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。     

植物内生菌的研究进展

植物内生菌是存在于植物内部与植物密不可分的一类微生物,包括内生真菌和内生细菌两大类。随着研究的不断深入,发现内生菌不仅产生多种有益的生物学作用,如防病、促生、固氮等,还能对寄主植物的生长发育产生不利影响。近年来,植物内生菌已成为我国微生物学领域研究的热点问题之一。本文综述了植物内生真菌和内生细菌的研究概况,以期更好地研究和了解植物内生菌。     

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。     

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。     

植物内生细菌在植物修复重金属污染土壤中的应用

土壤重金属污染是威胁人群健康和经济可持续发展的重要环境问题。植物修复具有经济、环保等特点,已成为治理重金属污染土壤的重要技术。如何提高植物对重金属的抗性、促进植物生长是影响植物修复效率的关键之一。内生菌群-植物共生关系在此方面具有独特优势。其中,植物内生细菌可改善植物营养、降低植物病菌感染、影响酶活性,以及分泌激素、含铁载体和有机配位体等,进而提高超积累植物对重金属的吸收作用。本文综述了近年来国内外关于抗重金属植物内生细菌筛选与应用的研究进展,分析了内生细菌促进植物生长、增强植物对重金属抗性、促进重金属向茎叶转移的机理,阐述了植物内生细菌在重金属污染土壤修复中的应用前景与研究重点。     

植物内生菌研究进展

植物内生菌是指生活史中某一阶段生活在植物组织内,对植物没有明显病害症状的一类微生物,研究发现其主要包括内生细菌、内生真菌和内生放线菌。内生菌能够产生与宿主植物相同或相似的活性物质,从而拓宽了药用资源并且具有巨大的应用价值。从植物内生菌的分布规律及其生长特点,与宿主植物的关系,研究领域以及发展现状与存在问题等方面进行了综述,并对植物内生菌在药用资源开发中的前景进行了展望。     

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.     

植物内生细菌的侵染定殖规律研究进展

详细综述了植物内生细菌的侵染定殖过程,即吸附、侵入、定殖三个阶段。着重阐述了对植物内生细菌的定殖检测方法,包括抗生素标记法、免疫学方法、基因标记法及特异性寡核苷酸片段标记法等。另外,对植物内生细菌的来源及定殖影响因子也进行了系统讨论,并对未来植物内生细菌定殖研究前景作了展望。     

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。     

根瘤内生细菌

在研究根瘤菌与豆科植物共生关系的过程中,人们发现根瘤中同时定居着许多与根瘤菌不同的内生菌,这些非共生细菌生活在根瘤中,但不引起植物产生明显的病害,为根瘤内生细菌.根瘤内生细菌不仅将植物作为其栖息场所,而且对宿主植物有促生、防病、内生联合固氮等广泛的生物学作用.     

植物内生细菌在防治植物病害中的应用研究

许多报道已证明在不同的植物体内都存在多种内生细菌。本文综述了内生细菌的概念、种群密度等方面的内容 ,着重叙述了内生细菌在生物防治植物病害上的作用 ,并对内生细菌的研究现状及应用提出了自己的见解。     

玉米品种遗传多态性与根系内生细菌种群的相互关系

对辽宁省14个玉米主栽品种根系内主要细菌种群的分析结果表明,芽孢杆菌属（Bucillus ssp．）为玉米内生细菌的主要种群,其它种属包括肠杆菌属、沙雷氏杆菌属、假单孢菌属、黄单孢菌属和棍状杆菌属。内生细菌在不同玉米品种和不同生育期之间存在程度不同的差异。从90条随机引物中筛选出条带清晰、重复性好的13个引物,对14个玉米主栽品种进行遗传多态性的RAPD分析,共扩增出条带139条,其中多态性条带101条,多态性比率72．7％。利用SPSS统计分析软件对14个玉米品种在DNA水平和内生细菌种群水平上进行聚类分析,结果表明,品种亲缘关系在这两个水平上表现基本一致,即品种内生细菌的种类及其数量在很大程度上受品种的遗传背景控制。     

Morphological and genetic characterization of endophytic bacteria isolated from roots of different maize genotypes

Maize is one of the most important crops worldwide, and in Brazil, the state of Paraná stands as its largest producer. The crop demands high inputs of N fertilizers, therefore all strategies aiming to optimize the grain production with lower inputs are very relevant. Endophytic bacteria have a high potential to increment maize grain yield by means of input via biological nitrogen fixation and/or plant growth promotion, in this last case increasing the absorption of water and nutrients by the plants. In this study, we established a collection of 217 endophytic bacteria, isolated from roots of four lineages and three hybrid genotypes of maize, and isolated in four different N-free culture media. Biochemical―comprising growth in different carbon sources, intrinsic tolerance to antibiotics, and biochemical tests for catalase, nitrate reductase, urease, and growth in N-free media in vitro―and genetic characterization by BOX-PCR revealed great variability among the isolates. Both commercial hybrids and homozygous lineages were broadly colonized by endophytes, and sequencing of the 16S rRNA gene revealed the presence of bacteria belonging to the genera Pantoea, Bacillus, Burkholderia, and Klebsiella. Qualitative differences in endophytic colonization were detected between lineages and hybrid genotypes.     

“使它隆”对玉米根部不同微生环境细菌群落多样性的影响

【目的】研究除草剂"使它隆"施用后对玉米根部不同微生环境细菌群落结构和多样性的影响。【方法】利用Illumina Miseq高通量测序技术,对玉米根系内生菌、根际和非根际土壤细菌16S rRNA的V4–V5可变区序列进行测定,分析不同生长期喷施除草剂使它隆对玉米土壤细菌及根系内生菌群落结构和多样性的影响。【结果】本研究15个样品共得到544393条有效序列,333565条优质序列。多样本共有OTU分析表明,非根际和根际土壤的群落结构更为相似,在一定程度上说明玉米根部相关细菌的定殖具有选择性并且是从根际到根系逐步专一化。丰度等级曲线和Alpha多样性结果显示非根际和根际土壤群落的丰富度和均匀度较高,而玉米根系内生菌群落的丰富度和均匀度都比较低,且成熟期玉米根系内生菌群落的丰富度在施用除草剂使它隆后下降比较剧烈。群落组成分析发现,使它隆除草后,玉米根部相关细菌各时期在门及属水平上的分布都发生了较大变化。菌群代谢功能预测结果表明玉米生长从苗期到成熟期,微生物的生长压力逐渐加大,需要消耗更多的能量用于新陈代谢和环境适应。【结论】施用除草剂使它隆后会降低玉米根部土壤细菌群落的多样性,使它隆对成熟期玉米根系内生菌群落影响最为显著。     

水稻种子内生细菌研究进展

水稻的根、茎、叶、种子等器官存在大量对植株生长和产量、品质、抗性等有重要作用的共生和伴生微生物,其中内生菌是种子共生和伴生微生物中的一个代表类群.水稻种子中普遍存在种类丰富且结构复杂的内生菌群落,会直接或间接地影响种子的萌发、生长和群体的产量特性.从水稻种子内生细菌的多样性、水稻种子与其内生细菌分布的相关性、水稻种子内...     

植物内生细菌生物学作用研究进展

内生细菌是植物内生微生物群的主要成员 ,对寄主植物有促生、防病、固氮等多方面的有益生物学作用 ,还可以作为受体 ,将外源基因携带入植物体内 ;但是有的内生细菌对寄主植物的生长发育等也有不利的影响。由于它们生存在植物体内 ,是生物农药和生物肥料等方面的天然资源菌物 ,具有广泛的研究和应用价值     

植物内生放线菌研究进展

植物内生菌主要包括细菌、真菌和放线菌。放线菌的次生代谢产物,如抗生素、有机酸、生物碱等,在抗癌药物、新型抗生素、植物促生剂、生物农药、纳米新材料等领域取得了一系列研究成果。内生放线菌在生态农业、食品工业、制药工业和环境治理等方面扮演重要角色。本文简要概述了目前植物内生放线菌的研究成果,讨论了存在的问题和发展方向。     

Complete genome sequence of the N2-fixing broad host range endophyte Klebsiella pneumoniae 342 and virulence predictions verified in mice

We report here the sequencing and analysis of the genome of the nitrogen-fixing endophyte, Klebsiella pneumoniae 342. Although K. pneumoniae 342 is a member of the enteric bacteria, it serves as a model for studies of endophytic, plant-bacterial associations due to its efficient colonization of plant tissues (including maize and wheat, two of the most important crops in the world), while maintaining a mutualistic relationship that encompasses supplying organic nitrogen to the host plant. Genomic analysis examined K. pneumoniae 342 for the presence of previously identified genes from other bacteria involved in colonization of, or growth in, plants. From this set, approximately one-third were identified in K. pneumoniae 342, suggesting additional factors most likely contribute to its endophytic lifestyle. Comparative genome analyses were used to provide new insights into this question. Results included the identification of metabolic pathways and other features devoted to processing plant-derived cellulosic and aromatic compounds, and a robust complement of transport genes (15.4%), one of the highest percentages in bacterial genomes sequenced. Although virulence and antibiotic resistance genes were predicted, experiments conducted using mouse models showed pathogenicity to be attenuated in this strain. Comparative genomic analyses with the presumed human pathogen K. pneumoniae MGH78578 revealed that MGH78578 apparently cannot fix nitrogen, and the distribution of genes essential to surface attachment, secretion, transport, and regulation and signaling varied between each genome, which may indicate critical divergences between the strains that influence their preferred host ranges and lifestyles (endophytic plant associations for K. pneumoniae 342 and presumably human pathogenesis for MGH78578). Little genome information is available concerning endophytic bacteria. The K. pneumoniae 342 genome will drive new research into this less-understood, but important category of bacterial-plant host relationships, which could ultimately enhance growth and nutrition of important agricultural crops and development of plant-derived products and biofuels.     

植物内生固氮菌及其固氮机理研究进展

氮素是植物生长必不可少的元素,植物内生固氮菌不仅能够在植物体内产生氮素以供植物利用,而且在自然界氮素循环过程中发挥积极作用,对农业可持续发展具有重要意义。近年来,植物内生固氮菌逐渐成为研究热点。由植物内生固氮菌的发现、作物共生、侵入途径、固氮机理、促生作用机制等方面系统地综述了植物内生固氮菌的研究进展,探讨了植物内生固氮菌新的研究思路以及一些尚未解决的问题,以期为植物内生固氮菌及生物固氮研究提供参考。     

Lack of nifH gene in some endophytic bacteria isolated on RC solid medium

Presence of endophytic bacteria was reported in many crops including maize (Zea mays L.). Endophytes play a significant role in plant nutrient and pesticide uptake. Application of endophytic bacteria is a goal of sustainable agriculture. Occurrence of Azospirillum strains is often reported as tissue inhabiting bacteria of maize. The biological N2-fixation is one of most important processes assigned to this bacteria. The objective of this study was to examine the biodiversity of Azospirillum spp. isolated from the leaves of 6 cultivars of Zea mays L.. They were cultivated on two experimental fields at Smolice and Kobierzyce, (Poland). Strains of Azospirillum spp. were isolated on the solid RC medium. Forty four isolates grown as a small intensive red colonies were selected. To verify ability to N2-fixation isolates were analyzed based on nifH gene presence. Presence of nifH gene was tested using PCR method with PolF and PolR universal degenerate primers. The presence of nifH gene was found in 6 tested strains isolated from leaves of 3 cultivars (Cyrkon, Kosmo230, KB2704) from Smolice location, only. Our results suggest that selection of Azospirillum-like strains on RC solid medium based on appearance of colony is not correlated with theirs ability to nitrogen fixation or used degenerated primers (PolF, PolR) are not universal enough.