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植物内生细菌与宿主植物长期协同进化,在演化过程中与植物形成了互惠共生关系,对宿主植物有固氮、促生、抗病、抗逆等多方面的有益作用,因此,植物内生细菌是植物微生态系统中的重要组成部分,对植物的生长等有显著的促进作用。但作为生态学研究热点的入侵生态学,对植物内生菌,特别是内生细菌的研究极其缺乏。为探讨入侵植物与其相应内生菌的关系,本研究以入侵植物南美蟛蜞菊为研究对象,基于生态学,微生物学,分子生物技术等理论技术和方法,就其植株体内内生细菌多样性及其生态学功能进行了初步研究,主要研究结果如下:
1.采用组织分离法,从南美蟛蜞菊植株茎段中分离培养并鉴定得到了45株内生细菌。以分离到的45株内生细菌菌株的总DNA为模板,进行16SrDNAPCR扩增并进行测序分析。测序结果表明,共有8个科、9个属的细菌分布。其中肠杆菌属(Enterobacter)、农杆菌属(Agrobacterium)、贪嗜菌属(Variovorax)数量最多,分别占所测菌株的26.7%、24.4%、17.8%,是所分离的南美蟛蜞菊内生细菌中最大的三个类群。其次为芽孢杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas),分别占所测菌株的11.1%和8.9%;微杆菌属(Microbacterium)占所测菌株的4.4%,有2株细菌分布;果胶杆菌属(Pectobacterium)、假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)和红球菌属(Rhodococcus)均只有1株细菌分布,各占所测菌株的2.2%。
2.从分离到的45株内生细菌中筛选具有固氮作用、分泌植物生长素IAA、产生铁载体以及溶磷的菌株,以期评价内生细菌的生物学功能。
(1)菌株固氮作用筛选结果表明:共有21株菌具备固氮能力,分别是假单胞菌属(Pseudomonas)(WTB-JS002、WTB-JS006),肠杆菌属(Enterobacter)(WTB-JS003、WTB-JS004、WTB-JS005、WTB-JS010、WTB-JS011、WTB-JS012、WTB-JS015),贪嗜菌属(Variovorax)(WTB-JS020、WTB-JS021、WTB-JS028、WTB-JS032),农杆菌属(Agrobacterium)(WTB-JS019、WTB-JS023、WTB-JS025、WTB-JS034、WTB-JS035、WTB-JS042),芽孢杆菌属(Bacillus)(WTB-JS001),微杆菌属(Microbacterium)(WTB-JS040)。
(2)各菌株分泌IAA的浓度在0.60~85.33μg/ml之间,其中WTB-JS037分泌IAA的浓度最高,为85.33μg/ml;其次为WTB-JS040,为83.59μg/ml;WTB-JS004最低,为0.60μg/ml。根据测得的IAA含量,可将菌株分泌IAA的能力划分为低(≤30μg/ml)、中(30~50μg/ml)、高(≥50μg/ml)三个水平,在45株供试菌种中,13.3%的菌株产IAA含量较高,均在50μg/ml以上,其中包括农杆菌属(Agrobacterium)、肠杆菌属(Enterobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)和微杆菌属(Microbacterium),13.3%和73.3%的菌株分别具有中、低水平的产IAA能力。
(3)菌株产铁载体测定结果表明,45株菌中有20株菌能产铁载体,其分别归属于假单胞菌属(Pseudomonas),肠杆菌属(Enterobacter),农杆菌属(Agrobacterium),贪嗜菌属(Variovorax)。而,芽孢杆菌属(Bacillus)、微杆菌属(Microbacterium)、红球菌属(Rhodococcus)和果胶杆菌属(Pectobacterium)的所有供试南美蟛蜞菊内生细菌菌株均未发现产铁载体。
(4)对45株供试菌的溶磷特性筛选结果表明,3株内生细菌WTB-JS006、WTB-JS016和WTB-JS040具有溶磷能力,占供试菌株总数的8.3%。
综合供试菌株的生物学作用,4株内生细菌WTB-JS005、WTB-JS011、WTB-JS012以及WTB-JS015兼有产铁载体、固氮以及分泌IAA的三重功能,可作为下一步重点研究的菌株。