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柑橘是我国种植面积最大的水果作物,也是全球重要经济作物之一。21世纪以来柑橘种植面积大幅度提高,而与此同时,产业发展正面临着品质提升、病害防治等技术难题,长期使用化学药物防控病害带来的农产品安全问题受到越来越多的关注。长期以来,作物根际(Rhizosphere)一直是国内外学者硏究的重点,根际微生物对植物健康的影响持续受到关注,而叶际(Phyllosphere)微生物对植物健康的影响则了解相对较少。根际和叶际作为植物两个独特、复杂的生态系统,有着丰富的微生物多样性,在农业生产和农业生态环境中具有重要地位。已有研究表明叶际微生物在影响植物健康、改善作物品质等方面发挥了十分重要的作用。因此,深度发掘和利用叶际微生物对保持植株健康、减少化学农药使用、提升柑橘的产量及品质具有重要科学意义。近年来一些研究陆续发现肠杆菌目(Enterobacterales)菌株往往是农作物叶际上的优势类群,在生物固氮、植物促生等方面已有关于肠杆菌的大量报道,它们可能与内生菌存在一定的交流,从而影响植株健康。与此同时,一些肠杆菌作为人或动物的条件致病菌,在抗生素和有机肥的持续施用的情况下,也存在着耐药性传播的潜在风险,从而影响到人们的健康。基于此,本论文选择了广东地区种植面积广泛的不同柑橘品种作为研究对象,对其叶际肠杆菌资源的功能特性和耐药性开展了如下研究:选择广东地区不同柑橘品种作为研究对象,利用高通量测序技术分析柑橘叶际和果实的微生物多样性,结果表明肠杆菌目是柑橘叶际和果实内的微生物优势类群;利用传统分离培养技术从柑橘叶际、根际环境中共分离和鉴定肠杆菌目菌株193株,涵盖了10属,优势属为Pantoea,约占肠杆菌总量的37.3%。从中发现肠杆菌疑似新种8株(菌株编号)21-RHWS17、CMYE1、CMYE11、CMYM10、CMYM5、CMYM7、HJE19、HJR51,分别从属于Lelliottia、Kalamiella、Pantoea等属。采用多相分类学技术手段,将菌株CMYE1鉴定为Erwinia属的一个新物种,将其命名为叶际欧文氏菌(Erwinia phyllosphaerae sp.nov.)。利用ERIC-PCR分型技术对165株柑橘叶际肠杆菌目菌株进行了基因分子分型,将其划分为67个不同基因型。对不同基因型代表菌株进行了植物促生潜力的测试,包括了分泌植物生长素(IAA)、产铁载体(Siderophore)、溶解无机磷等。供试菌株涵盖了Enterobacter、Kosakonia、Klebsiella、Phytobacter、Kalamiella、Pantoea、Rosenbergiella等7属。在分泌IAA方面,Klebsiella属表现出较强的潜在促生性能,平均分泌量达99.1 mg·L-1。Enterobacter、Phytobacter、Pantoea等属的平均分泌量均大于50 mg·L-1;Kalamiella、Rosenbergiella、Kosakonia等属的平均分泌量在20~50 mg·L-1之间。在产铁载体方面,Pantoea属菌株分泌能力最强(As/Ar=0.66);其余6个属的平均产铁载体量0.68~0.77。在溶无机磷方面,供试肠杆菌均具有溶解无机磷的性能。其中Klebsiella和Pantoea菌株平均溶磷量大于500 mg·L-1;其余5属平均溶磷量也均大于400 mg·L-1;在溶解有机磷方面,分离的肠杆菌中Enterobacter属菌株的溶磷能力最强(d2/d1平均值为4.44),Rosenbergiella、Phytobacter、Pantoea属次之,Kalamiella、Klebsiella、Kosakonia属溶解有机磷能力较弱。这些结果表明柑橘叶际肠杆菌Klebsiella、Pantoea和Enterobacter菌株表现相对较强的促生潜能,可能在促进柑橘植株生长方面发挥着重要作用。选择16种药敏试纸利用K-B法对柑橘叶际和根际肠杆菌进行耐药性分析。叶际肠杆菌对不同种类抗生素的耐药率依次为:氨苄西林(64.2%)、红霉素(34.3%)、磺胺异噁唑(22.4%)、林可霉素(19.4%)、磷霉素(13.4%)、头孢噻肟(5.9%)、亚胺培南(4.5%)、链霉素(1.5%),对庆大霉素、多西环素、多粘菌素B等8种抗生素敏感;根际肠杆菌对不同抗生素的耐药率依次为:氨苄西林(67.9%)、红霉素(67.9%)、林可霉素(50%)、亚胺培南(32.1%)、链霉素(14.3%)、四环素(14.3%),对头孢噻吩、磷霉素、磺胺异噁唑等10种抗生素敏感。叶际肠杆菌的多重耐药率为29.9%,其主要类群为Enterobacter、Kalamiella、Klebsiella、Kosakonia、Rosenbergiella属;根际肠杆菌多重耐药率为42.9%,其主要类群为Citrobacter、Enterobacter、Klebsiella、Serratia属。根际环境的肠杆菌对氨苄西林、红霉素、林可霉素、亚胺培南、链霉素、四环素等抗生素耐药率均高于叶际,可能与土壤中长期施用有机肥及环境中抗生素污染导致细菌抗性增加有关;对于头孢噻吩、磺胺异噁唑以及磷霉素,叶际菌株则表现出较高的耐药率,根际肠杆菌则表现敏感,这可能与叶际特殊的生存环境招募的细菌类群有关。采用Illumina测序平台对表型耐药的10属的36株肠杆菌进行全基因组测序。利用CARD数据库(the Comprehensive Antibiotic Research Database)对其进行耐药基因注释和预测,发现耐药菌株的基因注释结果与耐药表型具有较好的一致性。在叶际耐药肠杆菌中发现25种类型的耐药基因共33个;在根际耐药肠杆菌中发现31种类型的耐药基因36个。叶际与根际耐药肠杆菌菌株共有的18种类型、23个耐药基因重叠,涉及了10类抗生素药物(β-内酰胺类、氨基糖苷类、利福霉素类、多肽类、氟喹诺酮类、氯霉素类、四环素类、硝基咪唑类、磷霉素类和大环内酯类),在叶际与根际多重耐药肠杆菌中也发现了相同的类群。上述研究结果表明叶际和根际的肠杆菌类群可能通过空气、扬尘、植物组织运输等形式存在某种交换造成菌株耐药性的传播。尽管如此,本研究从采集的果肉样品中并未分离到肠杆菌目菌株,尚无法对其耐药性作出精准的评测,这也从侧面说明柑橘果实中的肠杆菌的数量较少,通过食用果肉导致其传播耐药性的风险较低。而对柑橘叶际分离的肠杆菌功能特性的分析表明Klebsiella、Pantoea和Enterobacter可能具备较强的植物促生潜力,在促进柑橘生长,减少化肥投入,提升柑橘品质等方面有待开展更为深入系统的研究。