玉米内生细菌资源研究进展

植物内生菌存在于植物的各个器官,种类繁多,对植物的生长发育具有重要作用。玉米是最重要粮食作物之一,通过研究玉米与其内生细菌的关系,对增产玉米以及生物防治有积极意义。本文归纳了玉米内生细菌资源的分离与收集,包括内生细菌的多样性及新种的鉴定;介绍了玉米内生细菌与宿主的相关性;总结了玉米内生细菌的生物学作用,包括抑菌性、耐受性、固氮作用和促生作用,以及内生细菌对玉米作用机制;并对玉米内生细菌研究趋势进行了前景展望,旨在为玉米内生细菌的研究提供参考。     

植物内生细菌修复重金属污染土壤作用机制研究进展

内生细菌生活在植物组织内部,长期以来与宿主植物形成了紧密的共生关系。内生细菌在重金属吸收、耐受和解毒方面具有优良的特性,为修复重金属污染土壤提供了有效的新方案。综述了内生细菌强化植物修复重金属污染土壤的作用机制,包括内生细菌通过产生植物生长调节激素,分泌ACC脱氨酶和几丁质酶等,促进宿主植物在重金属胁迫条件下的生长;通过改变重金属的生物有效性/毒性,减轻植物重金属毒害;通过与植物形成联合修复体,加强植物抗重金属毒性的能力。分析了近几年超富集植物内生细菌多样性及其影响因素,探讨了联合修复过程中影响内生细菌强化修复效果的主要因素,包括内生细菌的来源、活性和环境胁迫等各种生物因素和非生物因素,并对内生细菌与植物联合修复的研究方向进行展望,涉及内生细菌自身存活原因和如何耐受重金属的机制研究,植物内生细菌的行为动力学和代谢,以及内生细菌、植物及土壤之间的生态互作效应等,以期推动内生细菌大规模应用于植物修复重金属污染土壤。     

植物内生细菌的分离、分类、定殖与应用

植物内生细菌已成为国内外的研究热点,目前已从植物中分离得到许多不同种属的植物内生细菌,其中有的具有促生与防治病害等对宿主植物有利的作用,而一些则具有潜在的致病性。研究人员利用多种方法对植物内生细菌的内生定殖行为进行研究,发现了有意义的定殖规律,例如,某种植物内生细菌对其宿主的侵染能力明显强于另一种内生细菌。目前,尽管植物内生细菌还有不少问题有待解决,但它在农业上的巨大应用潜力业已彰显。     

红树植物老鼠簕内生细菌数量的时空动态变化

【目的】了解红树植物老鼠簕内生细菌数量的时空动态变化。【方法】分别用荧光显微计数法和平板计数法对老鼠簕内生细菌总量和可培养内生细菌总量进行周年动态测定。【结果】老鼠簕根、茎、叶部内生细菌总量年平均分别为12.25×107、7.59×107和5.72×107 ind./g(FW);而可培养内生细菌总量年平均分别为3.98×103、3.70×103和2.18×103 CFU/g(FW)。【结论】老鼠簕植株体内含有大量的内生细菌,根部含量最高,茎部次之,叶部最少。但分离的可培养内生细菌占比极少(仅为0.000 2%-0.146 8%)。老鼠簕内生细菌总量及可培养内生细菌总量均随采样季节不同而呈现波动性变化,内生细菌总量最大值出现在夏季(7月),可培养内生细菌总量最大值出现在春季(3月)。     

棉花内生细菌数量动态及其对棉花黄、枯萎病菌的拮抗作用

摘要：【目的】了解棉花内生细菌数量动态,从棉花中获得拮抗黄、枯萎病菌的内生细菌资源【方法】对棉花根、茎、叶表面灭菌,采用稀释平板法分离棉花内生细菌;通过对峙培养法体外鉴定分离的棉花内生细菌对棉花黄、枯萎病菌的拮抗作用,并对拮抗棉花黄、枯萎病菌的内生细菌16S rDNA序列进行了分析【结果】棉花根中内生细菌的数量显著高于茎、叶;根的苗期总体内生细菌数量低于开花期、吐絮期,茎、叶中的内生细菌数量在不同生育期呈现一定的波动性,但趋势性不明显;6个棉花品种根中内生细菌平均数量差异并不显著,但茎、叶中内生细菌数量不同品种间呈现一定程度差异。平板对峙鉴定显示:棉花根中具有较高比例的拮抗棉花黄、枯萎病菌的内生细菌,拮抗强致病落叶型黄萎病菌（V107）的内生细菌比例不仅低于枯萎病菌（F108）,而且低于非落叶型黄萎病菌（V396）。同时拮抗棉花黄、枯萎病菌的内生细菌有44株,16S rDNA分子序列分析表明：这些拮抗内生细菌的类群包括了两个门(变形杆菌门、拟杆菌门)8个属,其中10个菌株与已报道菌株相似性<97%,可能是新的种（属）,优势种群为肠杆菌属（18株）、泛菌属（15株）。【结论】棉花的品种、生育期与器官影响棉花内生细菌数量;棉花拮抗黄、枯萎病菌的内生细菌具有优势种群,且具多样性。     

兰科植物内生细菌物种多样性及其促生机理研究进展

内生细菌影响兰科植物菌根形成和共生关系的稳定性,在兰科植物的生活史中起着重要作用。内生细菌通过分泌植物激素、采用光合作用、生物固氮或促进矿质营养的循环以及产生铁载体、合成其他活性物质等途径来促进兰科植物生长发育。综述了兰科植物内生细菌物种多样性的研究方法及其对兰科植物的促生机理,基于兰科植物与共生微生物的密切关系,认为内生细菌间、内生细菌与兰科植物菌根真菌间的互作是揭示兰科植物与内生细菌互作机理的重要方向。     

柑橘黄龙病隐症寄主九里香内生细菌分离及功能鉴定

【目的】分析黄龙病高发区的九里香植株叶及茎干中内生细菌,为寻找具有抗柑橘黄龙病的内生细菌奠定基础。【方法】利用平板培养法及基于16S rDNA的限制性酶切长度多态性(Restriction fragment length polymorphism,RFLP)序列分子鉴定法,对九里香植物内生细菌进行多样性分析。【结果】在兼性厌氧的生长环境下,从九里香植株中分离获得可培养内生细菌26株,分属于9个细菌属的14个种,其中肠杆菌属(Enterobacter sp.)(IF=19.23%)、芽胞杆菌属(Bacillus sp.)(IF=38.46%)为九里香可培养内生细菌的优势菌属。茎干中内生细菌丰度高于叶中内生菌丰度。建立了九里香内生细菌16S rDNA文库,对文库质量检测显示,该克隆文库的覆盖度(Coverage C)为94.97%,结合Rarefaction曲线分析,表明所构建的克隆文库是相对充分的。对文库中179个阳性克隆进行HaeШ、MspⅠ、RsaⅠ3种限制性内切酶分析,得到20个不同的操作分类单元(Operational taxonomic units,OTUs),其中沙雷氏菌属(Serratia sp.)为九里香植株中内生细菌的绝对优势菌属。测定了14株内生细菌的功能,其中9株菌能产生吲哚-3-乙酸(IAA);具有抗生素(phlD)合成能力的内生细菌有4株;结合nifH和NFb固氮培养基确定有3株内生细菌具有固氮能力;1株内生细菌具有ACC脱氨酶合成能力;8株内生细菌具有铁细胞合成能力;3株内生细菌具有淀粉水解能力;2株内生细菌显示强阳性的蛋白酶合成能力,4株内生细菌具有以上4种功能。【结论】九里香植株中内生细菌具有丰富的多样性,并且可能对九里香植株生长发育及抗生物和非生物胁迫有着重要的生理功能。     

新疆北部主要盐生植物根部内生细菌群落结构的高通量分析

【目的】揭示同一盐渍环境中不同种盐生植物根部内生细菌群落多样性特征和分布规律,结合根际土壤理化因子探讨其对内生细菌群落结构的影响。【方法】通过罗氏454高通量测序获得内生细菌16S r RNA片段,然后进行生物信息分析。【结果】研究的16种盐生植物其内生细菌群落主要由Proteobacteria、Tenericutes、Actinobacteria和Firmicutes 4个门的细菌组成。从植物"种"的水平来看,不同种盐生植物内生细菌群落存在差异;从植物"属"的水平来看,同一属的盐生植物内生细菌相似;从植物"科"的水平来看,藜科盐生植物内生细菌以Actinobacteria和Proteobacteria门为主;蒺藜科盐生植物内生细菌以Proteobacteria门为主;柽柳科盐生植物内生细菌以Tenericutes门为主;白花丹科盐生植物内生细菌以Proteobacteria、Fimicutes和Actinobacteria门为主。根际土壤中Cl~–含量对盐生植物内生细菌群落变化具有显著影响;而Cl~–、Mg~(2+)和总氮组成的集合与内生细菌群落结构相关性最高。【结论】盐生植物内生细菌多样性丰富。在同一盐渍生境中,盐生植物内生细菌群落分布呈现宿主的种属特异性,根际土壤中Cl~–是影响其内生细菌群落变化的主要驱动因素之一。     

香蕉植株内生细菌群落多态性研究

采用平板法对香蕉(Musa nana)植株的内生细菌进行分离纯化,并采用细菌脂肪酸法进行鉴定。结果表明,从香蕉的健康植株和感病植株中共分离得到内生细菌21属24种。从健株分离得到9种内生细菌,其中根、茎和叶分别分离到6种、2种和8种内生细菌。从病株分离得到15属17种内生细菌,其中根、茎和叶分别分离到3种、11种和6种。香蕉健株根部的内生细菌含量最高,达5.195×106cfu g-1,下部叶片内生细菌的含量最低,仅为30 cfu g-1;香蕉病株茎部内生细菌的数量显著高于其他部位,达1.05×107cfu g-1。这说明香蕉在不同生长状态下,其内生细菌的种类和数量存在多样性。     

西藏沙棘5种不同组织内生细菌多样性

西藏沙棘(Hippophae tibetana)是分布于高寒高海拔地区的一类特殊的放线菌结瘤植物, 弗兰克氏菌能够侵染其根部形成根瘤, 因共生固氮等作用而增强其生态适应性。在西藏沙棘的根瘤中, 除了弗兰克氏菌之外还有其他内生菌, 而弗兰克氏菌又不仅仅在根瘤中有分布。为了探究弗兰克氏菌在西藏沙棘不同组织中的定殖及可能的迁移规律, 分析不同组织中内生细菌的群落结构及多样性, 本研究以生长在甘肃省天祝藏族自治县抓喜秀龙金强河河滩地的西藏沙棘为材料, 应用16S rRNA扩增子高通量测序技术, 对西藏沙棘根瘤、茎、枝、叶和种子等不同组织的内生细菌多样性进行了分析。研究结果表明, 西藏沙棘根瘤内生细菌群落丰富度及多样性最高, 种子内生细菌群落丰富度最低, 茎内生细菌群落多样性最低。西藏沙棘5种不同组织中的弗兰克氏菌和其他内生细菌多样性都具有一定差异, 变形菌门均为优势门, 弗兰克氏菌属(Frankia)为根瘤内生细菌群落的优势属, 弗莱德门菌属(Friedmanniella)为茎内生细菌群落的优势属, 寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)为枝、叶和种子内生细菌群落的优势属。研究结果还表明, 弗兰克氏菌属不仅仅存在于西藏沙棘的根瘤, 还能够分布于其他组织, 且在同一种组织中存在弗兰克氏菌属的不同“种”; 而在西藏沙棘不同组织中, 也分布有弗兰克氏菌属的相同“种”。此外, 对西藏沙棘5种不同组织内生细菌中的功能菌株的分析表明, 不同组织中均存在着具有固氮、促生和抑菌功能的内生细菌, 但具有固氮作用的内生细菌主要分布于根瘤, 具有促生作用以及抑菌功能的内生细菌主要分布于枝和叶。综上, 西藏沙棘5种不同组织内生细菌具有丰富的多样性, 但各组织内生细菌的群落结构和优势种群有所不同, 且不同组织也能够定殖具有多种功能的内生细菌。     

Endophytic Bacteria as Effective Agents of New-Generation Biopesticides (Review)

In this review, the data on endophytic bacteria with protective properties are covered, and their characteristics and species composition are discussed. The mechanisms of fungicidal and insecticidal activities, including the synthesis of lipopeptides, siderophores, and hydrolases, systemic resistance induction, and the production of insecto-toxic compounds, are analyzed. Possible methods for the production of complex biological preparations are considered; the preparations are based on endophytic microorganisms and would protect plants from both pathogens and pests. The means of extending their activity spectrum via the combination of different strains or the construction of new recombinant endophytic strains by genetic engineering techniques are also considered.     

Investigation on diversity and population succession dynamics of endophytic bacteria from seeds of maize (Zea mays L., Nongda108) at different growth stages

Plant seeds are carriers of both beneficial bacteria and pathogens. Using the 16S rRNA gene clone library technique, we conducted a preliminary study on the community diversity and population succession dynamics of endophytic bacteria in seeds of reciprocal cross hybrid maize at different seed developmental stages. In both hybrid lines (108A and 108B), more types of endophytic bacteria were found at the proembryo-forming stage than in the other two stages, including 29 and 23 bacterial operational taxonomic units (OTUs), respectively. Undibacterium (39.20 and 30.00 % in 108A and 108B, respectively) was the first dominant bacterium to appear. At the milky stage, fewer types of endophytic bacteria in 108A and 108B appeared, including 18 and 16 OTUs, respectively, and the abundance of the dominant genus Burkholderia in the two seed samples reached 73.38 and 80.43 %, respectively. Limnobacter appeared as the second and third endophytic dominant bacterium in 108A (4.55 %) and 108B (5.07 %), respectively, in both seed samples. At the dough stage, the abundance of the first dominant bacterium, Burkholderia, in 108A and 108B was 78.26 and 84.80 %, respectively. Pantoea appeared as the second endophytic dominant bacterium in the both seeds (9.42 and 4.80 % in 108A and 108B, respectively). This is the first study on endophytic bacteria present during several crucial stages of the dynamic grain growth process of plant seeds conducted using culture-independent methods.     

新疆药用植物牛至内生细菌多样性与抗菌活性

【背景】植物内生菌作为微生物群落中一类非常重要的组成部分,在多个领域都有广泛的应用价值,如促进植物生长、抵抗病虫害、生物固氮、降解有毒有害化合物等。【目的】进一步丰富新疆野果林苹果腐烂病害的生防资源以及分析牛至内生细菌多样性特征。【方法】通过纯培养方法,对健康植物牛至组织进行内生细菌的分离纯化,并进行16S rRNA基因序列分析;再利用平板对峙法筛选具有抑制苹果腐烂病病原菌生长的内生细菌。【结果】共分离到168株内生细菌,最终确定为4门5纲8目12科17属,其中优势属为芽胞杆菌属(Bacillus)。由分离实验结果可知,M1号TSA培养基,M5号组氨酸-棉子糖培养基和M6号NA培养基是分离牛至内生细菌较为理想的培养基;采自新源县野果林的牛至内生细菌多样性较为丰富,在牛至根部内生细菌种类更多;通过拮抗实验共筛选出59株牛至内生细菌具有较好的抑菌效果。【结论】新疆药用植物牛至内生细菌的物种多样性较为丰富,而且富含一批有效抑制野苹果腐烂病病原菌生长的内生细菌菌株。因此,本研究在新疆野果林苹果腐烂病的生物防治和药用植物内生细菌种质资源的填补等方面具有重要意义。     

植物内生细菌测定方法的研究进展

伴随全功能体(holobiont)和全基因组(hologenome)概念的出现,植物微生物群落被看作植物全功能体的重要组成部分,其结构和功能逐渐得到研究和解析。内生细菌是植物微生物群落的成员之一,由于其定殖在组织内部而与宿主的接触更为紧密,因而其与植物的相互作用也更加直接、高效且不容易受到环境条件变化的影响。本文介绍了植物内生细菌的基本特点,并重点综述了植物内生细菌测定方法的国内外进展。了解内生细菌的基本特点并掌握其测定方法,将促进对内生细菌与植物互作机制的探索及对全功能体中内生细菌与宿主共生机理的解析,为植物的营养和抗病育种提供内生细菌角度的新策略。     

Endophytic bacteria in cacti seeds can improve the development of cactus seedlings

A plant–bacterium association between the giant cardon cactus Pachycereus pringlei and endophytic bacteria help seedlings establish and grow on barren rock. This cactus, together with other desert plants, is responsible for weathering ancient lava flows in the Baja California Peninsula of Mexico. When cardon seeds are inoculated with endophytic bacteria, the seedlings grow in pulverized rock for at least a year without fertilization and without showing distress. The bacteria–plant association released significant amounts of necessary nutrients from the substrate. When endophytic bacteria were eliminated from the seeds by antibiotics, development of seedlings stopped. In complementary experiments of sterile seeds inoculated with the same endophytic bacteria, plant growth was restored. This study and the previous one show that, under extreme environmental conditions, a symbiotic relationship is present between endophytic bacteria and their cactus host.     

银杏内生菌的分离及其抑菌活性筛选

从健康的银杏（Ginkgo biloba）茎和叶片中分离内生菌,结果从银杏叶和茎上共分离到内生真菌20株,其中9株来自银杏茎部,11株来自银杏叶部;内生放线菌23株,其中15株来自于银杏茎部,8株来自于银杏叶部;内生细菌15株,其中8株来自于银杏茎部,7株来自于银杏叶部。以金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）、大肠埃希菌（Escherichia coli）、黑曲霉（Aspergillus niger）、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）作为指示菌,采用双层平板法对内生菌进行抑菌活性筛选,结果表明：20株内生真菌中有12株出现了抑菌活性,有抑菌活性菌株的比例为60.0%;23株内生放线菌中,仅3株出现了抑菌活性,有抑菌活性菌株的比例为13.0%;15株内生细菌中,有4株出现了抑菌活性,有抑菌活性菌株的比例为26.7%。     

植物内生细菌对植物健康的作用

植物内生菌是一个多样性十分丰富的微生物类群,存在于没有外在感染症状的健康植物组织内,并与宿主植物协同进化.随着研究领域的不断拓宽和研究方法的不断更新,植物内生菌与植物健康的关系以及应用逐渐成为研究热点.本文主要综述了内生细菌的多样性、进入植物组织内的机制以及内生细菌的主要功能及应用,提出了现阶段内生菌研究存在的问题,并展望了内生菌研究的前景.     

黄花夹竹桃内生真菌抗病原细菌的初步研究

从植物黄花夹竹桃 (Thevetiaperuviana)的根、茎、叶、果实中分离出内生真菌 10 1株。以鼠伤寒沙门氏菌 (Salmonellatyphimurium)、肺炎链球菌 (Streptococcuspneumoniae)、乙型溶血链球菌 (Streptococcushemolyticus)、金黄色葡萄球菌 (Staphyllococcusaureus) 4种人类病原菌为指示菌 ,对其进行抑菌活性筛选 ,结果有 17株内生真菌对 1株或 1株以上人类病原菌有抑菌活性 ,其中平板抑菌圈直径大于 2 0mm的菌株有9株。具有抗菌活性的内生真菌分别来自木霉属 (Trichoderma)、曲霉属 (Aspergillus)等 9个属。     

Symbiotic interaction of endophytic bacteria with arbuscular mycorrhizal fungi and its antagonistic effect on Ganoderma boninense

Endophytic bacteria (Pseudomonas aeruginosa UPMP3 and Burkholderia cepacia UMPB3), isolated from within roots of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) were tested for their presymbiotic effects on two arbuscular mcorrhizal fungi, Glomus intraradices UT126 and Glomus clarum BR152B). These endophytic bacteria were also tested for antagonistic effects on Ganoderma boninense PER 71, a white wood rot fungal pathogen that causes a serious disease in oil palm. Spore germination and hyphal length of each arbuscular mycorrhizal fungal (AMF) pairing with endophytic bacteria was found to be significantly higher than spores plated in the absence of bacteria. Scanning electron microscopy (SEM) showed that the endophytic bacteria were scattered, resting or embedded on the surface hyaline layer or on the degraded walls of AMF spores, possibly feeding on the outer hyaline spore wall. The antagonistic effect of the endophytic bacteria was expressed as severe morphological abnormalities in the hyphal structures of G. boninense PER 71. The effects of the endophytic bacteria on G. boninense PER 71 hyphal structures were observed clearly under SEM. Severe inter-twisting, distortion, lysis and shriveling of the hyphal structures were observed. This study found that the effect of endophytic bacteria on G. intraradices UT126 and G. clarum BR152B resembled that of a mycorrhiza helper bacteria (MHB) association because the association significantly promoted AMF spore germination and hyphal length. However, the endophytic bacteria were extremely damaging to G. boninense PER 71.