA的研究结果,把所有生物重新划定为古生菌(Archae),真核生物(Eukaryotes)和细菌(Bacteria)三域[2~6]。
16SrDNA全序列已是发表新属、新种时表明新属、种系统发育位置的必须分子指标。
1991年,Y oung J P W等用16S rDNA的部分序列(可变区域)对豌豆根瘤菌(Rhizobium legumi-nosarum)、苜蓿根瘤菌(S.meliloti)、慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)及α-亚纲中的其它菌株进行了系统发育学分析[7]。
Willems A和Collin M D采用16S rDNA全序列分析对慢生大豆根瘤菌(B.japonicum)、豌豆根瘤菌(R.leguminosarum)、热带根瘤菌(Rhizobium tropici)、山羊豆根瘤菌(Rhizobium galegae)、百脉根根瘤菌(Rhizobiumloti)、苜蓿根瘤菌(S.meliloti)、土壤杆菌属(Agrobacterium)以及相关菌株的相似性进行了聚类分析,得到了根瘤菌及相关菌株的系统发育树状图[8,9]。
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根瘤菌的最新分类系统
至De Ley(1978)首次采用系统发育关系为基础研究根瘤菌的分类以来，随着数值分类方法、16S rDNA序列分析、DNA/DNA或DNA杂交、RAPD和脂肪酸分析等分子生物学技术在根瘤菌分类中的推广，特别是多相分类技术的应用，使根瘤菌的分类得到了迅猛发展，新属种不断推出。
新的分类系统己不再单纯以宿主植物作研究，而是以生物学和分子生物学性状为基础，采用数值分类方法并考虑到其进化过程中的亲缘关系。
在新的根瘤菌分类系统中，现有的根瘤菌包括64个种，分布在13个属(Weir, 2008)。
这里所谓的根瘤菌仅仅指可以在豆科植物上结瘤固氮的细菌。
其中，大部分根瘤菌(57个种)属于变形菌门(Proteobacteria)-α纲根瘤菌科，分布于根瘤菌属(Rhizobium)，中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)，中华根瘤菌属(Sinorhizobium)或慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。
但是近来的研究表明，在变形菌门(Proteobacteria)-α纲以外发现许多其他的根瘤菌，如变形菌门(Proteobacteria)-β纲(7个种)中的伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、贪铜菌属(Cupriavidus)和草螺菌属(Herbaspirillum)。
在某些情况下，这些新种很有可能由于共生基因的水平转移而造成的。
该分类系统下。
1. Rhizobium 根瘤菌属
R. cellulosilyticum R. daejeonense
R. etli(菜豆根瘤菌) R. galegae(山羊豆根瘤菌)
R. gallicum(高卢根瘤菌) R. giardinii(贾氏根瘤菌)
R. hainanense(海南根瘤菌) R. huautlense(胡特兰根瘤菌)
R. indigoferae(木兰根瘤菌) R. leguminosarum(豌豆根瘤菌) R. loessense(黄土根瘤菌) R. lupinii
R. lusitanum R. mongolense(内蒙古根瘤菌) R. sullae R. tropici(热带根瘤菌)
R. yanglingense(杨凌根瘤菌)
2. Mesorhizobium中慢生根瘤菌属
M. albiziae M. amorphae(紫穗槐中慢生根瘤菌) M. chacoense(查克中慢生根瘤菌) M. ciceri(鹰嘴豆中慢生根瘤菌)
M. huakuii(华癸中慢生根瘤菌) M. loti(百脉根中慢生根瘤菌)
M. mediterraneum(地中海中慢生根瘤菌) M. plurifarium(广布中慢生根瘤菌) M. septentrionale(北方中慢生根瘤菌) M. temperatum(温带中慢生根瘤菌) M. thiogangeticum M. tianshanense(天山中慢生根瘤菌)
3. Sinorhizobium中华根瘤菌属
S. adhaerens S. abri
S. americanum S. arboris(木本中华根瘤菌)
S. fredii(费氏中华根瘤菌) S. indiaense
S. kostiense(柯斯梯中华根瘤菌) S. kummerowiae(鸡野草中华根瘤菌) S. medicae(草木樨中华根瘤菌) S. meliloti(苜蓿中华根瘤菌)
S. mexicanus S. morelense(莫雷兰中华根瘤菌) S. saheli(萨赫勒中华根瘤菌) S. terangae(多寄主中华根瘤菌) S. xinjiangense(新疆中华根瘤菌)
4. Bradyrhizobium慢生根瘤菌属
B. betae B. canariense(坎尔坎慢生根瘤菌)
B. denitrificans B. elkanii(埃氏慢生根瘤菌)
B. japonicum(大豆慢生根瘤菌) B.liaoningense(辽宁慢生根瘤菌)
B. yuanmingense(圆明慢生根瘤菌)
5. Azorhizobium固氮根瘤菌属
A. caulinodans(田菁固氮根瘤菌) A. doebereinerae
6. Methylobacterium甲基杆菌属
M. nodulans(结瘤甲基杆菌)
7. Devosia德沃斯氏菌属
D. neptuniae
8. Ochrobactrum 苍白杆菌属
O. cytisi O. lupini
9. Phyllobacterium叶杆菌属
P. trifolii
10. Allorhizobium另类根瘤菌属
A. undicola
11. Burkholderia伯克霍尔德菌属
B. caribensis B. dolosa B. mimosarum B. phymatum B. tuberum
12. Cupriavidus贪铜菌属
C. taiwanensis(台湾贪铜菌)。
13. Herbaspirillum草螺菌属
H. lusitanum
自20世纪80年代初，现代根瘤菌分类系统建立以来，根瘤菌分类研究得到了前所未有的发展。
然后正如Weir(2008)所言，分类学是一门复杂而又经常处于变化的学科，目前根瘤菌分类系统仍然存在争议，主要有两方面的争议：分类系统中不同种属的交叉；基因水平转移与系统发育。
共生固氮研究最早出现在欧洲，自1878-1890年荷兰学者Beyerinck首次分离根瘤菌并用纯培养的根瘤菌成功回接植物Vicia faba以来，人们已经陆续在不同土壤中发现多种根瘤菌。
一百多年来，人们对共生固氮的研究不断深入，尤其是近年来，随着分子生物学理论和研究技术的飞速发展，以及各学科的交叉融会，共生固氮的分子机理也越来越被深入了解。
目前认为共生固氮是由根瘤菌与豆科植物两者共同建立的一种复杂而高度进化的互惠体系。
在这种体系中，植物提供给根瘤菌光合产物作为能源和碳源，根瘤菌则将空气中氮气还原成氨类物质提供给植物作为氮源。
根瘤菌的形态、生理生化特点
所有的根瘤菌都是专性好氧，大小0.5-0.9×1.2-3.0mm，在培养条件下为革兰氏染色负反应的杆菌，在伯杰氏细菌鉴定手册(第8版，1977)中，属于根瘤菌科(Rhizobiaceae)的根瘤菌属(Rhizobium)，位于变形细菌(Proteobacteria)纲α-亚纲。
根瘤菌一般存在与土壤中，生长缓慢，但根据其生长速度又可大致分为快生型、中生型和慢生型三类，快生型根瘤菌在YMA培养基上代时为2-4 h，而慢生根瘤菌为6-10 h。
根瘤菌有单生、侧生或周生鞭毛，能运动。
细胞内由于含有折光性的多聚β-羟基丁酸颗粒性贮藏物质使染色不均匀而呈环节状，细胞外多含有粘液性物质而使菌落呈无色粘液状。
根瘤菌为化能异养微生物，一般能利用多种糖类、多元醇和有机酸，合适的碳源有葡萄糖、甘露醇、蔗糖和甘油等，氮源可以是不含维生素的酪蛋白水解液、谷氨酰胺和组氨酸。
一般能利用无机氮化物(NH4+和NO3-)，但加有机氮化物(如豆芽汁或酵母汁)时能更好生长。
多数根瘤菌需要维生素类生长因子(如硫胺素、泛酸钙、尼克酰胺和生物素等), 但利用情况有所不同，如部分华癸中生根瘤菌（Mesorhizobium huakuii）不需要维生素就可生长，而有些菌株则必需硫胺素或烟酰胺。
常用的根瘤菌培养基为甘露醇酵母汁培养基（YMA）和豆芽汁培养基（SSB）和基本培养基（SM）等，其最适生长温度为25-30℃，在35℃以上的高温条件下即停止生长。