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Diversity of Culturable Endophytic Bacteria Isolated from the Root Tissues of Phalaenopsis pulcherrima in Two Different Habitats

不同生境下五唇兰根部可培养内生细菌多样性研究



全 文 :植物科学学报  2016ꎬ 34(1): 135~142
Plant Science Journal http: / / www.plantscience.cn
DOI:10􀆰 11913 / PSJ􀆰 2095 ̄0837􀆰 2016􀆰 10135
张芳芳ꎬ 宋希强ꎬ 朱国鹏. 不同生境下五唇兰根部可培养内生细菌多样性研究[J] . 植物科学学报ꎬ 2016ꎬ 34(1): 135-142
Zhang FFꎬ Song XQꎬ Zhu GP. Diversity of culturable endophytic bacteria isolated from the root tissues of Phalaenopsis pulcherrima in two
different habitats[J] . Plant Science Journalꎬ 2016ꎬ 34(1): 135-142
不同生境下五唇兰根部可培养内生细菌多样性研究
张芳芳1ꎬ2ꎬ 宋希强1ꎬ2ꎬ 朱国鹏1ꎬ2∗
(1. 海南大学园艺园林学院ꎬ 海口 570228ꎻ 2. 热带作物种质资源保护与开发利用教育部重点实验室ꎬ 海口 570228)
摘  要: 兰科植物内生细菌与菌根真菌的协作对宿主植物的生长、 抗病、 抗逆及植物修复环境能力等具有重要意
义ꎬ 揭示其内生细菌多样性及与生境之间的关系有助于阐明兰科植物的适应与进化机制ꎮ 本研究基于 16S rDNA
序列分析探讨了不同生境下东南亚特有种五唇兰根部可培养内生细菌多样性及其空间异质性ꎮ 结果表明: 从不
同生境下五唇兰根部共分离出内生细菌 59株ꎬ 其中从土生型五唇兰根部分离出内生细菌 45 株(76􀆰27%)ꎬ 从石
生型五唇兰根部分离出内生细菌 14株(23􀆰73%)ꎻ 基于内生细菌 16S rDNA 序列同源性分析及构建的系统发育
树显示ꎬ 五唇兰根部内生细菌分属于 7 属ꎬ 即芽孢杆菌属(Bacillus)、 伯克氏菌属(Burkholderia)、 草酸菌属
(Pandoraea)、 土壤杆菌属(Agrobacterium)、 类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、 泛菌属(Pantoea)、 欧文氏菌属
(Erwinia)ꎬ 其中优势属为芽孢杆菌属ꎬ 次优势属为泛菌属和伯克氏菌属ꎻ 多样性分析显示ꎬ 土生型五唇兰根部
内生细菌群落的 Shannon多样性指数大于石生型五唇兰ꎬ 不同生境下五唇兰根部内生细菌群落结构差异极显著
(P < 0􀆰 01)ꎮ 土生型五唇兰根部内生细菌群落优势属为芽孢杆菌属和泛菌属ꎬ 石生型五唇兰根部内生细菌群落
优势属为芽孢杆菌属和伯克氏菌属ꎮ
关键词: 五唇兰ꎻ 内生细菌ꎻ 多样性ꎻ 空间异质性
中图分类号: Q948􀆰12+2􀆰3ꎻ Q949􀆰71+8􀆰43    文献标识码: A    文章编号: 2095 ̄0837(2016)01 ̄0135 ̄08
      收稿日期: 2015 ̄08 ̄25ꎬ 退修日期: 2015 ̄09 ̄28ꎮ
  基金项目: 海南省自然科学基金(312063)ꎻ 海南省科技成果示范推广专项(CGSF20120001 ̄02)ꎻ 中央级公益性科研院所基本科研
业务费专项资金(1630032014043)ꎮ
This work was supported by grants from the Natural Science Foundation of Hainan Province (312063)ꎬ Science and Technology A ̄
chievements Demonstration and Promotion Projects of Hainan Province (CGSF20120001 ̄02)ꎬ and Special Fund for Basic Scientific
Research Business of Central Public Research Institutes (1630032014043) .
  作者简介: 张芳芳(1990-)ꎬ 女ꎬ 硕士研究生ꎬ 主要从事植物微生物研究(E ̄mail: zhangfang_712@163􀆰 com)ꎮ
  ∗通讯作者: 朱国鹏(1971-)ꎬ 男ꎬ 研究员ꎬ 主要从事热带园艺作物营养研究(E ̄mail: guopengzhu@163􀆰 com)ꎮ
Diversity of Culturable Endophytic Bacteria Isolated from the Root
Tissues of Phalaenopsis pulcherrima in Two Different Habitats
ZHANG Fang ̄Fang1ꎬ2ꎬ SONG Xi ̄Qiang1ꎬ2ꎬ ZHU Guo ̄Peng1ꎬ2∗
(1. College of Horticulture and Gardeningꎬ Hainan Universityꎬ Haikou 570228ꎬ Chinaꎻ 2. Key Laboratory
of Protection and Developmental Utilization of Tropical Crop Germplasm Resourcesꎬ
Ministry of Educationꎬ Haikou 570228ꎬ China)
Abstract: Orchid entophytic bacteria and mycorrhizal fungi grown in collaboration can have a
positive effect on host plants in terms of disease resistanceꎬ stress tolerance and
phytoremediation. Understanding the endogenous relationship between bacterial diversity and
habitat can reveal the adaptation and evolution mechanisms of orchid plants. The endogenous
bacterial diversity and spatial heterogeneity in different habitats of Phalaenopsis pulcherrimaꎬ
an endemic Southeast Asian orchid speciesꎬ were analysed by molecular techniques. Fifty ̄
nine strains of entophytic bacteria were isolated from the roots of P. pulcherrima in different
habitatsꎬ including forty ̄five (76􀆰27%) and fourteen (23􀆰73%) strains of entophytic bacteria
isolated from land ̄borne and stone ̄borne type populationsꎬ respectively. Based on 16S rDNA
sequence analysisꎬ fifty ̄nine strains of entophytic bacteria isolated from P. pulcherrima were
classified into seven generaꎬ that wasꎬ Bacillusꎬ Burkholderiaꎬ Pandoraeaꎬ Agrobacteriumꎬ
Paenibacillusꎬ Pantoeaꎬ and Erwinia. Among the entophytic bacterial strainsꎬ Bacillus was the
dominant genusꎬ followed by Pantoea and Burkholderia. The diversity index of land ̄borne type
populations was greater than that of stone ̄borne type populations. Analysis of molecular
variance ( AMOVA) also showed that the entophytic bacterial community structures of P.
pulcherrima in distinct habitats were significantly different (P < 0􀆰01)ꎬ with land ̄type dominant
species found in Bacillus and Pantoeaꎬ and stone ̄type dominant species found in Bacillus and
Burkholderia.
Key words: Phalaenopsis pulcherrimaꎻ Endophytic bacteriaꎻ Diversityꎻ Spatial heterogeneity
    内生菌(endophyte)是指生长在植物组织中且
不会使植物产生明显病害症状的微生物[1]ꎮ 热带
雨林生态系统高湿、 高热的水热条件以及丰富的腐
殖质资源为兰科植物生存及繁衍提供了良好的适生
生境ꎻ 此外ꎬ 兰科植物是典型的菌根植物ꎬ 在长期
的进化过程中形成依赖菌根成活和生长的特性[2]ꎮ
在兰科植物微生态系统中ꎬ 内生真菌是其赖以生存
的营养之源ꎬ 同时内生真菌又强烈依赖于系统中的
细菌ꎮ 1933年 Rogers 首次报道了原产澳大利亚
的天麻(Gastrodia sesamoides)根状茎、 根和芽
中存在细菌ꎬ 目前已从 90 多种兰科植物中分离出
大量内生细菌ꎬ 并且这些内生细菌对兰科植物具有
重要的生物学功能[3]ꎮ 兰科内生细菌能通过产生
植物激素促进植物生长[4ꎬ5]、 缩短开花周期、 增加
着花密度并提高花朵品质[6]ꎻ 能释放拮抗物质ꎬ
有效阻止其他病原菌的侵入ꎬ 减轻病虫害传播[7]
等ꎮ 从兰科植物中分离出的常见内生细菌为芽孢杆
菌属 ( Bacillus) [8]、 类芽孢杆菌属 ( Paenibacil ̄
lus)、 伯克氏菌属(Burkholderia)及肠杆菌科(En ̄
terobacteriaceae)等[9]ꎮ 芽孢杆菌属、 类芽孢杆
菌及伯克氏菌属等内生细菌对植株表现出一定的促
生作用[10]ꎮ 随着内生细菌的重要性被日益肯定ꎬ
其研究也显示出巨大的潜力和应用前景ꎮ
五唇兰(Phalaenopsis pulcherrima (Lindl.) J.
J. Sm.)为兰科(Orchidaceae)蝴蝶兰属(Phalae ̄
nopsis)多年生常绿草本植物ꎬ 是东南亚特有种ꎻ
主产于印度东北部、 老挝、 泰国、 缅甸等东南亚国
家ꎬ 中国仅海南有分布[11]且主要见于热带雨林的
低海拔地区ꎮ 五唇兰花型美丽、 色彩娇艳ꎬ 具有较
高的观赏价值ꎬ 也是蝴蝶兰杂交的重要亲本ꎻ 以五
唇兰为亲本的蝴蝶兰杂交种一度被列为朵丽蝶兰属
(Doritaenopsis)ꎬ 并且其切花和盆花在国际兰花
市场上颇受追捧[12]ꎮ 由于滥采乱挖、 生境破坏等
原因ꎬ 海南岛野生五唇兰已难觅踪影ꎮ 在自然状态
下ꎬ 五唇兰常生长于杂木疏林、 灌丛之枯落物堆积
的腐叶土表层或岩石上[13]ꎮ 对五唇兰内生真菌多
样性的研究表明ꎬ 在这两种不同生境下五唇兰内生
真菌群落丰富度则表现出较大差异[14]ꎬ 但关于野
生五唇兰根部内生细菌的研究国内还未见报道ꎮ
分离培养法是研究兰科植物内生细菌的传统方
法[15]ꎬ 因内生细菌对生存环境的要求尚未完全解
析ꎬ 分离培养基所营造的小环境仅能满足小部分内
生细菌的需求ꎮ 分离培养虽不能将植物体内的菌体
全部分离ꎬ 但通过培养能得到部分菌株实体ꎬ 经纯
化后可进行菌落形态观察、 理化性质检测以及传统
的形态学分类研究ꎮ 分离培养法是微生物研究的重
要基础ꎬ 对研究内生细菌生物学特性、 发现未报道
的新种资源等具有不可替代的作用ꎮ 本研究拟采用
培养法分离不同生境下五唇兰根部的可培养内生细
菌ꎬ 并通过内生细菌的 16S rDNA序列分析揭示五
唇兰内生细菌的多样性、 群落结构及其与生境之间
的关系ꎬ 以期为阐明兰科植物适应与进化机制以及
制定五唇兰的保育策略等提供理论依据ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  实验材料
五唇兰采自海南省昌江县境内的霸王岭国家级
自然保护区ꎬ 其地形主要以山地为主(海拔 100 ~
1654 m)ꎬ 横跨雅加大岭、 斧头岭、 黄牛岭、 猴猕
岭四大山脉ꎬ 且均为东北 -西南走向[16]ꎮ 该地区属
631 植 物 科 学 学 报 第 34卷 
热带季风气候ꎬ 干湿季明显ꎬ 每年的 5 -11月为雨
季ꎬ 12月 ~翌年 4月为旱季ꎬ 年均降水量为 2000 ~
2500 mmꎻ 气候温和ꎬ 年平均气温在 24􀆰2℃ 左右ꎮ
霸王岭国家级自然保护区林内土壤以花岗岩、 沙岩
为母质发育而成的砖红壤为主ꎬ 并随海拔升高逐渐
过渡为山地红壤ꎻ 其地带性优势植被类型为低地雨
林、 山地雨林、 山地常绿林和山顶矮林[17]ꎮ
2014年 9月ꎬ 在保护区内采集石生型(生长于
岩石或树干基部)和土生型(生长于杂木疏林、 灌
丛之枯落物堆积的腐叶土表层)两种不同生境下健
康的野生五唇兰植株ꎮ 每种生境选取 3株且植株间
距大于 5 mꎬ 以保证平均取样ꎬ 使样品更具有代表
性ꎮ 样品采集后ꎬ 放入冰盒并在 24 h 内带回实验
室分离ꎮ
1􀆰 2  实验方法
1􀆰 2􀆰 1  五唇兰内生细菌的分离与保存
称取 0􀆰1 g 五唇兰根段ꎬ 表面清洗干净后用
2%次氯酸钠消毒 90 sꎬ 研磨并稀释到 10-2、 10-3、
10-4浓度ꎬ 涂布于 NA 平板中ꎬ 同时轻压 NA 平板
做对照以检验其表面消毒是否彻底ꎮ 若对照平板上
无菌落长出ꎬ 说明其表面消毒彻底ꎬ 所分离出的菌
株为内生细菌ꎻ 若对照平板上有菌落长出ꎬ 说明其
表面消毒不彻底ꎬ 则丢弃所分离出的菌株ꎬ 补样后
重新分离ꎮ 每个处理重复 3 次ꎬ 28℃暗培养ꎬ 有
菌落长出后进行划线纯化ꎻ 将纯化的单菌落划线于
斜面 NA培养基中ꎬ 28℃暗培养 48 h 并剔除污染
后ꎬ 4℃培养箱保存ꎮ
1􀆰 2􀆰 2  五唇兰根部内生细菌的 16S rDNA 序列扩
增与测序
采用 Tiangen 细菌基因组 DNA 试剂盒提取内
生细菌基因组 DNAꎬ 然后采用细菌 16S rDNA 序
列扩增的通用引物 27F(5′ ̄AGAGTTTGATCCTG ̄
GCTCAG ̄3′)和 1492R(5′ ̄TACGACTTAACCCCA ̄
ATCGC ̄3′) [18]扩增五唇兰根部内生细菌的 16S
rDNA序列ꎮ PCR 扩增体系为 50 μLꎬ 主要包含
39􀆰4 μL ddH2 O、 5 μL 10 × Buffer、 1 μL dNTP
(10 mmol / L)、 引物各 1 μL、 0􀆰6 μL Taq酶(1 U /
μL)、 2 μL DNA 模板ꎮ PCR 反应程序: 95℃预变
性 3 minꎻ 94℃变性 30 sꎬ 57℃退火 30 sꎬ 72℃延
伸 90 sꎬ 32个循环ꎻ 最后 72℃延伸 10 minꎮ PCR
产物经 1􀆰6%琼脂糖凝胶电泳检测后ꎬ 选取条带清
晰的 PCR扩增产物直接送往上海立菲生物技术有
限公司测序ꎮ
1􀆰 2􀆰 3  数据分析
利用软件 BioEdit 7􀆰1􀆰9中 Accessory applica ̄
tion local blast模式将测序获得的序列划分为不同
的操作分类单元 ( operational taxonomic unitꎬ
OTU)ꎬ 并在 GenBank数据库中利用 blast 软件搜
索ꎻ 选取同源性较高的相似序列ꎬ 并用软件
MEGA 5􀆰0 中 Maximum Composite Likelihood 模
式分析和构建系统发育树ꎮ 按照不同的生境将五唇
兰根部内生细菌划分为 2个群落ꎬ 并利用软件 Arle ̄
quin 3􀆰5对群落间和群落内序列进行 AMOVA 和多
样性参数分析ꎮ
2  结果与分析
2􀆰 1  内生细菌的分离
对不同生境下五唇兰根部内生细菌进行分离ꎬ
并根据菌落形态、 颜色、 大小、 透明度以及菌落表
面粘稠液的多少、 干湿程度不同ꎬ 共挑取具有代表
性的细菌 59株ꎮ 其中ꎬ 从土生型五唇兰根部分离
出内生细菌 45 株ꎬ 占内生细菌总数的 76􀆰27%ꎻ
从石生型五唇兰根部分离出内生细菌 14 株ꎬ 占内
生细菌总数的 23􀆰73%ꎮ
2􀆰 2  内生细菌的鉴定
根据测序获得的五唇兰根部内生细菌的 16S
rDNA序列ꎬ 利用 BioEdit将 59株内生细菌划分成
10组(OTU1 ~ OTU10)ꎬ 再从每组随机选取一个
代表菌株ꎬ 将其序列在 GenBank 数据库中进行同
源性比对ꎬ 发现所有比对序列的覆盖度和一致性均
大于 99%ꎬ 可确定其分类学地位(表 1)ꎮ 基于选
取的 10 株代表菌株及与其 16S rDNA 序列最为一
致(一致性为 99%或 100%)的菌株ꎬ 利用软件
Mega 5􀆰0构建其系统发育树(图 1)ꎬ 结果显示ꎬ
优势种为 Bacillus cereusꎬ 占五唇兰根部内生细菌
总株数的 33􀆰90%(表 1)ꎻ 五唇兰根部内生细菌分
属于 7个属ꎬ 即芽孢杆菌属(Bacillus)、 伯克氏菌
属(Burkholderia)、 草酸菌属(Pandoraea)、 土壤
杆菌属(Agrobacterium)、 类芽孢杆菌属(Paeni ̄
bacillus)、 泛菌属 (Pantoea)、 欧文氏菌属 ( Er ̄
winia)ꎮ 其中ꎬ 优势属为芽孢杆菌属ꎬ 其菌株数占
五唇兰根部内生细菌总株数的 62􀆰71%ꎻ 次优势属
为泛菌属和伯克氏菌属ꎬ 其菌株数分别占内生细菌
总株数的 11􀆰86%和 10􀆰17%(表 1)ꎮ
731  第 1期                      张芳芳等: 不同生境下五唇兰根部可培养内生细菌多样性研究
表 1  五唇兰根部内生细菌的代表性菌株的序列相似性比较
Table 1  16S rDNA sequence similarity between representative strains of Phalaenopsis pulcherrima and reference taxa
操作单元
Operational
taxonomic units
(OTU)
代表菌株编号
Representative
strain codes
最相似菌株
Closest NCBI
match and its
GenBank No.
覆盖度 /一致性
Coverage /
Identity
(%)
菌株数
No. of
strains
占总菌株数
的比例 (%)
Percentage
OTU1 TW2-2 KP863780 Paenibacillus macerans (FJ040809.1) 100 / 99 2 3.39
OTU2 TW3-9 KP863781 Pantoea agglomerans (AM184264.1) 100 / 99 7 11.86
OTU3 TW1-2 KP863782 Bacillus megaterium (KJ210329.1) 100 / 99 8 13.56
OTU4 SW2-1 KP863783 Bacillus cereus (KJ524505.1) 100 / 100 20 33.90
OTU5 SW1-7 KP863784 Pandoraea pnomenusa (CP009553.1) 100 / 99 1 1.69
OTU6 SW1-6 KP863785 Agrobacterium radiobacter (HF678386.1) 100 / 99 1 1.69
OTU7 TW3-16 KP863786 Burkholderia sp.(AB299599.1) 100 / 99 6 10.17
OTU8 TW3-8 KP863787 Bacillus mycoides (JN377666.1) 100 / 99 9 15.25
OTU9 TW3-3 KP863788 Erwinia tasmaniensis (AB480771.1) 99 / 99 4 6.78
OTU10 TW2-6 KP863789 Paenibacillus graminis (CP009287.1) 100 / 99 1 1.69
SW2-1 KP863783( )
Bacillus mycoides (JN377666.1)
Outgroup AY928077.1)(
100
83
100
84
78
97
100
98
99
99
100
87
65 100
100
100
88
99
0.2
Bacillus cereus (KJ524505.1)
Bacillus megaterium (KJ210329.1)
TW1-2 KP863782( )
TW3-8 KP863787( )
Paenibacillus macerans (FJ040809.1)
TW2-2 KP863780( )
Paenibacillus graminis (CP009287.1)
TW2-6 KP863789( )
Agrobacterium radiobacter HF678386.1( )
SW1-6 KP863785)(
Burkholderia .sp AB299599.1( )
TW3-16 KP863786( )
Pandoraea pnomenusa CP009553.1( )
SW1-7 KP863784( )
TW3-9 KP863781( )
Pantoea agglomerans AM184264.1( )
TW3-3 KP863788( )
Erwinia tasmaniensis ( )AB480771.1
图中分支数字表示自展支持率ꎻ 括号内数字为 GenBank登录号ꎮ
Numbers at nodes represent bootstrap support valuesꎻ Numbers in parentheses indicate GenBank No.ꎻ SW2-1ꎬ
TW1-2ꎬ TW3-8ꎬ TW2-2ꎬ TW2-6ꎬ SW1-6ꎬ TW3-16ꎬ SW1-7ꎬ TW3-9 and TW3-3 indicate codes of representative
strains indentified with those in Table 1.
图 1  基于五唇兰根部内生细菌 16S rDNA序列构建的系统发育树
Fig􀆰 1  Phylogenetic tree of endophytic bacteria in Phalaenopsis pulcherrima
based on 16S rDNA sequences analyses
831 植 物 科 学 学 报 第 34卷 
2􀆰 3  五唇兰根部内生细菌多样性
五唇兰内生细菌群落结构因生境而异ꎬ 即在两
种生境下五唇兰根部可培养的内生细菌种类和数量
不同(图 2)ꎬ 除芽孢杆菌属与伯克氏菌属在土生型
和石生型五唇兰根部均被分离出外ꎬ 其余各属内生
细菌分别从不同生境下五唇兰根部获得ꎮ 土生型五
唇兰根部的内生细菌优势种为蜡样芽孢杆菌
(Bacillus cereus)ꎬ 石生型五唇兰根部的内生细菌
优势种为 B. mycoidesꎮ 分别将土生型和石生型五
唇兰根部的内生细菌看作两个群落ꎬ 并进行 AMO ̄
VA分析和多样性指数分析ꎬ 结果显示: 两个内生
细菌群落间的变异百分率为 4􀆰41%ꎬ 群落内的变异
百分率为 95􀆰59%ꎬ 说明同一生境下五唇兰根部内生
细菌群落的种间组成差异明显(表 2)ꎻ 多样性指数
分析显示(表 3)ꎬ 土生型五唇兰根部内生细菌群落
的多样性指数(H)与均匀度(J)大于石生型ꎬ 而其丰
度(D)小于石生型五唇兰根部内生细菌群落ꎬ 说明
林下枯枝落叶层最有利于五唇兰根部内生细菌的
生长ꎮ
3  讨论
张萍[15]研究认为内生细菌隶属于不同属反映
了兰科植物生活小生境的不同ꎮ 一般而言ꎬ 内生细
菌的 16S rDNA序列同源性大于 90%ꎬ 可确定为同
一科ꎻ 序列同源性为 99% ~ 100%ꎬ 可确定为同一
种ꎻ 序列同源性为 95% ~ 99%ꎬ 可认为同属不同
种ꎻ 序列同源性为 93% ~ 95%ꎬ 可认为同科不同
属[18-20]ꎮ 本研究从两种生境下五唇兰根部共分离
出内生细菌 59株ꎬ 其中从土生型五唇兰根部分离
出内生细菌 45株(76􀆰27%)ꎬ 从石生型五唇兰根部
0
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40
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图 2  不同生境下五唇兰根部内生细菌的种类组成
Fig􀆰 2  Specific composition of endophytic bacteria in the roots of Phalaenopsis pulcherrima in two different habitats
表 2  五唇兰根部内生细菌群落的 AMOVA分析
Table 2  AMOVA analysis of the endophytic bacterial communities in the roots of Phalaenopsis pulcherrima
变异来源
Source of variation
自由度
d.f.
方差组分
Variance components
变异百分率(%)
Percentage of variation
P值
P value
群落间 Among populations 1 0.02002 4.41 < 0.01
群落内 Within population 57 0.43448 95.59 < 0.001
表 3  不同生境下五唇兰根部内生细菌的多样性分析
Table 3  Diversity of endophytic bacteria among populations of Phalaenopsis pulcherrima in two different habitats
生境
Habitat
多样性指数
Shannon index (H)
丰度
Richness (D)
均匀度
Evenness (J)
土生型 Land ̄type 1.7980 0.3642 0.6956
石生型 Stone ̄type 1.0890 0.5163 0.4213
931  第 1期                      张芳芳等: 不同生境下五唇兰根部可培养内生细菌多样性研究
分离出内生细菌 14株(23􀆰73%)ꎻ 根据 16S rDNA
序列将 59 株内生细菌划分成 10 组 (OTU1 ~
OTU10)ꎬ 再从每组随机选取一个代表菌株ꎬ 将其
序列在 GenBank数据库中与已知内生细菌种进行
同源性比对ꎬ 发现所有比对序列的覆盖度和一致性
均大于 99%ꎬ 因此所有代表菌株均可准确鉴定
到种ꎮ
经序列同源比对及构建的系统发育树显示ꎬ 从
两种生境下五唇兰根部分离出的内生细菌分属于 7
属ꎬ 其中芽孢杆菌属、 伯克氏菌属、 泛菌属占可培
养的内生细菌总数(59 株)的 84􀆰74%ꎬ 分离频率
分别 为 57􀆰78% ~ 78􀆰57%、 7􀆰14% ~ 11􀆰11%、
15􀆰 56%ꎬ 而芽孢杆菌属是五唇兰植株中分离频率
最高的菌种ꎬ 可能是五唇兰根部内生细菌群落的优
势属ꎻ 在石生型五唇兰根部未分离出泛菌属内生细
菌ꎬ 但其是土生型五唇兰根部内生细菌群落的优势
属ꎬ 这可能是因为生境不同而导致的五唇兰根部内
生细菌群落结构有所不同ꎮ Tsavkelova 等[21]研究
表明ꎬ 假单胞菌属(Pseudomonas)与芽孢杆菌属
为兰科植物内生细菌的优势属ꎬ 本实验中芽孢杆菌
属为五唇兰根部内生细菌群落的优势属ꎬ 但未分离
出假单胞菌属ꎬ 可能是由于培养基分离培养的局限
性ꎬ 使其在培养过程中丢失了部分内生细菌ꎮ
在土生型和石生型五唇兰根部均分离出芽孢杆
菌属、 伯克氏菌属内生细菌ꎬ 揭示它们可能对五唇
兰内生细菌群落结构起着重要作用ꎬ 但具体功能还
需进一步实验验证ꎮ 芽孢杆菌属细菌能有效降解土
壤中的有机磷ꎬ 是生产生物有机肥的常用菌种ꎻ 可
以产生 IAA 等生长激素ꎻ 同时ꎬ 它也是一种生防
菌ꎬ 可有效防治兰花炭疽病[15ꎬ22]ꎮ 王倩等[23]认为
芽孢杆菌属细菌对外界有害因子的抵抗力强ꎬ 菌体
在生长过程中产生的制霉菌素、 枯草菌素、 多粘菌
素、 短杆菌肽等活性物质对致病菌有明显抑制作
用ꎻ 芽孢杆菌属内生细菌对番茄病原菌(Pseudo ̄
monas syringae)有拮抗作用[24]ꎮ 巨大芽孢杆菌为
解磷菌种ꎬ 并已经作为微生物菌剂广泛使用[25]ꎬ
本研究分离出与巨大芽孢杆菌(B. megaterium)
16S rDNA序列同源性高达 99%的菌株ꎬ 由于伯克
氏菌属细胞具有固氮和潜在的促生作用ꎬ 近年来
伯克氏菌属细菌和植物之间的关系备受重视ꎮ 在
春兰[26] 、 蕙兰[27] 、 铁皮石斛[28]等兰科植物以及
一些农作物中都分离出伯克氏属内生细菌ꎬ 而且
该属的很多菌株都有生防作用[29] ꎮ 此外ꎬ 类芽孢
杆菌属细菌和菌根真菌有着微妙的联系ꎬ 这种关
系能够促使内生真菌侵入植物组织中ꎬ Erturk
等[30ꎬ31]研究发现类芽孢杆菌能促进植株的生长以
及根部发育ꎮ 因此ꎬ 本研究从不同生境下五唇兰根
部分离出的内生细菌为进一步探讨其促生活性、 制
作菌剂等提供了资源ꎮ
分别将土生型和石生型五唇兰根部内生细菌看
作两个群落并进行 AMOVA分析ꎬ 发现五唇兰根部
内生细菌的种类组成在不同生境间差异显著(P <
0􀆰01)ꎬ 表明生境对五唇兰内生细菌群落结构有一
定影响ꎻ 群落间的变异百分率为 4􀆰41%ꎬ 群落内
的变异百分率为 95􀆰59%ꎬ 即群落内变异大于群落
间且差异显著ꎬ 说明同一生境下五唇兰根部内生细
菌群落的物种组成差异明显ꎮ 多样性分析结果显
示ꎬ 土生型五唇兰根部内生细菌群落的多样性指数
(H)和均匀度(J)均大于石生型ꎬ 而其丰度(D)小
于石生型五唇兰根部内生细菌群落ꎬ 说明五唇兰内
生细菌多样性受生境的影响ꎬ 即土生型五唇兰根部
的内生细菌群落多样性高于石生型ꎬ 林下枯枝落叶
层最有利于五唇兰内生细菌的生长ꎮ
土生型五唇兰根部内生细菌多样性明显高于石
生型ꎬ 这与柯海丽等[14]对五唇兰内生真菌研究结
果相同ꎬ 反映出生境对细菌与真菌在兰科植物植株
内定殖的影响ꎮ 自然条件下土生型五唇兰植株明显
多于石生型[13]ꎬ 说明土生型生境更适宜五唇兰及
五唇兰内生细菌的生长ꎬ 因此从其根部分离出内生
细菌的数量和种类都比较丰富ꎮ 内生菌的丰富度可
在一定程度上反映生境中其宿主的分布情况ꎬ 这样
就可根据内生菌群落多样性来评价适于兰科植物生
存的环境[14]ꎮ
综上分析ꎬ 本研究首次以野生五唇兰为材料ꎬ
采用组织破碎与稀释涂布法从其根部分离出内生细
菌ꎻ 基于内生细菌 16S rDNA序列同源相似性并采
用 AMOVA和多样性分析ꎬ 探讨了两种生境下五唇
兰根部内生细菌的多样性ꎮ 本研究结果对五唇兰内
生菌资源的开发和利用有重要意义ꎬ 也为进一步研
究五唇兰内生细菌的促生活性提供了参考ꎮ
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(责任编辑: 刘艳玲)
241 植 物 科 学 学 报 第 34卷