植物根际微生物的研究及其应用

微生物学杂志　２０１１年１１月第３１卷第６期ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＭＩＣＲＯＢＩＯＬＯＧＹ　Ｎｏｖ．２０１１　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．６　５３　

毛乌素沙地根际土壤微生物数量与　

植物盖度相关性的初步研究　

李占宏　，樊永军ｎ，高　将。，崔志永　

（１．包头师范学院资源与环境学院，内蒙古包头０１４０３０；２．包头师范学院生物科学与技术学院，内蒙古包头０１４０３０）　

摘　要　对毛鸟素沙地不同生境下根际土壤微生物细茵、真茵、放线茵的数量进行了研究，结果表明：根际不　同茵种茵落总量表现为细茵最多，放线茵次之，真菌最少；地貌部位、植物类型等不同生境条件下，微生物茵落　总量和垂直分布上均存在明显差异；固定沙丘迎风坡及荒草地的生物多样性指数高于其他地方，各微生物类　群间分布比例较均匀。植物盖度与微生物的数量并不存在直接的相关性。因此，在改善毛鸟素沙地生态环境　时。应关注不同生境条件下植被演替的递续性和植物类型的配置。　关键词毛鸟素沙地；根际土壤微生物；数量；植物盖度　中图分类号Ｓ１５４．３　文献标识码Ａ　文章编号　１００５—７０２１（２０１１）０６—００５３—０４　

Ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ　ｏｆ　Ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｓｏｉｌ　Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　Ｑｕａｎｔｉｔｙ　

ａｎｄ　Ｐｌａｎｔ　Ｃｏｖｅｒａｇｅ　ｉｎ　Ｍｕ　Ｕｓ　Ｓａｎｄｙ　Ｌａｎｄ　

ＬＩ　Ｚｈａｎ．ｈｏｎｇ　，ＦＡＮ　Ｙｏｎｇ－ｊｕｎ　，ＧＡＯ　Ｊｉａｎｇ　，ＣＵＩ　Ｚｈｉ．ｙｏｎｇ　（１＿Ｓｃｈ１．ｏｆＲｅｓ．＆Ｅｎｖｉｒｏｎ．，２．Ｓｃｈ１．ｏｆＢｉｏ一＆　．＆Ｔｅｃｈｎｏ１．，Ｂａｏｔｏｕ　Ｔｅａｃｈｅｒ’Ｃｏｌ１．，Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｂａｏｔｏｕ　０１４０３０）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｏｆ　ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｓｏｉｌ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂａｃｔｅｒｉａ，ｆｕｎｇｉ，ａｎｄ　ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｈａｂｉｔａｔｓ　ｉｎ　Ｍｕ　Ｕｓ　ｓａｎｄｙ　ｌａｎｄ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｂａｃｔｅｒｉａ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ａｍｏｎｇ　ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔｒａｉｎｓ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ，ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ，ａｎｄ　ｆｕｎｇｉ　ｔｈｅ　ｌｅａｓｔ；Ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｈａｂｉｔａｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｇｅｏ—　ｍｏｒｐｈｉｃ　ｓｉｔｕｓ，ｐｌａｎｔ　ｆｅａｔｈｅｒｓ，ｔｈｅｒｅ　ｗｅｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ　ａｂｏｕｔ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｌｌ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｃｏｌｏｎｙ　ｑｕａｎ－　ｔｕｍ；Ｔｈｅ　ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｉｎｄｉｃｅｓ　ｏｎ　ｆｉｘｅｄ　ｄｕｎｅ　ｓｌｏｐｅ　ｆａｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄ　ａｎｄ　ｗｅｅｄｓ　ｌａｎｄ　ｗｅｒｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｅｌｓｅｗｈｅｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｇｒｏｕｐｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｆａｉｒｌｙ　ｅｖｅｎ．Ｔｈｅｒｅ　ｗａｓ　ｎｏ　ｄｉｒｅｃｔ　ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｔ　ＣＯＶ—　ｅｒａｇｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｂｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｗｈｅｎ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｏｎ　Ｍｕ　Ｕｓ　ｓａｎｄｙ　ｌａｎｄ，ｗｈａｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ　ａｂｏｕｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｈａｂｉｔａｔｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ　ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｉｎｕ—　ｉｔｙ　ｏｆ　ｄｅｌｉｖｅｒｙ　ａｎｄ　ｐｌａｎｔ　ｔｙｐｅｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｍｕ　Ｕｓ　ｓａｎｄｙ　ｌａｎｄ；ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｓｏｉｌ　ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ；ｑｕａｎｔｉｔｙ；ｐｌａｎｔ　ｃｏｖｅｒａｇｅ　

植物与微生物的互作

植物与微生物是自然界中不可或缺的一部分，它们之间的互动关系对于生态系统的平衡和植物健康至关重要。在这篇文章中，我们将探讨植物与微生物之间的互作关系以及这种关系对于植物生长和发展的影响。

一、共生关系

1. 根际微生物

根际微生物是指存在于植物根际土壤中的微生物群落。它们与植物根系形成共生关系，相互之间通过分泌物质进行交流和互利共生。例如，根瘤菌与豆科植物的共生关系能够使植物吸收大气中的氮气，并将其固定为植物可利用的形态。

2. 菌丝网络

菌丝网络是由真菌构建的细长丝状结构，它们能够与植物根系相连，并形成共生状态。通过菌丝网络，植物能够获得额外的养分，而真菌则能够通过与植物交换养分而获取能量。

二、植物免疫系统

1. 植物的防御机制

植物具有多种防御机制来保护自己免受病原微生物的侵害。其中，植物的免疫系统是最主要的防御手段之一。植物通过感知微生物分泌的信号物质，如微生物群体特征分子，来触发免疫响应。 2. 驯化过程中的免疫系统改变

人工选择和驯化过程中，植物的免疫系统可能发生改变，使其对特定的微生物具有更强的免疫防御能力。这种改变使得植物能够抵抗病原微生物，并更好地适应环境。

三、植物与有益微生物

1. 促进生长的有益微生物

有些微生物对植物的生长发育具有积极的促进作用。例如，一些根际微生物能够分解土壤中的有机物质，释放出植物所需的营养元素，促进植物生长。

2. 提高抗逆性的有益微生物

有些微生物能够与植物形成共生关系，提高植物的抗逆性。这些微生物通过抑制病原微生物的生长，调节植物的激素水平以及增加植物免疫系统的活性，帮助植物抵御病害和逆境。

四、微生物与植物病原性

1. 病原菌对植物的危害

某些微生物是植物的病原菌，它们能够感染并导致植物生病甚至死亡。这些病原菌通过产生毒素、破坏植物组织以及破坏植物的营养平衡来危害植物的生长。

植物—微生物互作提高植物抗生物和非生物胁迫能力的机理研究及应用

植物生长在复杂的自然环境中,它们不仅与多种有害生物(如食草昆虫和微生物病原体)共同生活,而且还与有益生物(如食草动物的天敌、有益真菌及根际细菌)共存。大量的研究表明有益微生物不仅能促进植物的生长,还能帮助植物抵御病原菌的侵染和食草型昆虫的取食等生物胁迫,以及提高植物对干旱、低温、盐碱等非生物胁迫的耐受性。

本研究分别探讨了有益微生物促进植物生长、防治植物虫害、提高植物抗旱能力等机理,并研究了有益微生物在田间的应用方法。1、Mitsuaria sp.和Burkholderia sp.提高拟南芥和玉米抗干旱胁迫的能力植物根际微生物如植物根际促生细菌(PGPR)在干旱条件下,能够提高植物对干旱的耐受性和促进植物对水分的利用。

本研究从拟南芥根际土中共分离到20株细菌菌株,并从中筛选出两株具有提高拟南芥抗旱能力的菌株ADR10和ADR17。经鉴定分别为Burkholderia sp.和Mitsuaria sp.。

进一步的机理研究表明,ADR10和ADR17能产生胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)和ACC脱氛酶(1-Aminocyclopropane-1-carboxylic

acid deaminase,ACCd),帮助植物保持土壤水分和降低植物体内乙烯水平。在玉米上的研究表明,ADR10和ADR17能够提高玉米抗旱能力、维持叶片相对含水量、及提高玉米体内防御酶活性:同时,ADR10和ADR17还能够引起植物激素水平的变化。

ADR10和ADR17可通过多种途径提高植物的抗旱能力,具有一定应用潜力。2、盖姆斯木霉改变拟南芥叶片代谢组成并提高拟南芥对粉纹小夜蛾的抗性植物能够通过调整自身的转录组、蛋白质组和代谢组应对不同的环境胁迫,以提高对环境胁迫的适应能力。

大量的研究表明,一些内生真菌和植物根际促生细菌通过改变植物叶片的代谢组提高植物对取食昆虫的抗性。本研究从拟南芥的根际土中筛选到一株盖姆斯木霉(Trichoderma gamsii),T.gamsii能增加拟南芥抗粉纹小夜蛾(Trichopulsia ni)幼虫取食的能力。

壁　！　丝ｒｏ　ａｎｄ　Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２５，２０１０，５（３）：１７６．１８０　ｈｔｔｐ：／／ｉｍｉ．ｆｕｄａｎ．。ｄｕ．ｃｎ　微生物富集方法及其应用的研究进展　张敬敬　，刘晓颖。，钱开诚　１．华东师范大学、上海市血液中心研究生培养基地，上海２０００５１；２．上海市血液中心，上海２０００５１　・综述・　摘要：目前临床上常用的微生物检测方法主要有分离和培养法、酶联免疫吸附试验（ＥＬＩＳＡ）以及核酸检测　技术等。有效的微生物富集方法不仅为后续检测工作提供帮助，而且在某些微生物含量极低的情况下决定　整个检测实验的成败。本文综述微生物富集方法原理及应用研究的进展。　关键词：微生物富集；过滤法；离心法；磁性分离法　Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｎｇ－ＪｉｎｇＩ　，ＬＩＵ　Ｘｉａｏ—Ｙｉｎｇｚ，ＱＩＡＮ　Ｋａｉ—Ｃｈｅｎｇ２　１．ＳｈａｎｇｈａｉＢｌｏｏｄ　Ｃｅｎｔｅｒ　ＧｒａｄｕａｔｅＳｔｕｄｅｎｔ　ＴｒａｉｎｉｎｇＢａｓｅ，Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０ｔ￣５１，　Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｂｌｏｏｄ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００５１，Ｃｈｉｎａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｃｕｌｔｕｒｅ，ｅｎｚｙｍｅ—ｌｉｎｋｅｄ　ｉｍｍｕｎｏｓｏｒｂｅｎｔ　ａｓｓａｙ（ＥＬＩＳＡ），ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｕｃｌｅｉｃ　ａｃｉｄ　ｔｅｓｔ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｃｌｉｎｉｃａｌ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｔｏｄａｙ．Ａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｅｎｒｍｈｍｅｎｔ　ｗｉｌｌ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｂｅ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ｉｎ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｆｏｌｌｏｗ—ｕｐ　ｔｅｓｔｉｎｇ，ｂｕｔ　ｗｉｌｌ　ａｌｓｏ　ｈｅｌｐ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｉｓ　ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　ｌｏｗ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ；Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ；Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ；Ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　微生物富集方法主要包括物理法和生物亲和法　２大类。常用物理方法包括过滤法（ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ）、离心法（ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ）等（表　１）。生物亲和法是根据微生物特性将其与固相载体　结合以实现分离，它可分为特异性结合与非特异性　结合２种，磁性分离法是生物亲和分离法的一种。　本文阐述过滤法、密度梯度离心法及磁性分离法３　种富集微生物的方法及其应用，重点介绍磁性分离　法及其在病原微生物富集及检测方面的应用。　１分离、富集细菌的物理方法及其应用　１．１过滤法　过滤法富集微生物是将适当孔径的滤膜放入滤　器，过滤样品。由于滤膜的作用而将微生物滞留在　膜表面，使微生物与样品溶液分开，达到微生物富集　目的。临床上常用富集微生物的滤膜孔径为　０．２２　ｍ和０．４５　ｍ，前者通常用于医用注射液及化　学溶液除菌，后者常用于富集体液如脑脊髓液［１］、痰　液［　中的微生物。Ｓａｎｋａｒａｎ等［。］利用膜过滤法过　滤分离人粪便中的志贺菌属和大肠埃希菌，可有效　去除后续细菌检测的干扰因素。过滤法的优点在于　成本低、速度相对较快且微生物浓缩效果明显，适用　于大体积样本中微生物的富集。临床上过滤法主要　用于体液等样品中的微生物富集，但较少用于有一　定黏稠度的样品，如全血或血小板等标本。原因在　于一方面血液制品中含有与微生物大小相仿的其　基金项目：上海市卫生局青年科研项目（２００８Ｙｌ１２）　通讯作者：钱开诚　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ．ＱＩＡＮ　Ｋａｉ—Ｃｈｅｎｇ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉａｎｋａｉ