全 文 :书东祁连山线叶嵩草内生细菌犡4的产吲哚乙酸、
解磷、抗菌和耐盐特性研究及分子鉴定
高晓星,满百膺,陈秀蓉,杨成德
(甘肃农业大学草业学院 草业生态系统教育部重点实验室 甘肃省草业工程实验室
中-美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州730070)
摘要:线叶嵩草内生细菌X4分离自东祁连山高寒草地,对其产吲哚乙酸、解磷、抗菌和耐盐特性及其分子生物学特
性研究结果表明,其在含色氨酸的金氏培养基中分泌吲哚乙酸的量为50.74mg/L,溶磷圈直径/菌落直径(D/d)值
分别为3.23和4.31,对辣椒立枯丝核病菌、黄瓜枯萎病菌、油菜菌核病菌及番茄灰霉病菌都有抑制作用,且致菌丝
生长畸形,菌落生长的酸碱度范围为7~10,耐 NaCl溶液范围为<7%,菌体短杆状,革兰氏阴性,无芽孢,16S
rDNA序列与普城沙雷氏菌(犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪)最为接近。该菌具有微生物杀菌剂、改良土壤等潜力。
关键词:内生细菌;普城沙雷氏菌;生物学;16SrDNA鉴定
中图分类号:Q945.78;Q948.12+2.3 文献标识码:A 文章编号:10045759(2013)04013710
犇犗犐:10.11686/cyxb20130417
植物内生菌在其生活史的一定阶段或全部阶段生活于植物的各个组织和器官内部并与植物建立和谐联合关
系[1]。它们可以从寄主植物体内获得空间和养分,同时也能增强寄主植物的抗虫性、抗病性、抗旱性以及生长竞
争能力,突出强调了内生菌与植物的互惠共生关系[2,3]。几乎所有的植物中都伴随植物内生菌的存在,许多植物
内生菌长期生活在植物体内的特殊环境中并与宿主协同进化[4,5],且在植物体内能发挥多种生物学作用,如分泌
生长激素促进植物生长和防治病虫害等[6],除此之外,它们还能通过改变根部周围的环境来缓解植物根部的非生
物压力,如内生细菌可以分泌胞外多糖来改变土壤结构和多孔性,从而使植物的根部更好地适应多水或缺水、以
及温度改变的环境,同时使植物根部能更好地在土壤中伸展[7,8]。近年来,植物内生菌的生物学功能,尤其是生
物防治功能是内生菌研究开发的热点之一。Hakeem和Danve[9]发现宿主植物与植物内生菌之间互作在一定程
度上对病理性真菌起到防御作用。蔡学清等[10]在研究内生枯草芽孢杆菌BS2菌株对水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)苗生
长效应中发现,该菌能提高水稻叶绿素的含量,促进其生长,还能提高其保护酶活性,从而提高水稻的抗逆性;
Nejad和Johnson[11]发现从植物组织内分离的内生细菌,不但能促进油菜(犅狉犪狊狊犻犮犪犮犪犿狆犲狊狋狉犻狊)和番茄(犛狅犾犪
狀狌犿犾狔犮狅狆犲狉狊犻犮狌犿)种子发芽和幼苗及植株的生长,而且能够明显降低黄萎病和枯萎病的发病症状;沈德龙等[12]
发现水稻内生成团泛菌(犘犪狀狋狅犲犪犪犵犵犾狅犿犲狉犪狀狊)YS19能分泌4种不同的植物生长激素,它们共同调节水稻生命
活动,影响水稻乳熟期光合产物分布;Ahmad等[13]发现内生菌犘犻狉犻犳狅狉犿狅狊狆狅狉犪犻狀犱犻犮犪在番茄体内定殖能有效抑
制由轮生菌(犞犲狉狋犻犮犻犾犾犻狌犿犱犪犺犾犻犪犲)引起的病害。综上所述,内生菌在植物体内不仅积极地生存着,而且还发挥着
多种生物学作用。现已从棉花(犌狅狊狊狔狆犻狌犿)、水稻、马铃薯(犛狅犾犪狀狌犿狋狌犫犲狉狅狊狌犿)和辣椒(犆犪狆狊犻犮狌犿犪狀狀狌狌犿)等多
种植物中分离筛选到对植物病害具有生防作用的内生细菌[14,15]。东祁连山高寒草地地处青藏高原的东缘,由于
地理位置特殊、气候条件独特、生物种类多样,独特的生态环境孕育了功能多元化的微生物种群[16]。但是,目前
关于高寒草地植物内生细菌的促生防病等生物学功能的研究报道较少,李振东等[17,18]对高寒草地珠芽蓼(犘狅
犾狔犵狅狀狌犿狏犻狏犻狆犪狉狌犿)内生细菌Z5产吲哚乙酸、抑菌能力以及Z17的抑菌能力进行测定。因此,本试验以东祁连
山高寒草地线叶嵩草(犓狅犫狉犲狊犻犪犮犪狆犻犾犾犻犳狅犾犻犪)内生菌X4为研究对象测定其生物学特性,并利用16SrDNA序列
第22卷 第4期
Vol.22,No.4
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
137-146
2013年8月
收稿日期:20120217;改回日期:20120405
基金项目:甘肃省科技支撑计划(090NKCA082)资助。
作者简介:高晓星(1986),女,甘肃榆中人,硕士。Email:wy206wy@163.com
通讯作者。Email:chenxiurong@gsau.edu.cn
分析结合形态特性对该内生细菌X4进行鉴定,以期为高寒草地的植物内生细菌的开发和利用提供理论依据,同
时也为微生物农药和微生物菌肥的研发提供有价值的菌种资源。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试菌株 内生细菌X4由本课题组从东祁连山高寒草地线叶嵩草的叶部分离获得,现由甘肃农业大学
草业学院草地生物多样性实验室保存。植物病原真菌:辣椒立枯丝核病菌(犚犺犻狕狅犮狋狅狀犻犪狊狅犾犪狀犻);黄瓜枯萎病菌
(犉狌狊犪狉犻狌犿狅狓狔狊狆狅狉狌犿);油菜菌核病菌(犛犮犾犲狉狅狋犻狀犻犪狊犮犾犲狉狀狋犻狅狉狌犿);番茄灰霉病菌(犅狅狋狉狔狋犻狊犮犻狀犲狉犲犪)。
1.1.2 试剂与培养基 试剂:蛋白酶K、溶菌酶和DNATaq聚合酶购自上海生工生物技术公司,2000bpladder
Marker购自宝生物工程(大连)有限公司,其他化学试剂均为国产分析纯。培养基:肉汁胨培养基(NA)用于内生
细菌X4的活化和保存,金氏培养基用于菌株产吲哚乙酸的测定,Pikovaskaia培养基用于溶解无机磷的测定;蒙
金娜培养基用于测定菌株X4溶解有机磷的能力;马铃薯葡萄糖琼脂(potatodextroseagar)培养基用于植物病原
真菌的培养和对峙试验[1921]。仪器:AL104型电子天平;HH1.5Plus型超净工作台;PCR仪和凝胶成像系统,立
式高速冷冻离心机,BX51型多功能光学显微镜,水平凝胶电泳装置;电热恒温水浴锅;各种剂量移液枪。
1.2 方法
本试验于2010年9月-2011年10月进行,重复3次。
1.2.1 菌种X4的鉴定 形态学鉴定:将内生细菌X4纯化培养3d,观察并描述菌落的形态、大小、光泽、质地、
边缘特征、表面特征、隆起形状、透明度及菌落颜色等特征。同时将X4接种到肉汁胨液体培养基恒温摇培3d,
描述其液体培养物形态。
分子生物学特性测定:提取细菌DNA,根据细菌16SrDNA两端的保守系列,设计1对细菌的通用引物,引
物序列如下,引物1:5′CCGGATCCAGAGTTTGATCATGGCTCAGCA3′;引物2:5′CGGGATCCT
ACGGCTACCTTGTTACGACTT3′。引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。PCR反应体系
为,10×Buffer5μL,dNTP(5mmol/L)3.5μL,Primer1(10μmol/L)1.5μL,Primer2(10μmol/L)1.5μL,
TaqDNAPolymerse(2U/μL)0.2μL,TemplateDNA1μL(以加超纯水1μL为阴性对照),ddH2O33.3μL。
按程序94℃热启动5min;94℃变性10s;54退火10s;72℃延长1min;35次循环,72℃下延伸10min扩增后,
取5μL扩增产物在1%琼脂糖凝胶上80V下电泳,然后在紫外灯下观察结果。将特异性好,纯度高的扩增产物
-20℃保存待测序,所得基因序列与Genbank报道序列进行同源性分析,确定X4在微生物系统发育学上的地位。
1.2.2 分泌IAA能力的测定 PC比色液:称取FeCl312g溶于300mL蒸馏水,然后缓慢加入429.7mL98%
H2SO4,待冷却后定容至1L,测定吲哚乙酸范围为0.3~20.0mg/L;S2比色液配制:称取4.5gFeCl3 溶于300
mL蒸馏水,然后缓慢加入587.4mL98% H2SO4,待冷却后定容至1L,测定吲哚乙酸范围为5~200mg/L。
定性测定:采用Salkowski比色法[22]。加入比色液之后15min观察颜色变化,3个重复均变红为阳性,表示
能分泌吲哚乙酸IAA,颜色越深表示分泌数量多;3个重复均不变色为阴性,表示不分泌吲哚乙酸IAA。定量测
定:采用纯3IAA标准曲线制作,将培养12d的菌悬浮液和对照离心(4℃,10000r/min,10min),取上清液4
mL加等量比色液,黑暗静置30min后测定OD530,重复3次。根据标准曲线计算内生细菌X4分泌吲哚乙酸的量。
1.2.3 溶磷能力的测定 定性测定:将X4点接于Pikovaskaia或蒙金娜培养基平板上,每皿5个接菌点,重复3
次,28℃恒温培养,观察并测量菌株在培养基平板上形成的溶磷圈大小。根据溶磷圈直径/菌落直径(D/d值)确
定X4的溶磷能力。比值越大,表示溶磷能力越强。定量测定:将内生细菌X4接种于Pikovaskaia(或蒙金娜)培
养液中,置于28℃、160r/min控温摇培10d,离心(4℃,10000r/min,15min),以不接菌的培养液为对照。取上
清液采用钼锑抗比色法[23]测定有效磷增量(扣除对照后的值),并用酸度计测定培养10d后的各菌株培养液pH
值变化情况。计算公式如下:犘=犓×犞/犞1。式中,犘 为有效磷增量;犓 为标准曲线查得显色液的磷含量
(mg/L);犞 为显色时溶液定容的体积(mL);犞1 为显色时吸取上清液的体积(mL)。
1.2.4 X4溶磷机制初探 将X4在NA培养液培养24h,按1%的接菌量接入Pikovaskaia(或蒙金娜)培养液
中。置于28℃、150r/min恒温振荡培养72h后,做以下4种处理:即一份置121℃灭菌10min,使酶类失活,以
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测定各类有机酸对磷的溶解效果;一份在无菌条件下调节pH为7.0,以消除各类有机酸的影响,测定酶类对磷
的溶解作用;一份既不调节pH,也不灭活处理,以测定酶类和有机酸对磷的共同作用;最后一份设为对照,既灭
活处理也调节pH。上述4种处理各50mL,加入培养液50mL,置于28℃、150r/min恒温摇培7d,离心15min
(13000r/min),弃沉淀。各处理重复3次,采用钼锑抗比色法测定上清液中有效磷增量[24]。
1.2.5 酸碱适应性测定 取100μL培养至对数期的X4菌原液加入10mLpH分别为4.0,5.0,6.0,7.0,8.0,
9.0,10.0的NA培养液中,于28℃、120r/min恒温摇培3d,测定其OD600值(以NA培养液为对照),重复3次。
1.2.6 耐盐性测定 取100μL培养至对数期的X4菌原液加入10mLNaCl浓度分别为0,0.5%,1.5%,
3.0%,5.0%,7.0%,9.0%和11.0%的NA培养液,于28℃,120r/min恒温摇培3d,测定其OD600值(以NA培
养液为对照),重复3次。
1.2.7 抑菌能力的测定 采用平皿对峙法[25]测定抑菌效果。将4种植物病原真菌:辣椒立枯丝核病菌,黄瓜枯
萎病菌,油菜菌核病菌,番茄灰霉病菌分别接种于PDA培养基中央,距菌饼2.5cm处点接X4于PDA平板上,
每皿接4点,各重复3次,以点接无菌水为对照,28℃恒温培养,测量病原菌向内生细菌X4方向生长的长度和对
照中病原菌菌落的半径(cm),以犚值表示抑菌作用的大小。同时挑取病原菌菌落边缘的菌丝体和正常菌丝体于
光学显微镜下观察菌丝形态的变化对比,并照相。
2 结果与分析
图1 犡4的菌落
犉犻犵.1 犜犺犲犮狅犾狅狀狔狅犳狊狋狉犪犻狀犡4
2.1 菌种X4的鉴定
在牛肉胨平板培养基上28℃培养3d,菌落圆形,
边缘整齐,脐状凸起,表面光滑,奶油色(图1)。在NA
液体培养基,28℃摇床培养3d后,丰富生长,高度混
浊,絮状沉淀,振荡不完全分散,表面无膜,无气味(图
2)。革兰氏染色呈阴性,不产芽孢,短杆状(图3)。
提取内生细菌X4的DNA(图4),经PCR反应后
检测,得到一条约1500bp的DNA片段(图5),测序
后得到其16SrDNA序列。在GenBank中登录后,获
得登录号为 X4(EU236754),采用 NCBI网站中的
Blast工具,将上述菌株的16SrDNA序列与GenBank
中已报道的序列进行比较,调出与其序列同源性较高的相关菌株16SrDNA序列,其菌株名称及其在GenBank
中的登录号分别为普城沙雷氏菌 犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪,AJ233433;普城沙雷氏菌 犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪,
EU266583。结果表明,菌株X4与同源性较高菌株的16SrDNA序列相似性分别为:99%(犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪,
AJ233433),99%(犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪,EU266583)。由此可见,菌株X4在GenBank中可找到与其16SrDNA
序列同源性较高的相似种。
图2 犡4的液体形态
犉犻犵.2 犜犺犲犾犻狇狌犻犱犿狅犱犪犾犻狋狔狅犳狊狋狉犪犻狀犡4
图3 犡4革兰氏染色
犉犻犵.3 犛狋狉犪犻狀犡4犌狉犪犿
931第22卷第4期 草业学报2013年
图4 内生细菌犡4的犇犖犃电泳图
犉犻犵.4 犇犖犃犲狓狋狉犪犮狋犲犱犳狉狅犿狊狋狉犪犻狀犡4
图5 内生细菌犡4的犘犆犚产物电泳图
犉犻犵.5 犘犆犚犪犿狆犾犻犳犻犮犪狋犻狅狀狅犳狊狋狉犪犻狀犡4(犕:犕犪狉犽犲狉)
将X4与其同源性较高菌株的16SrDNA序列在Clustal(1.8)程序包中进行多重序列匹配排列(MultipleA
lignments)分析,再用 Mega(2.1)程序包中的NeighborJoining法构建系统发育树(图6)。结果表明,供试菌株
X4与其16SrDNA序列同源性高的菌株聚在一起,即 X4与犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪(AJ233433)、犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔
犿狌狋犺犻犮犪(EU266583)聚为一类,在系统发育上亲缘关系较近。
通过16SrDNA序列同源性比较和系统发育分析结果,结合形态特征,初步鉴定该内生细菌X4为普城沙雷
氏菌犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪X4。
图6 菌株犡4的16犛狉犇犖犃系统发育树
犉犻犵.6 16犛狉犇犖犃狆犺狔犾狅犵犲狀犲狋犻犮狋狉犲犲狅犳狊狋狉犪犻狀犡4
2.2 分泌IAA的测定
在含有100mg/L色氨酸的金氏培养液中,加入该细菌的比色液变红(图7)。采用纯3IAA制作标准曲线。
PC标准方程为:狔=0.0410狓+0.0271,犚2=0.9860;S2标准曲线方程为:狔=0.0168狓+0.0149,犚2=0.9964。
X4在不含色氨酸的金氏培养液中培养12d后,其PC和S2比色液的OD530值为0.230和0.098。而在含色氨酸
的金氏培养液中,其PC和S2比色液的OD530为1.162和0.867。根据PC和S2标准方程可计算出在不含色氨
酸的金氏培养液中X4分泌吲哚乙酸的量为4.95mg/L,而在含100mg/L色氨酸的金氏培养基中X4的分泌量
则为50.74mg/L,即吲哚乙酸的合成量是前者的12.9倍(表1)。色氨酸的存在能明显增加X4分泌吲哚乙酸的
量,说明色氨酸是X4合成吲哚乙酸IAA的重要前体物质。
2.3 内生细菌X4解磷能力的测定
定性测定结果表明,内生细菌X4在Pikovaskaia(或蒙金娜)培养基上培养5d后,溶磷圈直径/菌落直径
(D/d)值分别为4.31和3.23,都能形成一定的溶磷圈(图8),说明该内生细菌X4既能溶解无机磷,又能溶解有
机磷。定量测定的结果表明,内生细菌X4在Pikovaskaia或蒙金娜培养液中培养10d后,有效磷增量分别为
86.05和14.39mg/L,培养液的pH值均有所降低,并与对照之间存在显著差异(表2)。即该内生细菌X4溶解
有机磷和无机磷的能力差异较大,溶解无机磷是有机磷的6倍左右,表明此菌对无机磷有良好的溶解能力。
041 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.4
图7 菌株犡4的比色反应
犉犻犵.7 犛狋狉犪犻狀犡4犮狅犾狅狉犻犿犲狋狉犻犮狉犲犪犮狋犻狅狀
S2+Trp:加入色氨酸的S2比色液S2colorimetricsolutionwithTrp;PC+Trp:加入色氨酸的PC比色液PCcolorimetricsolutionwithTrp;S2+no
Trp:不加色氨酸的S2比色液S2colorimetricsolutionwithoutTrp;PC+noTrp:不加色氨酸的PC比色液PCcolorimetricsolutionwithoutTrp;CK:
不接菌的空白比色液Colorimetricsolutionwithoutstrain.
表1 菌株犡4产生吲哚乙酸的能力
犜犪犫犾犲1 犜犺犲犪犫犻犾犻狋狔狅犳狊狋狉犪犻狀犡4狆狉狅犱狌犮犻狀犵犪狌狓犻
菌株Strain 测定方法 Method 金氏(含色氨酸)培养基KingwithTrp 金氏(不含色氨酸)培养基KingwithoutTrp
X4 定性测定Qualitativetest ++ -
定量测定Quantitativetest(mg/L) 50.74 4.95
注:“-”无色;“+”浅粉色;“++”粉色;“+++”深粉色。
Note:“-”nocolour;“+”lowpink;“++”pink;“+++”deeppink.
图8 定性测定菌株犡4的解磷能力
犉犻犵.8 犙狌犪犾犻狋犪狋犻狏犲狋犲狊狋狅犳狆犺狅狊狆犺犪狋犲犱犻狊狊狅犾狏犻狀犵犪犫犻犾犻狋狔狅犳狊狋狉犪犻狀犡4
X4溶磷机制初探的结果表明(图9),在无机培养液中培养7d,对照的有效磷增量为28.74mg/L,酸处理下
有效磷增量为32.15mg/L,酶处理下有效磷增量为36.27mg/L,酸和酶类的共同作用下有效磷增量为48.73
mg/L;而在有机培养液中,对照的有效磷增量为3.14mg/L,酸处理下有效磷增量为5.24mg/L,酶处理下有效
磷增量为8.71mg/L,酸和酶类的共同作用下有效磷增量为5.43mg/L;方差分析表明,酸和酶类的共同作用在
X4溶解无机磷的过程中显著高于其他2种处理,即酸和酶共同作用更有利于对无机磷的溶解;而在溶解有机磷
的过程中,酶类所起的作用更明显。看来此菌对有机磷和无机磷的溶解机制存在差异。
141第22卷第4期 草业学报2013年
表2 定量测定菌株犡4的解磷能力
犜犪犫犾犲2 犙狌犪狀狋犻狋犪狋犻狏犲狋犲狊狋狅犳狆犺狅狊狆犺犪狋犲犱犻狊狊狅犾狏犻狀犵犪犫犻犾犻狋狔狅犳狊狋狉犪犻狀犡4
菌株
Strain
Pikovaskaia无机培养基Pikovaskaiainorganicmedium
有效磷增量IncrementofavailableP(mg/L) pH值pHvalue
蒙金娜有机培养基 Monkinaorganicmedium
有效磷增量IncrementofavailableP(mg/L) pH值pHvalue
X4 86.05aA 6.60bB 14.39aA 5.60bB
CK 31.71bB 7.00aA 3.27bB 7.00aA
注:同列不同大写字母表示差异极显著(犘<0.01),不同小写字母表示差异显著(犘<0.05)。
Note:Thedifferentcapitallettersinthesamecolumnmeansignificantdifferenceat犘<0.01,differentsmallettersmeansignificantdifferenceat
犘<0.05.
2.4 酸碱适应性
图9 不同处理后内生细菌犡4在无机和有机
培养液中有效磷增量
犉犻犵.9 犐狀犮狉犲犿犲狀狋狅犳犪狏犪犻犾犪犫犾犲犘狅犳狊狋狉犪犻狀犡4犻狀犻狀狅狉犵犪狀犻犮
犪狀犱狅狉犵犪狀犻犮犿犲犱犻狌犿犪犳狋犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
不同字母表示差异显著(犘<0.05)。Differentsmalletters
meansignificantdifferenceat犘<0.05.
不同酸碱条件下菌液 OD600的测定结果表明,菌
株X4在pH小于5的强酸环境下表现为弱生长,随着
酸度的降低(pH6~8)菌体逐渐生长旺盛,而当pH大
于8呈碱性环境时,菌体生长明显有下降的趋势。可
见,菌株X4对酸碱的适应性有所不同,适于X4生长
的最佳pH在6~8之间,这较大多数细菌的最适pH
(6.5~7.5)范围略宽(图10)。
2.5 耐盐性
菌株X4的耐盐性测定结果表明,菌株X4在含有
0.5% NaCl的培养基中生长时,菌体的浓度最大,随
着NaCl浓度的增大,菌体浓度呈下降的趋势。当
NaCl浓度在0~7%之间时,X4能够存活;在0~
1.5%之间时,菌体生长旺盛;当NaCl浓度大于1.5%
时,随着NaCl浓度的增加,菌体生长呈下降趋势。当
NaCl浓度大于7%时,菌株X4生长非常缓慢或停止
生长(图11),表明菌株X4具有一定的耐盐性。
2.6 内生细菌X4对植物病原真菌的抑制作用
内生细菌X4对4种植物病原菌都有一定的抑制作用,犚值的范围在0.49~0.67之间。挑取病原菌菌落边
缘的菌丝体和正常菌丝体于光学显微镜下观察菌丝形态的变化对比发现:辣椒立枯丝核病菌的正常菌落呈褐色,
图10 菌株犡4适宜狆犎的测定
犉犻犵.10 犜犺犲狅狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀狆犎狅犳狋犺犲狊狋狉犪犻狀犡4
图11 菌株犡4耐盐性的测定
犉犻犵.11 犜犺犲犲犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅狀狋犺犲狊狋狉犪犻狀犡4
241 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.4
菌丝有明显的直角分支,分支处有隘缩,有隔,而X4与辣椒立枯丝核菌对峙培养后,其菌落交界处形成深褐色边
缘,镜检发现菌丝扭曲卷成一团,壁加厚,原生质溢出,有断裂现象,犚值为0.66;黄瓜枯萎病菌的正常菌落纤细
平滑,与X4对峙培养后,菌落交界面菌落较薄,颜色变淡,显微镜下观察,菌丝体扭曲膨大,产生大量圆珠形囊状
体,犚值为0.49;油菜菌核病菌的正常菌丝纤细,无色,原生质均匀,与X4对峙培养后的交界处菌落颜色加深,镜
检观察发现菌丝体扭曲变形,部分出现膨大,断裂,出现内含物,犚值为0.64;番茄灰霉病菌的正常菌丝呈灰褐
色,有隔膜,而与X4对峙培养后菌丝膨大畸形扭曲,细胞节间缩短,菌丝体缩短变粗,菌丝消解,原生质外溢的现
象,出现内含物,犚值为0.67。总之显微观察供试病原菌与X4对峙培养后菌丝生长形态异常,出现膨大、扭曲现
象,菌丝顶端和中部出现泡状物,菌丝的泡状物破裂,原生质外溢,致使菌丝断裂(图12)。
图12 菌株犡4对植物病原菌菌丝生长的影响
犉犻犵.12 犜犺犲犲犳犳犲犮狋狅犳犡4狅狀狆犾犪狀狋狆犪狋犺狅犵犲狀犻犮犳狌狀犵犻犿狔犮犲犾犻犪犵狉狅狑狋犺
341第22卷第4期 草业学报2013年
3 讨论与结论
近年来,研究人员发现大多数细菌都能产生3吲哚乙酸或相关的吲哚类化合物,这可以有效地抑制不同的
细菌、真菌引起的植物病害。大多数内生菌具有溶解有机磷、矿物磷,以及分泌植物激素的特性,增强了植株的抗
病性和适应性[26]。在研究中发现,植物内生细菌通过产生抗生素、水解酶、生物碱及植物生长调节剂等次生代谢
产物或与病原菌竞争生态位和营养等方式来抑制植物病害发生和发展从而有利于植物,达到间接促生作用[27]。
目前报道的细菌分泌吲哚乙酸的量差异较大,一般在1.40~62.03mg/L[28,29]。这与该内生细菌X4分泌IAA
的量基本一致(50.74mg/L)。郑国华和牛先前[30]认为短时间低温处理下,枇杷(犈狉犻狅犫狅狋狉狔犪犼犪狆狅狀犻犮犪)幼果中吲
哚乙酸含量较快增长并出现峰值,以应对逆境提高抗寒能力。已有研究发现,当微生物与其生态环境协同进化
时,会形成一种适应性[31]。因此,可以推测菌株X4分泌吲哚乙酸的能力可能与线叶嵩草对高寒环境的适应性有
很大的相关性。
具有溶磷能力的细菌,目前文献报道[32]在培养期间,培养介质的酸度一般都降低;不具有解磷能力的微生
物,其培养介质的pH反而会升高。Sperber[33]认为解磷微生物的解磷作用是由于微生物分泌出多种有机酸,它
们与Ca2+、Fe3+、Fe2+、Al3+等离子螯合而使难溶性磷酸盐溶解。该内生细菌既能溶解有机磷也能溶解无机磷,
在无机或有机培养液中pH分别为6.60和5.60,与对照相比较(7.00)都有所降低,且存在显著差异。这与文献
报道相一致。菌株溶磷机制的初探结果不难发现菌株X4在溶解无机磷时,酸和酶类的共同作用起主要作用,而
溶解有机磷的过程中,酶类的作用则更明显。另外,X4对无机磷的溶解能力远远大于溶解有机磷,而供试的无机
磷选为Ca3(PO4)2 并不能完全反映菌株对磷矿粉的溶磷效果,还有待做进一步研究。
菌株X4对酸碱适应性和耐盐性的测定结果表明:X4能够在pH6~8的条件下生长良好,在7%NaCl中能
够生存,相关资料报道[34]多数细菌最佳pH为6.5~7.5,高度耐盐性的细菌能在10%~12%NaCl中生存,可见
X4具有较好酸碱适应性和耐盐性。
X4对供试植物病原真菌的菌丝生长均有抑制作用,导致病原菌菌丝生长形态异常,出现膨大、扭曲现象,原
生质发生凝集,菌丝顶端和中部出现泡状物,菌丝的泡状物破裂,原生质外溢,致使菌丝断裂。由于本试验未将其
抑菌物质定性,具体的作用机理有待于进一步的生理生化分析。
X4菌落形态圆形,边缘整齐,脐状凸起,表面光滑,奶油色,革兰氏染色呈阴性,不产芽孢,短杆状,经16SrD
NA鉴定,X4与犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪(AJ233433)和犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪(EU266583)的相似性系数达到99%,
表明在系统发育上其亲缘关系较近。初步鉴定菌株X4为普城沙雷氏菌犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪。因此,该内生细
菌X4是一株兼有分泌吲哚乙酸、溶磷及抑菌为一体的多功能促生拮抗菌,这可以进一步为开发利用高寒草地植
物内生菌资源以及建立功能内生细菌资源库提供可靠的理论依据。
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犐犱犲狀狋犻犳犻犮犪狋犻狅狀犪狀犱犱犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犫犻狅犾狅犵犻犮犪犾犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犓狅犫狉犲狊犻犪犮犪狆犻犾犾犻犳狅犾犻犪
犲狀犱狅狆犺狔狋犻犮犫犪犮狋犲狉犻犪犡4犻狀狋犺犲犈犪狊狋犙犻犾犻犪狀犕狅狌狀狋犪犻狀犃犾狆犻狀犲犵狉犪狊狊犾犪狀犱狊
GAOXiaoxing,MANBaiying,CHENXiurong,YANGChengde
(ColegeofPrataculture,GansuKeyLaboratoryofGrasslandEcosystemofMOE,GansuAgricultural
University,EngineeringLaboratoryofGrasslandinGansuProvince,SionU.S.
CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Thecharacteristicsofanendophyticbacterium(X4),isolatedfromleavesof犓狅犫狉犲狊犻犪犮犪狆犻犾犾犻犳狅犾犻犪in
theEastQilianMountainsAlpinegrasslands,werestudiedusingSalkowskicolorimetricanalysis,thephos
phoruscycleandconfrontingcultivation.SecretionofIAAwas50.74mg/LinKing’smediumcontainingtryp
tophan.Itsdissolvedphosphoruscirclediameter/bacterialcolonydiameter(D/d)valueswere4.31and3.23
respectively.Thebacteriainhibitedpathogenicfungi,suchas犚犺犻狕狅犮狋狅狀犻犪狊狅犾犪狀犻,犛犮犾犲狉狅狋犻狀犻犪狊犮犾犲狉狅狋犻狅狉狌犿,
犅狅狋狉狔狋犻狊犮犻狀犲狉犲犪,and犉狌狊犪狉犻狌犿狅狓狔狊狆狅狉狌犿,andledtoabnormalmycelialgrowthofthesefungi.ThepHrange
ofcolonygrowthwas5-10andresistancetoNaClsolutionwaslessthan7%.Thaliwereshortrods,and
Gramnegativewithnospores.The16SrDNAgenesequenceofX4wasmostsimilarto犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪.
Thebacteriumhasthepotentialtomakemicrobialfungicidesandtoimprovesoil.
犓犲狔狑狅狉犱狊:endophyticbacteria;犛犲狉狉犪狋犻犪狆犾狔犿狌狋犺犻犮犪;biology;16SrDNAidentification
641 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.4