植物内生放线菌及其作为微生物农药开发的潜力
时间：2021-02-06 04:01:38 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：植物内生放线菌广泛存在于各种植物中，具有丰富的多样性。许多植物内生放线菌具有杀虫、杀菌及除草活性。一些植物内生放线菌还具有促进植物生长的活性。植物内生放线菌还产生结构多样的具有农药活性的次生代谢产物。植物内生放线菌具有开发成为微生物农药的潜力，其代谢产物可望为新农药的创制提供先导结构。
关键词：植物内生放线菌；分离；多样性；农药活性；次生代谢产物
中图分类号：Q939.13+2；S482.7 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）23-6017-06
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.23.001
Abstract： Endophytic actinomycetes exist broadly in diverse plants and have plentiful diversities. Many endophytic actinomycetes show insecticidal， fungicidal， herbicidal activities. Some of the endophytic actinomycetes show plant growth promoting activities. The endophytic actinomycetes could produce diverse secondary metabolites with diverse structures and pesticidal activities. So the endophytic actinomycetes have the potential to be developed as microbial pesticides， while their secondary metabolites can be expected to provide lead structure for the creation of new pesticides.
Key words： endophytic actinomycetes； isolation； biodiversity； pesticidal activities； secondary metabolites
放线菌是生物活性物质的重要来源[1]。早期人们研究的重点是土壤中的放線菌，随着研究的深入，从中发现新的生物活性物质的难度越来越大。因此，研究者转向一些未经发掘的微生物栖息地，采用新方法分离新的微生物，从中筛选新的活性物质[2]。植物内生菌在长期进化过程中与植物形成了紧密的关系，可定殖于植物的根、茎、叶、花、果及种子，并且不给植物带来伤害[3]。作为植物内生菌中重要的一类，植物内生放线菌具有丰富的多样性，部分植物内生放线菌还具有杀虫、杀菌及除草活性[4]，并可产生具有农药活性的次生代谢产物。此外，一些植物内生放线菌还具有促进植物生长的活性。本文将从近年来对植物内生放线菌的研究进展进行综述，以期为植物内生放线菌的开发与利用提供借鉴。
1 植物内生放线菌的分离与多样性
1.1 植物内生放线菌的分离
在分离植物内生放线菌时，首先也是必需的一个步骤就是对植物材料进行表面消毒，以除去附着在植物材料表面的微生物。用于植物材料消毒的药剂主要包括70%酒精、次氯酸钠、过氧乙酸、氯化汞等。不同的植物种类及组织类型所采用的消毒方式不同。Combs等[5]建立了一个常规的三步消毒程序。Qin等[6]在此基础上建立了一个五步消毒处理法，增加了硫代硫酸钠处理，以消除植物材料中残余的次氯酸钠的影响；增加了碳酸氢钠处理，以抑制植物材料中的真菌对内生放线菌分离的影响。消毒后的植物材料一般切成小段，利用常规的放线菌分离培养基来进行内生放线菌的分离。但是也有研究者将消毒处理后的植物材料采用100°C处理15 min，用组织捣碎仪捣碎后撒在分离培养基上，以增大植物内生放线菌接触培养基的机会来提高分离效率[7]。对一些柔软的植物材料，例如叶、嫩茎等，可用研钵将消毒后的植物材料研磨成浆状，再进行内生放线菌的稀释分离。内生放线菌可采用传统土壤放线菌分离培养基进行分离，但研究者发现，采用低营养培养基TWYE分离内生放线菌非常有效[5，6，8]。Qin等[6，9]在分离热带雨林植物内生放线菌时发现，某些以脯氨酸、精氨酸及天冬氨酸等氨基酸为氮源并以纤维素、木质素、丙酸钠或琥珀酸钠等为碳源的培养基分离效果突出，可分离到一些不常见的内生放线菌。Kaewkla等[10]通过低浓度的营养基质、大量涂布植物样品、延长培养时间及尽早挑取菌落等方式，从澳大利亚特有的树种中分离到了大量的植物内生放线菌。
1.2 植物内生放线菌的多样性
植物内生放线菌普遍存在于各种植物中，例如农作物、药用植物、热带雨林植物等。植物不同部位的内生放线菌的多样性不同，一般来讲，植物根部的内生放线菌较植物其他部位的内生放线菌的数量及种类要多。在从不同植物分离的内生放线菌中，链霉菌属及小单孢菌属的放线菌占据主导地位[9]。云南大学李文均研究小组对中国西南及西北地区许多植物的内生放线菌进行了研究，发现了许多放线菌新种，他们从西双版纳热带雨林中分离到的 2 174个内生放线菌菌株分属32个属，其中至少有19个为新种[6]。Janso等[11]从巴布亚新几内亚及Mborokua岛热带雨林植物中分离到的123个内生放线菌菌株分属17个不同的属。表1列出了近年来研究者分离到的植物内生放线菌新属，这在一定程度上反映了植物内生放线菌的多样性。事实上，研究者发现的植物内生放线菌新种的数量更多。
由于培养基质及培养条件的限制，仅有部分植物内生放线菌可分离培养。因此，分离得到的内生放线菌种类并不能够真正反映出其多样性。研究者采用不基于培养的分子生物学手段来研究植物内生放线菌的多样性。16S rRNA基因是研究植物内生放线菌多样性最常用的一个标记。通过提取植物材料总DNA或植物内生菌宏基因组DNA，特异地扩增放线菌的16S rDNA，对扩增产物直接进行变性梯度凝胶电泳（DGGE）、限制性片段长度多态性分析（RFLP）或构建16S rDNA文库，对扩增产物进行序列分析，以此来证明植物内生放线菌的多样性。Nimnoi等[24]采用PCR-DGGE对沉香树根中的内生放线菌的多样性进行了分析，他们从中确定了至少5个属的放线菌。Conn等[25]采用PCR-RFLP对扩增的部分16S rRNA基因进行分析，他们发现3种不同土壤种植的小麦中可能存在41个不同属的内生放线菌。Qin等[26]对西双版纳热带雨林滇南美登木的内生放线菌的多样性进行了研究，通过分离获得的312个菌株分属21个属；而采用PCR-RFLP对滇南美登木中内生放线菌的16S rDNA扩增及序列分析表明，滇南美登木中至少存在38个属的内生放线菌。Tian等[27]采用分离培养及16S rDNA分析，比较了水稻茎及根的内生放线菌多样性，他们发现通过分离得到的内生放线菌主要是链霉菌，而16S rDNA分析表明水稻根中至少存在9个属的内生放线菌，在水稻茎中至少存在4个属的内生放线菌。以上研究表明，植物内生放线菌整体多样性比可培养的内生放线菌的多样性要高得多。
