湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统,湿地植物与微生物联合净化水质可有效改善区域生态环境质量。湿地植物内生细菌可促进宿主植物生长及对环境的适应性,对维持湿地生态系统的平衡发挥着重要作用。本文以湿地植物芦苇(Phragmites australis)和狭叶香蒲(Typha angustifolia L.)为研究对象,通过植物细胞工程技术构建其再生体系,应用高通量测序技术分析其根与种子内生及根际环境中细菌群落结构,采用活性污泥孵育芦苇再生苗的手段富集并挖掘功能内生细菌,基于功能内生细菌与植物离体组织共培育的策略改良湿地植物,主要研究内容与结果如下:(1)以种子为外植体,通过体细胞胚发生途径构建芦苇再生体系、器官发生途径构建狭叶香蒲再生体系。增殖的芦苇胚性培养物表现出极强分化潜力,被选为人工种子的繁殖体。胚性培养物能快速再生成大小均一、无污染的植株,为可控条件下内生细菌的定殖研究提供了理想的实验材料。(2)芦苇与狭叶香蒲根际细菌、根部内生细菌和种子内生细菌群落组成存在明显的差异。其种子内生细菌为一个独特的细菌类群,而非根际细菌或根部内生细菌的一个子集。芦苇与狭叶香蒲种子内生细菌群落主要包括7个菌门:变形菌门、拟杆菌门、浮霉菌门、绿弯菌门、热袍菌门、柔壁菌门和螺旋体门;主要菌属包括脱硫杆状菌属、地杆菌属、硫杆菌属、氧化硫单胞菌属、甲基营养菌属和脱氯单胞菌属等。(3)利用活性污泥侵染芦苇再生苗的手段富集内生细菌,通过变性梯度凝胶电泳技术证实了有丰富的内生细菌成功定殖于再生苗根部。从再生苗根部分离出新鞘氨醇单胞菌RE3-1、吐蕃根瘤菌RE3-2、弗赖森草螺菌RE3-3、长野雷夫松氏菌RE3-4、束红球菌RE3-5、沃氏葡萄球菌RE3-6、根际金黄杆菌SH1、池生戴尔福特菌SH2、木糖氧化无色小杆菌SH4、嗜线虫沙雷氏菌SH5和表皮葡萄球菌SH6等11株内生菌株。(4)木糖氧化无色小杆菌SH4表现出高耐铅特性。通过等温吸附实验拟合Langmuir方程,发现木糖氧化无色小杆菌SH4对Pb2+最大吸附量qmax为57.94 mg g-1。该菌株通过产生大量胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)而与铅离子结合形成有机金属配位体,从而减弱铅对植物体的毒性。(5)弗赖森草螺菌RE3-3具有产吲哚乙酸及与铁载体的功能,其中铁载体可螯合铁与镉。该菌株被挑选为模式菌株,通过菌体与植物繁殖体共培养的方法成功定殖于芦苇人工种子,并垂直传递于再生植株并表现出耐镉特性。弗赖森草螺菌RE3-3通过人工种子的定殖与传递,增强幼苗对重金属镉胁迫的耐受性,改良了芦苇幼苗品质。本研究采用植物细胞工程和分子生物学等技术手段,挖掘优良湿地植物内生细菌资源,解析功能内生细菌的金属耐受性及促生机制,并进行共培育功能内生细菌与植物离体培养物,将功能内生细菌的利用拓展至湿地植物育种方向,为改良湿地植物品种提供了一个新的思路。