雷公藤内生细菌互作对雷公藤生长及生理特征的影响

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雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook.f.)属卫矛科雷公藤属植物,是一种珍贵的药用植物,主要分布于我国的福建、浙江、安徽、江西、台湾等省份。植物内生细菌广泛存在于各种健康植物的组织和器官中,与宿主植物和谐共存、相互影响,内生细菌与植物的共生体也被认为是自然界中的一种普遍现象。在植物微生态系统中,内生细菌长期生活在植物体内,对宿主植物的生理生化活动产生重要的影响,一些植物内生细菌已被证明扮演着有益生物学角色,它们可以通过溶磷、固氮、产铁载体、分泌生长素等作用促进宿主植物的生长,并在植物抗病原菌等方面发挥着重要作用。近年来,国内外学者已陆续从不同药用植物体内筛选出对宿主植物次生代谢过程具有重要影响的内生菌,它们不但自身能够产生特殊的活性物质,还能够参与植物活性成分的合成,或者促进植物次生代谢产物进行转化。本文通过对雷公藤内生细菌菌株两两组合共培养研究了内生细菌互作条件下其促生特性及抗病原菌活性,并通过菌苗共生技术及悬浮诱导子添加技术,对目标组合菌株的对植物及悬浮细胞的促生长效果进行评价。主要结果如下:(1)通过单菌株与混合菌株的比较,评价内生细菌共存互作对其促生指标的影响。研究结果表明:菌株共培养产生的相互作用会使各种促生指标发生明显的改变。与单独培养相比,混合培养情况下大多数菌株的溶磷能力和IAA分泌量有较大的提高,与菌株LY4混合的菌株其溶磷量具有更大的提高,而菌株LG3、LJ3、LJ12的混合菌株具有更高的IAA分泌量。菌株LJ12的混合菌株具有较高的ACC脱氨酶活性,菌株LJ12、LY3对其混合菌株的铁载体合成具有重要贡献。相关性分析显示,大部分菌株的混合菌株与单菌株的各促生指标并无明显的相关性,在菌株共存互作下,混合菌株的促生性能并非取决于单菌株的促生能力。(2)经细菌16S rDNA序列鉴定及同源性分析表明,菌株LG6与丁香假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)的相似度达到了 100%;菌株 LY3 与菠萝泛菌(Pantoea ananatis)的相似度达到了 99%;菌株LJ3和LJ12与炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)的相似度达到了 100%。(3)LG6、LY3以及这两株菌的混菌都有较强的抑制植物病原菌的作用,LJ3和LJ12并不具有抑制作用,但是其与两株具有抑制作用的菌的混菌具有一定的抑制性,同时ALL处理并不是抑制作用最佳,这说明并不是抑制混菌越多抑制作用就更为明显。发酵液的抑制作用比无菌发酵液更为明显。(4)将菌株LG6、LY3、LJ3、LJ12及其组合分别以活菌、灭活菌体粗提物和菌液的形式添加到悬浮细胞培养体系中,通过检测悬浮细胞的重量、细胞活力以及培养液的pH值、电导率、可溶性糖和NO3-含量,分析了内生细菌对雷公藤悬浮细胞生长状况的影响。结果显示,内生细菌活菌对悬浮细胞生长的影响较大,菌株LY3、LJ3、LJ12及h5、ALL活菌对悬浮细胞的鲜重具有促进作用,菌株LY3和大部分混合菌株的活菌降低了培养液的pH值,多数内生菌株活菌提高了培养液的电导率,内生菌株活菌的添加使培养液的可溶性糖含量发生了较大变化,并明显提高了培养液中的NO3-含量。灭活菌体粗提物和菌液的添加对细胞鲜重的增加多表现为抑制作用。(5)四株内生细菌及其混菌能在不同程度上影响雷公藤组培苗的生长。接种LJ12处理的组培苗鲜重、干重、株高和叶片数的促生变化最为显著;混菌处理中接种h2和ALL混菌的植株各项生长指标增加较为明显;h4、h5、h6混菌组合处理的植株各项指标均低于空白对照;所有的单菌处理的植株促生效果均比混菌处理要好。(6)接种菌株之后的组培苗的叶绿素含量均有所下降,接种LG6、LY3、h3、h4菌株的组培苗叶绿素a有所增长;而接种相同菌株的组培苗叶绿素b均呈下降的趋势,只有接种LG6菌株的总叶绿素含量高于对照,从整体来看,接种单菌的处理在叶绿素含量的积累中作用显著高于混菌组合处理;h1、h4、h6三种组合混菌处理的Pn高于空白对照,单菌处理中的LG6 Gs略低于空白对照,其余三株单菌处理的组培苗Gs均高于空白对照,而混菌处理后的组培苗Gs均高于空白对照,所有接种单菌处理的Tr均低于空白对照,而接种混菌组合处理的组培苗的Tr除了 hl组合以外全都高于空白对照,混菌处理的Tr增加表明单位面积叶片蒸腾失水增多,Tr的升高与其叶片Ci的下降比较吻合;所有接种处理的qp均呈下降的趋势,说明不论是单菌还是混菌,都对组培苗的qp具有一定的抑制作用。同时LG6、LJ12接菌处理的NPQ呈上升趋势。
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