Differential expression of pathogenesis-related proteins and defense enzymes in banana: interaction between endophytic bacteria,Banana bunchy top virus and Pentalonia nigronervosa

Banana bunchy top disease caused by Banana bunchy top virus is the most serious viral disease of banana and plantain worldwide. The virus is transmitted by the aphid vector Pentalonia nigronervosa in a persistent manner. This paper deals with the effect of the interaction between plant growth promoting endophytic bacteria, Banana bunchy top virus, and the banana aphid Pentalonia nigronervosa in the expression of Pathogenesis-related proteins (PR-proteins) and defense enzymes in banana. The existence of virus in the aphids was confirmed by ELISA, DIBA and PCR. PCR could amplify 1100-bp replicase gene of BBTV from viruliferous aphids. A significant increase in the enzymatic activity of all measured PR proteins and defense enzymes, as compared to control plants, was seen in the plants inoculated with endophytic bacteria and challenged with viruliferous aphids. Native gel electrophoresis revealed expression of more isoforms of PR proteins viz., peroxidase and chitinase in the banana plants challenged with mixtures of plant growth promoting endophytic bacteria and viruliferous aphids. Enhanced activity of a PR-2 protein viz., β-1,3-glucanase was also noticed in the viruliferous aphids infested plants. Some of the defense-related enzymes viz., Polyphenol oxidase and Phenylalanine ammonia lyase and phenolic compounds were also upregulated, up to 5 days after aphid infestation and thereafter there was a reduction in the enzymatic activity. Thus, there exist a differential accumulation of PR proteins and defense-related enzymes, when there is tri-tropic interaction between endophytic bacteria, virus, and insect and the role of the endophytic bacteria in the defense mechanisms against insect pests needs to be elucidated.     

Isolation and characterization of plant growth promoting endophytic diazotrophic bacteria from Korean rice cultivars

We have isolated 576 endophytic bacteria from the leaves, stems, and roots of 10 rice cultivars and identified 12 of them as diazotrophic bacteria using a specific primer set of nif gene. Through 16S rDNA sequence analysis, nifH genes were confirmed in the two species of Penibacillus, three species of Microbacterium, three Bacillus species, and four species of Klebsiella. Rice seeds treated with these plant growth-promoting bacteria (PGPB) showed improved plant growth, increased height and dry weight and antagonistic effects against fungal pathogens. In addition, auxin and siderophore producing ability, and phosphate solubilizing activity were studied for the possible mechanisms of plant growth promotion. Among 12 isolates tested, 10 strains have shown higher auxin producing activity, 6 isolates were confirmed as strains with high siderophore producing activity while 4 isolates turned out to have high phosphate-solubilizing activity. These results strongly suggest that the endophytic diazotrophic bacteria characterized in this study could be successfully used to promote plant growth and inducing fungal resistance in plants.     

水稻种子内生泛菌(Pantoea spp.)系统发育多样性及其促生功能

【目的】Pantoea菌株是广泛分布在自然界中的一类功能多样的细菌。本研究对分离自水稻种子内生的Pantoea菌株进行系统发育分析及功能评价,从而确定分类地位、种类多样性、分布特征及功能特性。【方法】采用乙醇-次氯酸钠联合灭菌方法进行水稻种子的表面灭菌,进行内生细菌的分离与纯化;其次将纯化后的菌株进行16Sr RNA基因PCR扩增及序列分析,通过MEGA7软件构建系统发育树;将分离得到的菌株进行功能实验检测,如溶磷、产IAA、产铁载体、拮抗病原真菌等特性,最后检测菌株的溶血性;水稻分型采用SSR方法,并对水稻农学性状如分蘖数、株高、植株重及产量进行调查。【结果】本研究对分离自8个不同基因型水稻种子中的146株内生Pantoea菌株进行系统发育分析及功能评价,结果发现所分离到的泛菌菌株主要属于Pantoea dispersa、Pantoea agglomerans、Pantoea cypripedii以及Pantoea brenneri四个种,其中P. dispersa的菌株数量最多,分布最广,并且存在于所有的8个水稻种子样品中。对其中66株菌进行功能检测,发现86.3%和69.7%的菌株具有溶磷和产IAA能力,有7株菌具有产铁载体能力,未发现对真菌病害Fusarium moniliforme有拮抗作用的菌株,并发现3株菌具有溶血性;本实验未发现泛菌组成与水稻系统发育及农学性状存在明显的相关性。【结论】本研究首次对水稻种子中泛菌的多样性及其功能进行报道,发现不同基因型的水稻种子所含Pantoea种类及组成存在差异,种子选择性地积累了Pantoea类群,大部分菌株具有一定的促生特性。该研究结果有助于进一步探究微生物与植物的共进化、种子微生物的传播途径及作用方式。     

达乌里胡枝子产铁载体根瘤内生细菌的鉴定及其促生抗逆效应

【背景】根瘤是植物-微生物共生的特殊结构,蕴含丰富的微生物资源。产铁载体根瘤内生细菌对促进结瘤固氮具有重要作用,但目前关于其是否对植物具有促生作用尚不明确。【目的】筛选鉴定达乌里胡枝子(Lespedeza daurica)根瘤产铁载体内生细菌,明确其促生作用,为丰富植物促生菌资源提供新的途径。【方法】利用铬天青(chrome azurol S, CAS)培养基初筛产铁载体根瘤内生细菌,对目的菌株进行鉴定;通过液体发酵试验确定其产铁载体能力;利用促生功能培养基测定其他促生特性;利用不同盐浓度(0.01%-9.00%)、不同pH值(3.0-12.0)的酵母甘露醇(yeast mannitol,YMA)液体培养基和不同培养温度(4-60℃)确定其抗逆特性;通过盆栽试验初步验证其对植物的促生作用。【结果】48株根瘤内生细菌可产铁载体,其中9株为高产铁载体细菌,分别为TG4、TG9、TG13、TG15、TG28、TG32、TG38、TG76和TG78,铁载体相对表达量为26%-93%;经鉴定,除了TG28为巨大普里斯特氏菌(Priestiamegaterium),其余8株菌均为耐寒短杆菌(Bre...     

野大豆内生假单胞菌YDX26的鉴定及促生抗逆特性

[背景] 野大豆具有栽培大豆所不具有的一些优良特性,这与其特有内生菌有关,已成为当下研究热点。[目的] 对野大豆内生细菌进行分离鉴定,并从中筛选出具有促生和抗逆潜能菌株。[方法] 以组织分离法和涂布划线法进行细菌分离培养;根据形态特征、生理生化特性及基于16S rRNA基因序列系统发育分析对菌株进行菌种鉴定;通过选择性培养基或比色法等对菌株进行促生特性分析,采用水培试验分析菌株对水稻幼苗生长的影响;利用盐胁迫及聚乙二醇（Polyethylene Glycol,PEG）-6000模拟干旱胁迫探究菌株抗逆性。[结果] 分离得到一株编号为YDX26的细菌,基于菌株形态、理化特性和16S rRNA基因序列系统发育分析,将菌株YDX26初步鉴定为假单胞菌（Pseudomona s sp.）。该菌株溶磷量为46.12 mg/L,吲哚-3-乙酸（Indole-3-Acetic Acid,IAA）活性为19.97 μg/mL, 1-氨基环丙烷-1-羧酸（1-Amino-Cyclopropane-1-Carboxylic Acid,ACC）脱氨酶活性为3.95μmol/（mg·h）。菌株YDX26对水稻幼苗株高、根长、地上部干重与地下部干重均有明显促进作用,分别提高了17.34%、12.19%、5.32%和10.70%。相较于对照菌株DX22,在盐胁迫和干旱胁迫下,菌株YDX26表现出较好的耐盐和抗旱能力。[结论] 野大豆内生细菌菌株YDX26具有较好的促生、耐盐和抗旱能力,可以作为农业生产上新的菌种资源。     

东乡野生稻内生细菌Fse32拮抗作物病害真菌及对水稻的促生活性

【背景】植物种子是植物内生菌筛选的重要原料,从中能够分离得到具有巨大应用价值的内生菌株。【目的】为发掘优良的种子内生细菌资源,对分离自东乡野生稻种子的内生细菌Fse32进行鉴定并研究其抗病原真菌和促生活性。【方法】通过形态学观察、生理生化特征和16SrRNA基因序列分析进行菌种鉴定,采用拮抗试验检测抑制病原真菌的活性,通过促生能力测定试验、水稻种子萌发及盆栽试验评价该菌株的促生效果。【结果】内生细菌Fse32鉴定为唐菖蒲伯克霍尔德氏菌,命名为Burkholderia gladioli Fse32。拮抗试验结果显示,菌株Fse32对禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)、水稻纹枯病菌(Rhizoctoniasolani)、核盘菌(Sclerotiniasclerotiorum)、大豆核盘菌(Sclerotinialibertiana)、尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)和辣椒疫霉病菌(Phytophthoracapsici)均有较好的抑制作用,吲哚乙酸(indole-3-aceticacid,IAA)产率为17.95mg/L,能产铁载体,其A/Ar比值为0....     

乌头产吲哚乙酸内生细菌遗传多样性、抗逆性及其对水稻幼苗生长的影响

[目的]探究乌头产吲咮乙酸(IAA)内生细菌的遗传多样性、溶磷解钾能力、抗逆能力及其对水稻幼苗生长的影响,为道地产区乌头产业可持续发展提供科技支撑.[方法]从健康乌头植株分离可培养内生细菌,采用Salkowski比色法测定内生细菌产IAA能力,16S rDNA限制性片段长度多样性(16S rDNA-RFLP)及16S ...     

广西葛根内生细菌的分离鉴定及其促生特性

【背景】植物内生菌长期与宿主共生,对宿主生长发育产生影响。葛根作为重要的药食两用作物,葛根内生菌的研究具有重要实践意义。【目的】对广西葛根根部内生细菌进行分离、鉴定及促植物生长特性分析,旨在了解该药食同源植物内生细菌种群结构及其促生特性,为分析内生菌群体在药食同源植物产量和品质形成的作用及其内生细菌资源的开发利用提供参考。【方法】采用6种不同的培养基从广西葛根的根瘤、根系和根愈伤组织分离内生细菌,16S rRNA基因测序和系统发育分析内生细菌的分布特征和遗传多样性,采用生理生化方法测定分离菌株的固氮活性、溶磷特性、产生嗜铁素、分泌吲哚乙酸(indole-3-aceticacid,IAA)等促生特性。【结果】从葛根根瘤、根系和根部愈伤组织中共分离得到223个菌株,16S rRNA基因测序鉴定这些菌株隶属于2门4纲10科19属,其中芽孢杆菌属、假单胞菌属、土壤杆菌属、肠杆菌属为葛根优势菌群;内生细菌数量和群落组成存在明显的组织特异性,其数量表现为根瘤>根系>根愈伤组织,但其种群多样性表现为根愈伤组织>根系>根瘤。不同培养基分离出的细菌种群丰富度有差异。从供试菌株中筛...     

一株李氏禾内生细菌去除Cr(Ⅵ)的特性

李氏禾(Leersia hexandra)是中国境内发现的第一种铬超积累植物,该文对李氏禾内生菌及其除铬性能进行了研究。采用添加Cr(VI)的牛肉膏蛋白胨固体平板培养方法,从李氏禾根部分离筛选获得一株具有较强Cr(VI)抗性的内生细菌G04,分子生物学鉴定结果表明该菌株属于阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)。采用摇瓶培养方法,以Cr(VI)去除率、总Cr(铬)的去除率以及菌体生物量为指标,考察了pH、温度、底物浓度、装液量、接种量、摇床转速以及反应时间等因素对Cr(VI)去除率、总铬去除率和菌株生长的影响。结果表明:在牛肉膏蛋白胨液体培养基中,菌株E. cloacae G04去除Cr(VI)的较优反应条件为初始pH5. 0、温度37℃、Cr(VI)浓度为100 mg·L~(-1)、装液量80 mL(250 mL三角瓶)、接种量15%、摇床转速为120r·min~(-1)、反应时间48 h。在此条件下,菌株E. cloacae G04对Cr(VI)和总铬的去除率分别为84%和8%。根据Cr(VI)去除率和总铬去除率的结果推测该菌株去除Cr(VI)的机制可能是以还原为主、吸附为辅。这表明李氏禾内生细菌E. cloacae G04菌株具有较好的应用潜力,既有可能直接用于土壤、水环境铬污染的修复,也有可能作为促植物修复铬污染的后备菌株,另外可为深入研究李氏禾的铬积累作用机制提供参考。     

拮抗棉花枯萎病菌的地黄内生细菌筛选、鉴定和促生潜能

[目的]为了筛选棉花枯萎病菌拮抗性菌株资源,从药用植物地黄根块中分离内生细菌,分析优良菌株的促植物生长特性和耐盐碱特性,发掘优良菌株资源,为研发棉花枯萎病生防菌剂提供参考价值.[方法]采用平板对峙法对分离内生细菌进行棉花枯萎病菌拮抗性试验,荧光显微镜观察法研究病原菌菌丝的变化、分光光度计法测定吲哚乙酸(IAA)含量和1...     

砂生槐根瘤内生菌对青稞种子萌发及幼苗的促生作用

该文以接种不同砂生槐根瘤内生菌的黑青稞种子和不接种菌株的黑青稞种子为研究材料,采用培养皿作为基质,观察黑青稞种子萌发及幼苗生长情况,测定接种不同根瘤内生菌后的黑青稞发芽率、发芽势、发芽指数、株高、根长、须根数、根冠比、植株全株干/鲜重的生理性状,并对各不同处理进行隶属函数综合评价.结果表明:菌株R7和R17的发芽率均达...