金铁锁为石竹科,金铁锁属,中国特有的单种属植物；其根为珍贵的中药材,为云南白药、贵州金骨莲胶囊等中药的主要成份之一。因其野生资源分布狭窄,且中药厂的原料主要依赖于野生资源,再加之长期无节制的挖掘使其物种数量急剧下降,现被定为国家珍稀濒危二级保护植物。植物内生菌和根际菌以其特殊的性质和功效成为现在寻找替代药源和新活性物质的重要来源。本研究首次以金铁锁的根和根际土为研究对象,通过纯培养的方法分析其内生和根际放线菌群落多样性和相关活性：并采用高通量测序方法对红壤和沙壤中金铁锁的根、根际土和边缘土以及无菌培养组培苗根的原核微生物群落变化规律进行了较为系统地研究和分析,其主要结果如下：从源自4个地方的金铁锁根系中共分离获得182株放线菌,分属于8个亚目、13个科和21个已知属和1个潜在新属,其中链霉菌为优势菌群,其后依次为诺卡氏菌属(Nocardia)、分枝杆菌属(Mycobacterium)和小单孢菌属(Micromonospora)。从源自6个地方的金铁锁根际土中分离获得488株放线菌,分属于放线菌10个亚目、17个科和40个属。其中链霉菌属(Streptomyces)仍为优势菌群,其后依次为韩国生工菌属(Kribbella)和小单孢菌属(Micromonospora)。根内生菌多样性最丰富的为丽江,最差的为香格里拉；而根际菌多样性最丰富的为香格里拉,最差的为二南队。从源自4个相同地方的根及根际土中共分离获得435株放线菌,隶属于10个亚目和38个属；同时发现,源自金铁锁根系的8个亚目均包含于其根际土中,而两者共有属的比值却仅为34.2%。基于Miseq高通量测序结果表明,金铁锁根、根际土及边缘土内微生物非常丰富,从源自红壤6个地方54个样品中共检测到44个门和330个属,根、根际土和边缘土分别检测到26、43和37个门和212、255和238个属,特有门类分别为0、4和1个,特有属分别为42、31和24个,特有优势属为19、4和1个。从源自沙壤土4个地方36个样品中共检测到了43个门291个属。根、根际土和边缘土分别检测到29、38和36个门和195、213和215个属,各自独有门为2、1和5个,各自独有属类高达44、16和20个；特有的优势属类分别为9、1和4个；在红壤和沙壤的根、根际土及边缘土三者之间存在显著性差异的各级微生物类群分别为337和372个。由上述结果可知虽然根内菌多样性小于土壤,但特有属类群却最多,再次表明植物材料的特殊性；而金铁锁野生种内的微生物多样性高于栽培种,再次显示微生物分布具有宿主特异性。另外,在无菌培养的组培苗中也注释到了丰富的微生物类群,分属于14个门和112属,同时发现其内微生物组成与室外根系存在非常大的差异。沙壤和红壤金铁锁的根、根际土及边缘土内微生物丰度和多样性在门级水平上较为相似,但在属级水平上有较大的区别,在所有样品中,Proteobacteria门为最大优势门类；第二、三大优势门在植物根内生菌中为Firmicutes和Actinobacteria,而在根际土和边缘土中则为Actinobacteria 和 Acidobacteria。红壤和沙壤根样品中优势属优势程度依次为为Staphylococcus、 Bacillus和Rhodoplanes;而在土壤微生物中,主要优势属类群所占相对比例显著小于内生,且在红壤和沙壤中属类有较大不同,红壤土的优势属依次均为Rhodoplanes、DA101和Candidatus Xiphinematobacter;而沙壤土则为Rhodoplanes和Kaistobacter。纯培养和免培养试验结果表明,土壤内微生物丰度和多样性均明显高于植物内生,根内与土壤微生物之间存在较大的关联性以及微生物分布具有宿住异质性。相对而言,免培养所注释到的放线菌无论在物种多样性上还是在数量上均远远大于纯培养,但免培养并不能检测到所有纯培养微生物,源自于纯培养40%左右的属类物种在免培养中均未被检测到；同时,纯培养中最大优势属类均为链霉菌(Streptomyces),而免培养的根系和根际土的最大优势属则分别为Pseudonocardia和Mycobacterium 。在所有样品中预测到了丰富的功能基因,其相对丰度在总体上为土壤微生物高于根内生微生物；并且预测到了金铁锁主要药用成份五环三萜皂苷合成中的一些关键酶的功能基因,表明金铁锁内生或根际微生物可能也具有产与植物体相同的代谢产物五环三萜皂苷的潜能。相对其它因子来说,在10个土壤理化因子中,Ca2+和pH值两因子对土壤微生物的分布起到主要的正相关作用。对3个候选新分类单元进行了多相分类研究,并确定了其精确的分类地位。菌株YIM TG2190为诺卡氏菌属的一个新种,命名为Nocardia zhihengii sp. nov.;菌株YIM DR1091为类诺卡氏菌属一个新种,命名为内生类诺卡氏菌(Nocardioides intraradicalis sp. nov.);而YIM DR4008为链霉菌科一个新属,命名为类链霉菌属(Allostreptomyces gen. nov.),其典型种为金铁锁类链霉菌(Allostreptomyces psammosilenae sp. nov.)。通过对所分离的92株内生放线菌和111株根际放线菌进行的抑制病原菌及酶活性检测,从中筛选了一批抗菌活性强和酶活性高的放线菌菌株。本研究揭示了金铁锁根及根际土蕴藏着大量丰富的微生物种质资源以及植物体与其承载体内微生物之间具有较大的关联性,同时丰富的纯培养放线菌物种和功能菌株的筛选不仅有利于为后续的农业生产及工业应用提供宝贵的菌种资源,而且对金铁锁的栽培种植与保护开发具有一定的理论指导和实际应用价值。