植物内生放线菌及其生理活性物质研究进展
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药用植物内生菌促生与生防作用研究进展作者:徐源清朱越韩佳妮徐桂雯黄轶勉周芳美来源:《农业灾害研究》2024年第02期摘要:我国幅员辽阔且气候多样,药用植物资源丰富的同时,蕴含着多样的内生菌资源。
药用植物内生菌和其宿主植物作为一个共生体,在长期协同进化的过程中,已经形成互惠共存的关系。
在药用植物生长过程中,内生菌既能通过促进植物对氮、磷、钾、铁等无机营养元素的吸收利用和生长激素的合成直接促进药用植物的生长,也能通过生物防治功能间接促进药用植物的生长。
综述了近年来药用植物内生菌促生与生防作用的研究及应用,并对药用植物内生菌的发展趋势进行了展望。
关键词:药用植物;内生菌;促生作用;生物防治中图分类号:S567 文献标志码:B 文章编号:2095–3305(2024)02–00-03植物内生菌是指其生活史的部分或全部阶段生活于健康植物表皮细胞层间隙或组织器官内部的一类微生物,不易受环境条件的影响,可以在宿主植物体内独立地分裂繁殖和传递,在与宿主植物长期协同进化过程中逐渐形成互惠共存的关系。
研究表明,从草本植物、木本植物到藤本植物,这些植物体的根、茎、叶、花、果实等组织器官都普遍存在内生菌,而我国药用植物资源极其丰富,内生菌资源更为多样[1]。
此外,药用植物内生菌的价值极高,在医药、农业等领域可以发挥重要作用。
综述了药用植物内生菌如何发挥促生作用,帮助宿主植物获取生长所需的资源和调节宿主植物生长发育及产生生物防治的效果,为解决某些药用植物繁殖率低、生长困难,致使资源日益枯竭和缓解其他珍稀药用植物生长困境及其他常见农作物供应不足等问题提供理论指导。
1 药用植物内生菌的种类随着对植物内生菌的深入研究,人们对内生菌资源的多样性及价值性认知不断提高,开发和利用不断广泛,这为促植物生长和植物疾病生物防治工作提供了新思路。
近年来,药用植物内生菌也越来越受到国内外研究者的关注。
研究表明,药用植物内生菌种类繁多,主要包括内生细菌、真菌和放线菌,在各种药用植物中分布广泛[2]。
滇南美登木内生放线菌多样性及生物活性初步研究的开题报告【摘要】本文旨在探讨滇南美登木内生放线菌的多样性及其生物活性研究,并对该研究进行初步开题。
通过对滇南美登木内生放线菌的采集及分离培养,利用形态学鉴定、生物化学和分子生物学等多种手段对其进行鉴定和分析,并通过生物活性评价方法初步探讨其药理作用。
【关键词】滇南美登木,内生放线菌,多样性,生物活性【研究背景】滇南美登木是一种天然植物,广泛分布于云南地区。
其抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤等药理作用已得到广泛认可。
研究表明,内生放线菌是一种重要的生物资源,具有多样的次生代谢产物及相关药理作用。
因此,对滇南美登木内生放线菌的多样性及生物活性的开展研究有着重要的意义。
【研究目的】本研究旨在通过对滇南美登木内生放线菌的分离、鉴定和药理学评价,探究其多样性和生物活性,为滇南美登木的保护与开发提供理论和实践依据。
【研究方法】本文将采用样品采集与处理、内生放线菌分离及鉴定、生物活性筛选等方法进行研究。
其中,样品采集将选取云南地区的滇南美登木 planta、土壤和根系等部位,进行清洗、消毒、干燥等处理;内生放线菌的分离将采用库仑过滤法、稀释法等方法;内生放线菌的鉴定将选用形态学鉴定和16S rDNA序列分析等方法;药理学评价将采用MTT法、酶联免疫吸附法等方法对其生物活性进行筛选。
【预期结果】通过本研究,预期将得出以下结果:(1)明确滇南美登木内生放线菌的多样性及其优势资源的分布特征;(2)筛选出具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤等药理作用的内生放线菌,并初步研究其药理学作用机制。
【意义】本研究具有以下意义:(1)通过对滇南美登木内生放线菌的多样性及生物活性的研究,探索该物种的保护与开发。
(2)对内生放线菌的研究和开发具有重要的事务和经济意义。
(3)为药物的发现与研发提供理论依据和新思路,为提高我国自然资源的开发与利用水平做出贡献。
植物内生菌的研究进展植物内生菌是指在植物体内生长繁殖的微生物群落,包括细菌、真菌、放线菌等。
这些微生物与宿主植物之间形成了相互依存的生态关系,对植物生长发育和抗逆性等方面产生显著影响。
因此,研究植物内生菌及其作用机制具有重要的理论和应用价值。
下面将对植物内生菌的研究进展进行介绍。
一、植物内生菌的发现和分类早在19世纪末,就有学者发现植物体内含有大量的微生物。
20世纪初,人们开始意识到植物内生菌对植物生长发育以及抗逆性的重要作用,逐渐引起了人们的关注。
根据其生长环境不同,植物内生菌可以分为根际内生菌、茎叶内生菌和种子内生菌三类。
1.根际内生菌根际内生菌是指生长在植物根系统附近的微生物,包括根际内细菌、真菌和放线菌等。
这些微生物可以与植物根部形成互惠共生关系,促进植物的营养吸收,提高植物的抗逆能力。
2.茎叶内生菌3.种子内生菌种子内生菌是指生长在植物种子表面或内部的微生物,包括种子表面细菌、种子内部细菌和真菌等。
这些微生物可以促进种子萌发和生长发育,保护植物种子免受病原微生物的侵害。
二、植物内生菌的作用机制植物内生菌作为宿主植物的共生菌,与植物体内的生长发育、抗逆等各方面具有密切联系。
其主要作用机制如下:1.促进植物营养吸收植物内生菌可以通过产生植物营养物质、调节植物根系生长等方式,促进植物营养吸收。
例如,一些根际内生菌可以产生植物生长素、吲哚丙酸、细胞分裂素等植物激素,促进植物根系生长和分枝。
2.提高植物的抗逆能力植物内生菌可以通过调节植物的内源性激素水平,启动植物的抗逆机制,提高植物的抗逆能力。
例如,一些根际内生菌可以增加植物的抗氧化酶活性,减少氧化损伤,提高植物的抗旱性和耐盐性。
3.帮助植物对抗病原微生物植物内生菌可以通过分泌抑制病原微生物生长的物质,或者激活植物的免疫系统,帮助植物对抗病原微生物的入侵。
例如,一些茎叶内生菌可以分泌一些抑制菌丝生长的化合物,有效地抑制真菌的生长。
三、植物内生菌在植物生产领域的应用植物内生菌对植物的生长发育和抗逆性具有重要的作用,因此,在植物生产领域中的应用也越来越广泛。
植物内生菌的研究进展植物内生菌是一种与植物共生的微生物,它们在植物的内部生活并与其共同生长。
近年来,对植物内生菌的研究逐渐增多,科学家们发现,这些微生物与植物之间存在着复杂的相互作用。
本文将介绍植物内生菌的研究进展,探讨其对植物生长和环境适应的影响,以及对人类农业的潜在价值。
植物内生菌是一类普遍存在于植物体内的微生物,包括细菌、真菌和放线菌等。
与植物共生的菌根菌、内生细菌和内生真菌是常见的植物内生菌。
这些微生物与植物形成共生关系,通过与植物根系接触,提供养分、促进生长、增加抗逆性和减少害虫的侵害。
植物也为内生菌提供生长和繁殖的条件。
植物内生菌与植物之间的共生关系是一种相互促进的共生关系,对植物的生长发育和环境适应具有重要意义。
近年来,许多研究表明,植物内生菌对植物的生长和发育具有显著的促进作用。
植物内生菌可以帮助植物吸收土壤中的养分。
据研究发现,菌根菌和内生细菌通过产生一些特定的酶,可以分解土壤中的有机物质,提供植物所需的养分。
内生菌还可以合成一些植物生长所需的激素,例如赤霉素和生长素,从而促进植物的生长和发育。
植物内生菌还可以帮助植物抵抗外界环境的逆境因素,如干旱、盐碱和病虫害的侵害。
内生菌通过激活植物的防御系统,增强植物的抗逆性,从而使其更好地适应恶劣的环境条件。
虽然植物内生菌对植物生长和环境适应具有重要的影响,但其研究仍处于起步阶段,仍有许多问题有待解决。
目前对植物内生菌的种类和功能了解不足,有待深入研究。
植物内生菌与植物之间的相互作用机制尚不清楚,需要进一步明确。
植物内生菌在农业生产中的应用价值尚未得到充分发挥,需要加强相关技术研发和产业化推广。
植物内生菌是一类对植物生长和环境适应具有重要影响的微生物,对植物的促进作用和对农业发展的潜在价值引起了科学家们的广泛关注。
随着对植物内生菌研究的不断深入,相信它将为人类农业生产和生态环境的保护带来新的机遇和挑战。
希望未来能够加强植物内生菌的研究,揭示其在植物生长中的作用机制,加速其在农业生产中的应用,为实现绿色农业和可持续农业发展做出更大的贡献。
植物内生菌研究新进展一、本文概述植物内生菌,作为一种独特的微生物群体,它们在植物内部生存并与其建立紧密的联系。
这些微生物在植物的生长、发育和抗逆性等方面起着重要作用。
近年来,随着分子生物学和基因组学等技术的发展,植物内生菌的研究取得了显著的进展。
本文旨在综述这些研究进展,重点关注植物内生菌的多样性、生态功能、应用前景及其与宿主植物的相互作用机制。
通过总结和分析近年来的相关文献,本文旨在为读者提供关于植物内生菌研究的新视角和深入理解,为推动该领域的进一步发展提供参考。
二、植物内生菌的生态学特性植物内生菌,即生活在植物组织内部而不引起明显病害的微生物,它们与宿主植物形成了复杂而微妙的共生关系。
这种共生关系的生态学特性表现在多个方面,包括内生菌的多样性、空间分布、种群动态以及与宿主植物的相互作用等。
植物内生菌的多样性丰富,包括细菌、真菌、放线菌等多个类群。
这些内生菌的种类和数量因植物种类、生长环境、生长阶段等因素而异。
例如,某些植物可能携带大量的内生细菌,而其他植物则可能以内生真菌为主。
这种多样性不仅反映了植物内生菌的适应性,也为其在植物生态系统中发挥重要功能提供了可能。
植物内生菌在植物体内的空间分布也具有一定的规律性。
一般来说,内生菌更倾向于定殖在植物的营养组织,如叶片、茎秆等,而不是生殖组织,如花、果实等。
这种空间分布特点与内生菌的生理功能和代谢特性有关,也反映了其与宿主植物的共生策略。
再者,植物内生菌的种群动态受到多种因素的影响,包括宿主植物的生理状态、环境条件、微生物间的相互作用等。
在植物的不同生长阶段,内生菌的种群结构和数量也会发生变化。
例如,在植物幼苗期,内生菌的种类和数量可能较少,而随着植物的生长和发育,内生菌的多样性和数量逐渐增加。
植物内生菌与宿主植物之间的相互作用复杂而多样。
一方面,内生菌可以通过产生抗生素、竞争营养等方式抑制病原菌的生长和繁殖,从而增强宿主植物的抗病性。
另一方面,内生菌也可以促进宿主植物的生长和发育,提高其对环境胁迫的适应能力。
我国植物内生菌研究进展一、概述植物内生菌,指的是在其生活史的某一阶段或全部阶段生活在健康植物组织内部的微生物。
这些微生物与宿主植物建立了复杂而微妙的共生关系,对植物的生长、发育和抗逆性等方面产生深远影响。
近年来,随着生物技术的快速发展和人们对植物微生物互作认识的加深,植物内生菌的研究已成为国内外生物学、农业科学和生态学等领域的热点之一。
我国作为世界上生物多样性最为丰富的国家之一,拥有大量的植物种类和丰富的植物内生菌资源。
在过去的几十年里,我国科研人员在植物内生菌的分离鉴定、功能挖掘和应用开发等方面取得了显著进展。
这些研究不仅增进了我们对植物内生菌多样性和生态功能的理解,也为农业可持续发展、生态环境保护和人类健康提供了新的思路和策略。
本文旨在综述我国植物内生菌研究的最新进展,包括植物内生菌的分离鉴定技术、种类多样性、功能特性、生态分布以及应用前景等方面。
通过系统总结和分析近年来的研究成果,旨在为植物内生菌的深入研究提供理论支撑和实践指导,同时也为我国农业生物技术的创新发展和生态环境保护贡献力量。
1. 内生菌定义与分类内生菌(Endophytes)是一类在植物组织内部生活而不引起明显病害症状的微生物,它们存在于植物的健康组织中,与宿主植物建立了密切的共生关系。
这些微生物可以是细菌、真菌或放线菌,它们的生活史大部分时间都在植物组织内部度过,从中获取营养并进行繁殖。
根据分类学上的特点,内生菌可分为多种类型。
内生真菌是最常见的一类,它们广泛存在于各种植物组织中,包括种子、叶片、茎干和根部等。
这些真菌与植物之间建立了复杂的相互作用关系,对植物的生长发育和抗逆性产生重要影响。
内生细菌也是一类重要的内生微生物。
它们存在于植物的组织和细胞间隙中,与植物建立共生关系,对植物的生长和健康状况具有重要影响。
与内生真菌相比,内生细菌在植物体内的数量和种类相对较少,但它们对植物的生长和抗逆性也具有重要作用。
除了内生真菌和内生细菌外,还有一些其他类型的内生微生物,如放线菌等。
收稿日期:2010-07-13;修回日期:2010-08-04基金项目:海南省高等学校博士生创新科研课题(H xwby2008 07)作者简介:黄小龙(1977-),男,湖南武冈人,博士、讲师,研究方向:应用微生物资源,E m ai:l hx l 2012@163 co m 。
do i 10.3969/j issn 2095-1736.2011 03 077植物内生放线菌及其生理活性物质研究进展黄小龙,周双清,陈吉良(海南大学农学院,海南儋州571737)摘 要:植物内生放线菌是一类具有巨大开发潜力的新微生物资源。
目前从许多活体植物组织内已分离到种类众多的植物内生放线菌,已有的研究表明植物内生放线菌能产生许多重要的生理活性物质,如抗生素类物质、植物生长促进剂、植物生长抑制剂以及具有新特性的酶类。
植物内生放线菌在农业生产、医药新药的筛选上显示出广阔的应用前景。
关键词:植物内生放线菌;活性物质;生物多样性中图分类号:Q939.13+2文献标识码:A文章编号:2095-1736(2011)03-0077-03R esearch advances on endophytic actino m ycetes and their bioactive m etabolitesHUANG X iao long ,Z HOU Shuang q i n g ,CHEN Ji liang(Agrono my College ,H ainan U ni versity ,D anzhou 571737,Chi na)Abstrac t :Endophy ti c acti nomycetes are a new m i c robio l og i ca l resources for develop m ent o f potenti a ls .T ill now ,m any k i nds o f endo phytic acti no m ycetes w ere iso l a ted from m any li v i ng i nterna l p l ant tissues .Endophytic acti nom ycetes can produce a lot of i m portant physio l og ica l b i o ac ti ve me tabo lites such as anti b i o tics ,p l ant gro w th pro m o ters ,plan t g row th i nhi b itors and new cha racte ristic enzymes .T h i s pape r summ arized the recent advances on t he stud i es of endophy ti c actinomyce tes of p l ants and t he ir b i oactive m etabolites .K eywords :endophy ti c acti no m ycetes ;b i oacti v e ;biod i ve rsity植物内生菌是指其生活史的一定阶段生活在活体植物组织内、又不引起植物明显病害的微生物。
内生菌从形态上可分为内生真菌、内生细菌以及内生放线菌。
由于内生放线菌生长缓慢,分离比较困难,因此与其他两类内生菌相比,总体上对内生放线菌的研究相对较少。
但迄今的研究表明,植物内生放线菌不仅宿主分布广泛、种类丰富多样,而且还产生丰富的生理活性物质,在农业生产、医药新药的筛选上显示出广阔的应用前景。
本文主要对近年来发表的植物内生放线菌的生理活性物质及其应用现状进行综述。
1 植物内生放线菌的分布与多样性植物内生放线菌几乎存在于所有已研究过的植物中,分布广,种类多。
弗兰克氏菌属(Frankia )是最早被发现的内生放线菌。
弗兰克氏菌的寄主广泛,可以与8科24属共200多种非豆科植物共生,形成放线菌根瘤。
除弗兰克氏菌外,马铃薯疮疥病的疮疥链霉菌(Stre p to myces scabies )是首先发现的植物来源非弗兰克氏属的放线菌[1]。
此后,许多研究表明链霉菌广泛分布在各种已研究过的植物体中,成为目前研究得最多的植物内生放线菌。
而其他稀有放线菌属的内生放线菌如:小单孢菌属、诺卡氏菌属、小双单孢菌属、链轮丝菌属、链孢囊菌属、A cti nosynne ma 、A rthrob acter 、Curtobac teriu m 、K ocuri a 、K ineos poria 、A ctino madura 等也陆续从许多宿主植物中分离得到。
最近,Q i n 等[2]采用多种预处理方法从云南西双版纳热带雨林的近90个药用植物样品中,选择性分离到32个不同种属的内生放线菌,并从中发现了许多新的放线菌菌种。
我们实验室利用多种培养基从海南的12种药用植物中也选择性分离到相当多的链霉菌、小单孢菌、诺卡氏菌、野野村菌以及拟无枝菌酸菌等属的放线菌新种[3]。
这些研究证实了植物内生放线菌是一类分布广、种类多样且尚未被充分挖掘的新微生物资源。
772 植物内生放线菌生理活性物质研究2 1 抗生素类物质植物内生放线菌产生一些重要的化合物,有些具有新的化学结构。
不少菌株产生抗细菌、抗真菌、抗肿瘤物质。
有报道从蓬莱蕉、印楝、杜鹃花、桃叶珊瑚、龟背竹属植物分离的内生放线菌具有良好的抗菌活性,并产生了新的抗生素[4-5];从蛇藤植物(Snakev i ne)分离的内生链霉菌NRRL30562产生4种新的广谱抗生素m unumbicins A、B、C、D,对耐药性细菌及疟原虫有抑制作用[6];从卫矛科(Celastraceae)植物分离的内生链霉菌M a B Q u H 8产生新的氯吡咯(Chlor opyrrol)抗生素对多种耐药性细菌和分枝杆菌都有抑制活性;最近从一株内生小单孢菌新种中分离到2个新的蒽醌类化合物显示了很好的抗肿瘤活性[7];该类研究充分证明了植物内生放线菌是寻找微生物新药的又一个重要药源以及在生物防治上的良好潜力。
2 2 植物生长促进剂Igarash i等[8]从蕨类植物(Pteri d i um aquilinum)分离的Strep to my ces hygrosco p icus TP A0451的发酵液中分离到pteridic ac i dsA、B,这两种化合物具有植物激素相似的功能,在浓度1n M下,与吲哚乙酸一样能够加速芸豆胚轴须根的形成。
M anu li s等报道了一些植物来源的链霉菌包括S.viol aceus,S.scabies,S.griseus,S. exf oliat us,S.coelicolor和S.lividans在培养基中添加L 色氨酸作为前体物质,能够产生吲哚乙酸(I AA)。
M eguro等分离的植物内生放线菌S trepto myces sp.M BR 52能够在杜鹃花组培苗中定植,并能促进杜鹃花组培苗根的萌发和生长,推测Strepto myces sp.M BR 52可能释放了促进植物生长的某种激素,表明该菌株在加快组培苗的快速生长,减少组培苗受病原菌感染的机会方面具有广泛的应用前景。
2 3植物生长抑制剂O kazaki报道了一些植物内生放线菌产生一些除草功能的抗生素[10]。
从厚穗狗尾草(变种)(Setaria. viridis var.pachystachys)叶片分离的链霉菌SANK 63997产生除莠菌素(H erbici d i n)。
从凸脉苔草(Carex kobo m ugi)分离的小双孢菌SANK62597在发酵液中产生 g l uta myl methioni ne sulfoxm i i ne,这种代谢产物在植物体内能够转换成强除草活性的蛋氨酸亚砜(M ethio n i ne sulfox i de)。
而从狗筋蔓属(Cucubalus sp)植物分离的Dact y los porangium sp.SANK61299能够产生抑制甘蓝型油菜(Brassica rapa)萌发的植物生长抑制剂。
G ebhar dt等[11]发现S trepto myces anulatus能产生新的吩嗪化合物(Endophe nazi nes A D),这些化合物对浮萍(Le mna m inor)显示强烈的除草活性。
邱志琦等[12]分离的番茄内生链霉菌S5的代谢产物能抑制草籽的发芽,该活性具有潜在的除草效能。
2 4 新特性酶类植物内生放线菌还产生多种多样的酶以适应其独特的生活环境。
Sta m for d等[13]从豆薯块茎中分离的内生拟诺卡氏菌(N ocardiopsis sp.)产生的 淀粉酶在70 条件下活性达到最大值;从玉米叶片分离的内生链孢囊菌(Stre p tos porang i um sp.)能够产生最适温度为70 的葡萄糖淀粉酶(G l ucoa m ylase),在淀粉加工工业上具有广泛的应用前景。
V alois等从悬钩子的根上分离的一株放线菌可产生葡萄糖苷酶,接种至悬钩子幼苗可降低根部发病率。
蔡爱群等[14]分析了水稻内生放线菌产纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶的酶活性,结果表明52%的菌株具有纤维素酶活性,35%的菌株具有木聚糖酶活性,61%的菌株具有果胶酶活性。
3 植物内生放线菌的应用前景3 1 在农业生产上的应用许多研究表明,在离体培养条件下,植物内生放线菌具有拮抗植物病原菌的能力,因此植物内生放线菌已成为筛选植物生防菌的又一重要微生物资源。
Shm i izu等[15-16]利用从杜鹃花分离的内生链霉菌R 5回接杜鹃花组培苗,发现其能在组培苗内定殖和生长,并且增强了杜鹃花叶片抵抗病原菌(Pest alotio p sis sydo w iana)入侵的能力;N ish m i ura等[17-18]从山月桂植物分离的内生链霉菌AOK 30接种组培苗后,不仅增强了组培苗抵抗植物病原菌(Pestalotio p sis s ydo w i ana)的能力,同时也提高了组培苗抗旱、抗渗透压的能力。
因此,利用内生放线菌接种组培苗被认为是一种培养具有抗病性、抗旱性组培苗的新途径。
而在大田实验条件下,澳大利亚弗林德斯大学的Christopher F ranco 领导的研究小组经过5年的研究,利用内生放线菌能够防治小麦全蚀病,而且提高了小麦60%的产量[19]。
3 2 在医药新药开发上的应用植物内生放线菌产生的生理活性物质,不仅促进宿主植物的生长,增强宿主植物的抗病、抗逆的能力,而且对人体的病原菌也具有广谱的抗菌作用,而从药用植物分离的内生放线菌还特别适合抗肿瘤活性物质的筛选。