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Endophytic bacterial diversity in Codonopsis pilosula, Ephedra sinica, and Lamiophlomis rotate: A study with LH-PCR.

应用LH-PCR研究党参、麻黄和独一味内生细菌多样性


通过直接提取药用植物样品的总DNA,采用长度多态片段PCR (length heterogeneity PCR, LH-PCR)技术研究四川省甘孜藏族自治州的党参、麻黄和独一味3种药用植物内生细菌多样性.结果表明: 同种植物根、茎、叶的LH-PCR图谱相似度很高,条带丰富度差别不大;但不同植物样品之间的差异较大.党参的植物样品条带丰富度最大,麻黄次之,独一味最低.3种药用植物中474 bp长度的细菌是绝对的优势菌群.植物内生细菌多样性与土壤速效磷呈负相关,而与土壤pH值呈正相关.海拔和土壤总氮是影响植物样品内生细菌多样性分布的两个重要环境因子.LH-PCR所得的种群信息能较直观地反映不同植物样品间细菌多样性的差异.因此LH-PCR适用于分析药用植物内生菌多样性.
 

To investigate the endophytic bacterial diversity in the three medicinal plant species Codonopsis pilosula, Ephedra sinica, and Lamiophlomis rotata in Ganzi of Sichuan, Southwest China, the total DNA of the three species were extracted by stringent surface sterilization, and studied with length heterogeneityPCR (LH-PCR) method. For the same plant species, their root, stem, and leaf LH-PCR profiles were in a high level of similarity, with little differences in band richness. However, there existed great differences in the LH-PCR profiles among different plant species. C. pilosula had the biggest band richness, followed by E. sinica, and L. rotata. In the three plant species, the endophytic bacteria with an approximately 474 bp DNA length were dominant. The endophytic bacterial diversity of the plants was negatively correlated with rhizosphere soil available phosphorus content, but positively correlated with rhizosphere soil pH. Elevation and rhizosphere soil total nitrogen content were the important environmental factors affecting the distribution of enophytic bacteria in these plant species. The information of population diversity obtained from LH-PCR could more intuitively reflect the differences of bacterial diversity among different plant species, and thus, LH-PCR would be available to be used for analyzing the endophytic bacterial diversity in medicinal plants, providing information and guidance for the further isolation of microbial resources.


全 文 :应用 LH鄄PCR研究党参、麻黄和独一味
内生细菌多样性*
李小林1,2摇 江华明2,3摇 张摇 波2摇 唐国庆4摇 Petri Penttinen5摇 曾摇 珍5摇 郑林用1摇 张小平2**
( 1四川省农业科学院土壤肥料研究所, 成都 610066; 2四川农业大学资源环境学院微生物系, 成都 611130; 3四川职业技术学
院建筑与环境工程系, 四川遂宁 629000; 4四川农业大学动物科技学院, 四川雅安 625014; 5Department of Food and Environ鄄
mental Sciences, University of Helsinki, FI鄄00014, Helsinki, Finland)
摘摇 要摇 通过直接提取药用植物样品的总 DNA,采用长度多态片段 PCR ( length heterogeneity
PCR, LH鄄PCR)技术研究四川省甘孜藏族自治州的党参、麻黄和独一味 3 种药用植物内生细
菌多样性.结果表明: 同种植物根、茎、叶的 LH鄄PCR 图谱相似度很高,条带丰富度差别不大;
但不同植物样品之间的差异较大.党参的植物样品条带丰富度最大,麻黄次之,独一味最低. 3
种药用植物中 474 bp长度的细菌是绝对的优势菌群.植物内生细菌多样性与土壤速效磷呈负
相关,而与土壤 pH值呈正相关.海拔和土壤总氮是影响植物样品内生细菌多样性分布的两个
重要环境因子. LH鄄PCR所得的种群信息能较直观地反映不同植物样品间细菌多样性的差异.
因此 LH鄄PCR适用于分析药用植物内生菌多样性.
关键词摇 药用植物摇 细菌多样性摇 免培养摇 LH鄄PCR
*国家“863冶计划项目(2013AA102802)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zhangxiaopingphd@ 126. com
2012鄄12鄄31 收稿,2013鄄07鄄15 接受.
文章编号摇 1001-9332(2013)09-2511-07摇 中图分类号摇 Q938. 1摇 文献标识码摇 A
Endophytic bacterial diversity in Codonopsis pilosula, Ephedra sinica, and Lamiophlomis ro鄄
tate: A study with LH鄄PCR. LI Xiao鄄lin1,2, JIANG Hua鄄ming2,3, ZHANG Bo2, TANG Guo鄄
qing4, Petri Penttinen5, ZENG Zhen5, ZHENG Lin鄄yong1, ZHANG Xiao鄄ping2 ( 1Soil and Fertiliz鄄
er Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China; 2Department of
Microbiology, College of Resource and Environment, Sichuan Agricultural University, Chengdu
610031, China; 3Department of Construction and Environmental Engineering, Sichuan Vocational
and Technical College, Suining 629000, Sichuan, China; 4College of Animal Science and Technolo鄄
gy, Sichuan Agricultural University, Ya爷 an 625014, Sichuan, China; 5Department of Food and
Environmental Sciences, University of Helsinki, FI鄄00014, Helsinki, Finland ) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. ,2013,24(9): 2511-2517.
Abstract: To investigate the endophytic bacterial diversity in the three medicinal plant species
Codonopsis pilosula, Ephedra sinica, and Lamiophlomis rotata in Ganzi of Sichuan, Southwest Chi鄄
na, the total DNA of the three species were extracted by stringent surface sterilization, and studied
with length heterogeneity鄄PCR (LH鄄PCR) method. For the same plant species, their root鄄, stem鄄,
and leaf LH鄄PCR profiles were in a high level of similarity, with little differences in band richness.
However, there existed great differences in the LH鄄PCR profiles among different plant species. C.
pilosula had the biggest band richness, followed by E. sinica, and L. rotata. In the three plant
species, the endophytic bacteria with an approximately 474 bp DNA length were dominant. The en鄄
dophytic bacterial diversity of the plants was negatively correlated with rhizosphere soil available
phosphorus content, but positively correlated with rhizosphere soil pH. Elevation and rhizosphere
soil total nitrogen content were the important environmental factors affecting the distribution of eno鄄
phytic bacteria in these plant species. The information of population diversity obtained from LH鄄
PCR could more intuitively reflect the differences of bacterial diversity among different plant spe鄄
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 9 月摇 第 24 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2013,24(9): 2511-2517
cies, and thus, LH鄄PCR would be available to be used for analyzing the endophytic bacterial diver鄄
sity in medicinal plants, providing information and guidance for the further isolation of microbial re鄄
sources.
Key words: medicinal plant; bacterial diversity; culture鄄independent; LH鄄PCR
摇 摇 药用植物是指含有能防治疾病的化学成分且具
有一定疗效的植物[1] . 研究证明,药用植物中一些
内生菌在与宿主长期协同进化的过程中,会参与到
药用植物有效成分的合成过程,产生相同或相似的
化合物[2] .近年来研究者们从药用植物内生菌中分
离得到了大量的具有抗肿瘤、抗菌、抗疟疾、免疫抑
制剂等活性物质[3] .目前药用植物内生菌的研究已
成为多项领域研究的热点之一[4] .
植物内生菌的研究主要采用传统的纯培养方
法,然而纯培养的方法分离得到的植物内生菌非常
有限,难以真实反映植物内生菌多样性[5-6] .而免培
养技术不受培养条件限制,能有效避免培养方法的
不足,从而更直接和准确地反映植物内生菌的多样
性.到目前为止,利用免培养方法对植物内生菌多样
性的报道并不是很多, 且主要以 PCR鄄DGGE、
T鄄RFLP和构建基因文库的方式来进行研究. Garbeva
等[7]采用 DGGE 与平板培养相结合来分析马铃薯
内生菌的多样性. Sessitsch 等[8]采用 PCR鄄DGGE 和
T鄄RFLP方法对马铃薯不同植物部位的内生菌进行
了研究. Sun等[9]通过构建 16S rRNA基因文库来了
解水稻根部内生细菌的情况.张雪兵等[10]通过构建
16S rRNA基因文库来了解醉马草免培养内生细菌
的多样性.
长度多态片段 PCR( length heterogeneity PCR,
LH鄄PCR)是运用荧光标记的探针来决定来源于不同
微生物扩增序列的相对数量,带标记的片段通过毛
细管电泳被分离出来,而后被一个带有荧光性的自
动基因序列分析仪所监测到. 该技术首次由 Suzuki
等[11]用于检测沿海超微型浮游生物,后来逐渐应用
于环境样品的微生物群落分析中.在国外,该技术已
经成功应用于微生物群落多样性及结构特征等多方
面的研究[12-13] .本文以采自四川省甘孜藏族自治州
的党参、麻黄和独一味 3 种药用植物为研究对象,直
接采用 LH鄄PCR技术对其内生细菌的多样性进行研
究,以期了解该地区这 3 种药用植物不同部位内生
细菌的多样性,探讨 LH鄄PCR 技术在植物内生菌多
样性研究中的应用,为有效地开发利用和保护该地
区药用植物内生菌资源提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 样品采集及处理
从四川甘孜州采集党参、麻黄和独一味 3 种野
生药用植物样品,每处采集至少 5 株整株植物,所采
样品装入无菌食品保鲜袋中,置于冰盒内带回实验
室.同时采集植物根际土壤[14],土壤理化性质的测
定按鲁如坤[15]的方法进行.
采集的样品先用自来水冲洗掉植物表面的泥
土,难以清洗部分先用超声波清洗(150 W),再用无
菌水冲洗,用滤纸吸干表面水分后,将样品修剪成合
适的大小,先用 0. 05 % Tween 80 清洗 1 min,无菌
水冲洗 3 次;75%乙醇浸泡 2 min,无菌水冲洗 3 次;
2%次氯酸钠浸泡 5 min,无菌水冲洗 3 次;10%
NaHCO3漂洗 10 min.最后将漂洗好的样品放在铺有
无菌滤纸的无菌培养皿中,吸干植物组织表面的水
分.并取最后一次清洗植物的水,以每皿 200 滋L 均
匀地涂布在 TSA 培养基上,检测植物表面灭菌效
果[16] .
1郾 2摇 植物总 DNA的提取与纯化
采用植物基因组 DNA 提取试剂盒(天根,北
京)的方法. 取表面灭菌后的样品,称取约 100 mg,
按试剂盒说明书进行总 DNA提取,每个样品 3 次重
复.用 UNIQ鄄10 DNA 纯化试剂盒(上海生工)对总
DNA进行纯化,于-20 益保存备用.
1郾 3摇 植物样品细菌多样性分析
1郾 3郾 1 植物内生细菌 PCR 扩增 摇 参考 Tiirola 等[12]
的方法,采用 LH鄄PCR 技术分析植物细菌群落的结
构.选用 fD1(5忆鄄AGAGTTTGATCCTGGCTCAG鄄3忆)和
5忆 FAM鄄PRUN518r ( 5忆鄄ATTACCGCGGCTGCTGG鄄3忆)
扩增细菌 16S rDNA基因,其中 5忆FAM鄄PRUN518r的
5忆端用 FAM 荧光标记. 该引物分别与党参、麻黄和
独一味的基因组进行比对检测,确定其无法扩增植
物基因组后选用. PCR 的反应体系(50 滋L):10伊缓
冲液 5 滋L,dNTPs(Finnzymes,芬兰,10 mmol·L-1)
1 滋L,引物(Oligomer,芬兰,10 mmol·L-1 )各 1. 5
滋L,DNA 聚合酶 ( Biotools,西班牙,1 U·滋L-1 ) 1
滋L,BSA(Promega,美国,10 mg·mL-1)2. 5 滋L,模板
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DNA 1 滋L,ddH2O补足 50 滋L.同时设置不添加模板
的阴性对照.反应程序为:95 益预变性 5 min,94 益
变性 45 s,55 益退火 1 min,72 益延伸 2 min,30 个
循环,最后于 4 益恒温保存. PCR产物用 1. 0%琼脂
糖凝胶电泳检测片段大小.
1郾 3郾 2 分子标准的制作摇 来源于芬兰 Jyv覿skyl覿 大学
的 3 个已知 16S rDNA 长度的细菌被用于制作分子
大小标准[12] . 它们分别是慢生新鞘氨醇菌 (No鄄
vosphingobium lentum)、鲁克氏耶尔森菌 ( Yersinia
ruckeri)及干酪乳杆菌( Lactobacillus casei). 标准菌
的样品 DNA 模板由芬兰赫尔辛基大学食品与环境
科学系微生物实验室提供. 制作分子标准的引物选
用 fD1 和 5忆HEX鄄PRUN518r,其中 5忆HEX鄄PRUN518r
的 5忆端采用 HEX荧光标记,反应体系和程序同上.
1郾 3郾 3 毛细管电泳 摇 在毛细管电泳之前,土壤样品
的 PCR首先和 Hi鄄Di甲酰胺和自制的分子大小标准
一起混合[12] .反应体系为(15 滋L):0. 5 滋L PCR 产
物,0. 5 滋L自制分子标准和 14 滋L Hi鄄Di甲酰胺.混
合物先放入 PCR仪(Peltier Thermal Cycler DNA En鄄
gine),在 98 益下变性 3 min,立刻放入冰盒中.再放
入 ABI PRISM 310 遗传分析仪(Applied Biosystems,
美国)中进行毛细管电泳检测,注射时间为 10 s,注
射和运行电压为 15. 0 kV,运行温度为 60 益,运行
时间为 70 min[17] .
1郾 3郾 4 毛细管电泳图谱的分析摇 每个样品的指纹电
泳图谱用 GeneScan 3. 7(Applied Biosystems,美国)
进行收集[17] . LH鄄PCR数据运用 BioNumerics 6. 0 软
件(Applied Maths, SintMartensLatem, Belgium)进一
步处理.电泳图谱转换为 BioNumerics 曲线格式,并
且使用规范化的内部尺寸标准,对扩增片段长度为
450 ~ 560 bp的片断进行分析.光密度曲线的相似性
用 Pearson相关系数来测量,最优的相似性 0. 4%与
依1 bp 相对应. 同一样品的 3 次重复图谱使用平均
指纹工具将其平均到单一的电泳图谱中. 植物内生
细菌多样性指数按 Mikkonen[18]的方法进行.
1郾 4摇 数据处理
运用典型对应分析和多元回归树分析环境因子
与植物内生细菌多样性,其中典型对应分析采用
MVSP v3. 13 软件包[19],多元回归树分析采用 R 语
言中 mvpart 程序包的 mvpart 函数[20],其余数据分
析采用 Excel 2003 软件.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 供试植物土壤理化性质和植物灭菌效果
3 种药用植物均自然生长在海拔 4000 m 左右
的土壤中.其中,独一味和麻黄采自高山草甸土,而
党参采自沙壤土(表 1).
摇 摇 表 1 结果表明,3 种植物根际土壤的 pH 值均
<6,特别是麻黄 pH在 3. 55,说明 3 种植物均生长于
酸性土壤中.从根际土壤的组成来看,3 种植物根际
土壤中有机质含量相差不大,以党参根际土壤中有
机质含量最高;总氮、有效氮、有效钾和有效磷的含
量均是麻黄根际土壤中最高,独一味次之,党参最
低.说明在 3 种植物中,麻黄的根际土壤质量最好.
取最后一次清洗植物表面的无菌水 200 滋L,均
匀涂布在 TSA培养基上, 28 益培养 30 d 后观察发
现,平板上无菌落长出,表明对药用植物进行表面消
毒的方法是有效的.
2郾 2摇 植物样品细菌多样性分析
在 80. 0%的相似性下,所有的 LH鄄PCR 图谱聚
集成 3 个群(图 1).独一味的根、茎和叶以及麻黄的
根和茎聚集一起;麻黄的叶单独成一群;党参的根、
茎和叶聚集成第 3 个群,而且离其他两种植物的距
离较远.党参的植物样品条带相对其他两种植物最
丰富,麻黄次之,而独一味的样品条带比较单一. 同
一种植物中,不同部位的条带丰富度差别不大.独一
味 3 个部位几乎没差别. 党参根和茎的条带明显丰
富于叶;麻黄样品中,叶的条带丰富度甚至比根和茎
的条带还大.从整体上看,党参的植物样品条带丰富
度最大,麻黄次之,独一味最低.
摇 摇 由于宿主的原因,来源于同一植物样品的 LH鄄
PCR图谱的相似性都比较高(表 2). 独一味的根茎
叶部位的 LH鄄PCR图谱的相似性都在 98. 6%以上;
麻黄根和茎的LH鄄PCR图谱相似性达98郾 4% ,但与
表 1摇 供试植物根际土壤基本概况
Table 1摇 Properties of rhizosphere soil of the test plants
物种
Species
土壤类型
Soil
type
海拔
Elevation
(m)
纬度
Latitude
(N)
经度
Longitude
(E)
有机质
OM
(g·kg-1)
pH 总氮
Total N
(g·kg-1)
有效氮
Available N
(mg·kg-1)
有效钾
Available K
(mg·kg-1)
有效磷
Available P
(mg·kg-1)
Lam 高山草甸土 4123 30毅09忆 100毅19忆 62. 42 5. 55 1. 32 77. 15 159. 86 18. 44
Eph 高山草甸土 3976 29毅54忆 101毅59忆 62. 29 3. 55 2. 20 134. 87 307. 59 65. 05
Cod 沙壤土 4435 29毅32忆 100毅16忆 67. 08 5. 80 0. 53 59. 51 62. 00 17. 54
Lam:独一味 Codonopsis pilosula; Eph:麻黄 Ephedra sinica; Cod:党参 Lamiophlomis rotate. 下同 The same below.
31529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李小林等: 应用 LH鄄PCR研究党参、麻黄和独一味内生细菌多样性摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 植物样品 LH鄄PCR指纹图谱的相似矩阵
Table 2摇 Similarity matrix of LH鄄PCR profiles of the plant samples (%)
LamR LamT LamL EphR EphT EphL CodR CodT CodL
LamR 100
LamT 99. 7 100
LamL 98. 7 98. 6 100
EphR 93. 8 94. 2 90. 3 100
EphT 93. 7 93. 7 89. 7 98. 4 100
EphL 86. 8 87. 2 83. 3 85. 8 83. 6 100
CodR 84. 2 84. 6 82. 1 70. 4 70. 2 75. 4 100
CodT 87. 8 87. 6 84. 0 73. 8 72. 9 81. 9 98. 3 100
CodL 95. 1 94. 8 91. 4 80. 4 79. 0 87. 0 94. 3 97. 5 100
R:根 Root; T:茎 Stem; L:叶 Leaf. 下同 The same below.
图 1摇 平均后的 LH鄄PCR指纹图谱聚类图
Fig. 1摇 Clustering of the averaged LH鄄PCR profiles (n=3).
Lam:独一味 Codonopsis pilosula; Eph:麻黄 Ephedra sinica; Cod:党参
Lamiophlomis rotate. R:根 Root; T:茎 Stem; L:叶 Leaf. 下同 The same
below.
叶的相似性均低于 86. 0% ;党参根和茎的 LH鄄PCR
图谱相似性达 98. 3% ,但根与茎的相似性只有
94郾 3% ,而茎与叶的相似性达 97. 5% . 不同植物样
品间的相似性并不很高,但也有例外,如独一味的根
茎与麻黄的根茎及党参的叶之间的相似性多在
90郾 0%以上.
摇 摇 从样品细菌群落分布来看,3 种植物样品均在
474 bp长度有较大的峰值,说明 474 bp 左右的细菌
是 3 种药用植物的优势细菌,而且占绝对主导地位.
在党参图谱中,党参根茎叶样品均在 518 bp 有中等
的峰值,表明此长度的细菌是党参的第二大优势细
菌群;在 523 和 528 bp 长度范围有较小峰值,表明
该长度的细菌是党参内生常见细菌.在 514 bp 的长
度,麻黄根茎样品有中等的峰值,而叶没有;而在
527 和 528 bp长度,麻黄叶有中等大小的峰,而根和
茎没有. 同时麻黄的根和茎缺少 520 bp 长度的峰.
独一味图谱中,与根和叶相比,茎在 523 bp 有较小
的一个峰值.
2郾 3摇 环境因子对植物内生细菌多样性的影响
由图4可以看出,第一个综合变量的解释量为
图 2摇 植物内生细菌在 LH鄄PCR图谱中的分布
Fig. 2 摇 LH鄄PCR profiles of endophytic bacterial community in
plant samples.
89. 24% ,而第二个综合变量的解释量为 0. 02% .由
于第二个综合变量的解释量过低,因此数据分析主
要考虑第一综合变量.在第一解释变量中,pH 与植
物内生菌微生物多样性的关系为正向关联,而与其
他环境因子的关系为负向关联.同时,速效磷对内生
细菌多样性的关联作用最大,其次为 pH,然后为速
效氮、pH、速效氮、有机质等. 所有的样品围绕纵坐
标集中分布,与之夹角最小的为海拔,其次为总氮和
速效钾.
通过多元回归树对环境因子进行抽取,发现海
4152 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 3摇 植物内生细菌多样性与环境因子的典型对应分析
Fig. 3摇 CCA plot of the endophytic bacterial diversity of plant
and environmental variables.
OM:土壤有机质 Soil organic matter; AP:速效磷 Aavailable phosphor鄄
us; AN:速效氮 Available nitrogen; AK:速效钾 Available potassium;
TN:总氮 Total nitrogen; EL:海拔 Elevation.
图 4摇 植物内生细菌多样性与环境因子的多元回归树
Fig. 4 摇 Multivariate regression tree of the endophytic bacterial
diversity of plant associated with environmental variables.
S:香农多样性指数 Shannon index; R:丰富度指数 Richness index; E:
均匀度指数 Eveness index; TN:总氮 Total nitrogen (g·kg-1); EL:海
拔 Elevation (m).
拔是影响样品内生细菌多样性分布最关键的因素,
其次为总氮,与典型对应分析所得结果较一致.由图
4 可以看出,多元回归树被分割为 3 个分支.当海拔
<4050 m时,麻黄样品归为一个分支;当海拔逸4050
m时,其余样品归为一个大的分支. 在这个分支中,
当总氮逸0. 925 g·kg-1时,独一味样品归为一个分
支;而当总氮<0. 925 g·kg-1时,党参样品归为一个
分支.党参与麻黄样品的多样性指数、丰富度及均匀
度明显大于独一味.
3摇 讨摇 摇 论
植物生长的环境对其内生微生物的多样性将产
生一定的影响.有研究认为,环境因子对植物内生真
菌及脂肪酸有一定的影响[21] . Conn 和 Franco[22]发
现,土壤有机物含量高会提高小麦根内生放线菌多
样性.本研究中,党参土壤有机质含量最高,其根内
细菌多样性也最好.笔者之前的研究发现,烟草非根
际土中 pH 的增加能正向关联 nifH 基因的多样
性[23] .典型对应分析结果表明,根际土壤有速磷含
量能负向关联 3 种药用植物内生细菌多样性,pH则
为正向关联.而典型对应和多元回归树分析结果均
表明,在高寒地区海拔和根际总氮是影响内生细菌
多样性的两个关键因素. 在海拔低于 4050 m 的地
区,植物内生细菌多样性受海拔影响有限;而高于
4050 m的地区,植物内生细菌多样性开始受海拔影
响.在高海拔地区,植物内生细菌多样性还受到根际
土总氮的影响,具体机制和原因尚待研究. Cyanesh鄄
war等[24]用能使细菌产生蓝色色素的 gus 基因标记
细菌 IRBC500,通过观察该菌对水稻的定殖,发现接
种后该菌能向新生根、茎和叶内转移定殖. 蔡学清
等[25]发现,用基因标记的内生细菌 BS鄄2鄄gfp和 TB2鄄
gfp能在荔枝各组织内繁殖,并可在花和幼果间传
导.刘忠梅等[26]研究也证明,细菌定殖在植物某个
部位后,能向其他部位转移. 本研究结果表明,来源
于同一植物样品的 LH鄄PCR 图谱的相似性均较高,
也证明了细菌在植物内部存在广泛的交流.
一般微生态系统的生物多样性都是由多个稀有
种和几个优势种构成. 本研究中 3 种药用植物 474
bp 左右长度的内生细菌是绝对优势细菌. 在细菌
LH鄄PCR图谱中,474 bp 的克隆多为光合自养细菌
蓝藻(Cyanobacteria)和未确定门的 TM7;518 bp 的
多鉴定为变形杆菌(Proteobacteria)和厚壁菌(Firmi鄄
cutes);而 520 bp 则多鉴定为 茁鄄变形菌 ( Betapro鄄
teobacteria)中的 Aquabacterium[12];长度为 514 bp 的
菌群主要是变形杆菌 ( Proteobacteria)、噬胞菌属
(Cytophaga)、屈挠杆菌(Flexibacter)和拟杆菌(Bac鄄
teroides).党参与麻黄除此优势细菌外均有非优势
种,但独一味则基本由 474 bp 长度的优势种构成,
其内生细菌多样性并不明显,这是否与独一味内药
性成分有关尚需试验证实. 马冠华和肖崇刚[27]认
为,内生细菌在同种植物不同部位的分布可能受具
体生长环境的多种因素影响,生长迅速的植物个体
及组织中内生细菌数量较多. 本研究中麻黄叶片内
生细菌的多样性比根和茎丰富,可能与麻黄叶正处
于生长旺盛期,而根与茎处于生长后期有关.
目前国内对免培养微生物的研究主要以
DGGE、T鄄RFLP及基因文库的构建等为主,而 LH鄄
PCR的应用则鲜见报道. 本文采用 LH鄄PCR 技术对
党参、麻黄和独一味 3 种药用植物内生细菌的多样
51529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李小林等: 应用 LH鄄PCR研究党参、麻黄和独一味内生细菌多样性摇 摇 摇 摇 摇
性进行研究,同时探讨了 LH鄄PCR 技术在植物内生
菌多样性研究中的应用.从结果来看,LH鄄PCR 所得
的种群信息比较直观地反映了不同植物样品间细菌
多样性的差异.但在内生菌比较单一的植物样品如
独一味中,LH鄄PCR所能获得的种群信息量稍少,区
分不同植物器官内生菌多样性有一定的难度. 相对
于传统免培养技术,LH鄄PCR 方法具有可靠、重现性
高、快速简便和低耗等特点[17],适合分析药用植物
内生菌多样性,结合典型对应和多元回归树分析能
为进一步寻找能分离高效特异微生物的植物资源的
地理及环境因子提供信息和指导.
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作者简介 摇 李小林,男,1985 年生,博士,助理研究员. 主要
从事土壤与环境微生物多样性研究, 发表论文 7 篇.
E鄄mail: kerrylee_tw@ sina. com
责任编辑摇 肖摇 红
71529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李小林等: 应用 LH鄄PCR研究党参、麻黄和独一味内生细菌多样性摇 摇 摇 摇 摇