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四川省甘孜州地处川西高原,是四川盆地西缘山地向青藏高原过渡的地带,自然条件复杂,气候多变。该地区药用植物丰富,共计800余种,是中国名贵中药材的主要产区。常年生长于高海拔、高辐射、温差大等极端环境中的药用植物,为植物内生放线菌的筛选提供了丰富资源。
本研究以甘孜州地区药用植物为研究对象,结合传统分离方法、活性筛选及分子生物学的技术,对药用植物内生放线菌的多样性和抗菌促生功能进行分析。从44种药用植物中分离了215株内生放线菌。根据放线菌的形态特征和BOXAIR-PCR指纹图谱分析,选取84株代表菌株,16S rRNA测序结果表明,这些内生放线菌属于8个属,分别是链霉菌属(Streptomyces)、假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)、短杆菌属(Brevibacterium)、韩国生工菌属(Kribbella)、拟无枝酸菌属(Amycolatopsis)、发仙菌属(Pilimelia)、微杆菌属(Microbacterium)、诺卡氏菌属(Nocardia),以链霉菌为药用植物内放线菌的优势种群。
84株代表菌株的抗菌活性初筛结果显示,58.6%的菌株对供试的病原菌表现出不同程度的抗性。其中对西瓜枯萎菌拮抗效果最好,对大肠杆菌、沙门氏菌、肺炎克雷伯氏菌拮抗效果较差;对7种功能基因进行扩增,PKSⅠ、PKSⅡ、NRPS、Halo、CYP、phzE、dTGD的阳性检出率分别为32.1%、64.3%、33.3%、26.2%、46.4%、36.9%、34.5%,其中PKSⅡ所占比例最高,进一步构建了PKSⅡKSa基因簇序列的系统发育树,结果表明甘孜州地区药用植物的PKSⅡ功能基因一部分与色素产生相关,一部分与产生芳香聚酮类化合物的合成关系密切。
对药用植物内生放线菌促生能力进行检测,38.1%的菌株具有产IAA的能力,31.0%的菌株具有产几丁质酶的能力和产纤维素酶的能力,20.2%的菌株具有产蛋白酶的能力,16.7%的菌株具有产铁载体的能力,而具有溶磷能力的菌株只有15.5%。根据药用植物内生放线菌的促生初筛结果,以药用植物白芨为材料,选取促生效果较好的菌株2、12、20、49、72、122、156、179以及混合处理(菌株72+菌株2)进行盆栽实验,评价各菌株的促生效果。对白芨的各项生理指标的测定结果表明,大部分菌株均有促生效果,其中菌株20和菌株12效果最好,在菌株12和20的作用下,白芨叶长增长了117.55%和86.47%;分根数增加了91.75%和208.25%;最长根长增长了295.21%和355.09%;茎长增长了112.93%和56.46%;株高增长了320.75%和186.17%;叶宽增加了234.04%和140.43%。揭示了药用植物内生放线菌对白芨的促生作用。
本研究通过传统分离、活性筛选和分子生物学技术,了解甘孜州地区药用植物内生放线菌资源,揭示了该地区药用植物中蕴藏着丰富的内生放线菌资源,而大多数的内生放线菌具有抗菌促生能力,为寻找新的活性物质,开发新的抗菌药物,发掘代替传统化肥农药的微生物菌剂提供了丰富的菌种资源,也为该地区药用植物内生放线菌资源的研究和开发提供了科学参考。
本研究以甘孜州地区药用植物为研究对象,结合传统分离方法、活性筛选及分子生物学的技术,对药用植物内生放线菌的多样性和抗菌促生功能进行分析。从44种药用植物中分离了215株内生放线菌。根据放线菌的形态特征和BOXAIR-PCR指纹图谱分析,选取84株代表菌株,16S rRNA测序结果表明,这些内生放线菌属于8个属,分别是链霉菌属(Streptomyces)、假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)、短杆菌属(Brevibacterium)、韩国生工菌属(Kribbella)、拟无枝酸菌属(Amycolatopsis)、发仙菌属(Pilimelia)、微杆菌属(Microbacterium)、诺卡氏菌属(Nocardia),以链霉菌为药用植物内放线菌的优势种群。
84株代表菌株的抗菌活性初筛结果显示,58.6%的菌株对供试的病原菌表现出不同程度的抗性。其中对西瓜枯萎菌拮抗效果最好,对大肠杆菌、沙门氏菌、肺炎克雷伯氏菌拮抗效果较差;对7种功能基因进行扩增,PKSⅠ、PKSⅡ、NRPS、Halo、CYP、phzE、dTGD的阳性检出率分别为32.1%、64.3%、33.3%、26.2%、46.4%、36.9%、34.5%,其中PKSⅡ所占比例最高,进一步构建了PKSⅡKSa基因簇序列的系统发育树,结果表明甘孜州地区药用植物的PKSⅡ功能基因一部分与色素产生相关,一部分与产生芳香聚酮类化合物的合成关系密切。
对药用植物内生放线菌促生能力进行检测,38.1%的菌株具有产IAA的能力,31.0%的菌株具有产几丁质酶的能力和产纤维素酶的能力,20.2%的菌株具有产蛋白酶的能力,16.7%的菌株具有产铁载体的能力,而具有溶磷能力的菌株只有15.5%。根据药用植物内生放线菌的促生初筛结果,以药用植物白芨为材料,选取促生效果较好的菌株2、12、20、49、72、122、156、179以及混合处理(菌株72+菌株2)进行盆栽实验,评价各菌株的促生效果。对白芨的各项生理指标的测定结果表明,大部分菌株均有促生效果,其中菌株20和菌株12效果最好,在菌株12和20的作用下,白芨叶长增长了117.55%和86.47%;分根数增加了91.75%和208.25%;最长根长增长了295.21%和355.09%;茎长增长了112.93%和56.46%;株高增长了320.75%和186.17%;叶宽增加了234.04%和140.43%。揭示了药用植物内生放线菌对白芨的促生作用。
本研究通过传统分离、活性筛选和分子生物学技术,了解甘孜州地区药用植物内生放线菌资源,揭示了该地区药用植物中蕴藏着丰富的内生放线菌资源,而大多数的内生放线菌具有抗菌促生能力,为寻找新的活性物质,开发新的抗菌药物,发掘代替传统化肥农药的微生物菌剂提供了丰富的菌种资源,也为该地区药用植物内生放线菌资源的研究和开发提供了科学参考。