植物内生细菌的应用研究进展

作者：罗茗月 路雪君 廖晓兰 　　摘要近年来植物内生细菌受到越来越多的关注。对植物内生细菌分离研究的历史作了简要的介绍,并概述了内生细菌的多样性及其应用,提出了植物内生细菌的研究中可能出现的问题,展望了其应用前景。 　　关键词植物内生细菌;应用;分离;多样性;生物防治 　　AbstractEndophytic bacteria has been concerned more and more recently. Part of work on endophytic bacteria was reviewed,including the isolation and diversity,as well as the applicaton in biological control. In addition,some problems were raised and the prospect was forecasted. 　　Key wordsendophytic bacteria;application;isolation;diversity;biocontrol 　　 　　植物内生细菌是从表面消毒的植物组织中分离而得到或从植物内部获得的,但它们的存在并未使植物的表型特征和功能发生改变[1]。长期以来,主要通过化学农药防治植物病害,这种方法虽然能够较快地防治疾病,但是与此同时,也引起了植物病原抗药性、农药残留等问题,造成了严重的环境污染和生态破坏。植物内生细菌几乎存在于所有健康植物体内,与植物和谐共处,不仅能够避免使用化学农药给人类健康和环境带来的隐患,还能避免使用杀菌剂在杀死病原菌的同时杀死在环境中起重要作用的非靶微生物和使用其他生物菌肥破坏植物根际土壤的微生态平衡,在防治植物病害上有很大的应用潜力。因此,植物内生细菌作为生物防治菌株,发展迅速,成为当前微生物学领域研究的热点[2]。 　　植物内生细菌的应用,首先要筛选出植物内生细菌拮抗菌株。目前已经筛选出了许多具有拮抗作用的内生细菌菌株,其中以土壤根际细菌居多,主要有芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞杆菌(Pseudomonas)、短小杆菌(Curtobacterium)、肠杆菌(Enterbacter)、欧文氏菌属(Erwinia)等。 　　1内生细菌的分离研究 　　1876年,Pasteur从无菌葡萄果汁中分离出植物内生细菌,从此内生细菌的研究备受关注。植物内生细菌可存在于植物的根、茎及花、果实和种子中,1951年HOLLISJP [3]从马铃薯块茎中分离到节杆菌属(Arthrobacterureafaciens)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、阴沟气杆菌(Aerobac—tercloacae)。1963年SAMISHZ等[4]在番茄和黄瓜的果实中分离出多种内生细菌,包括阴沟气杆菌(Aerobactercloacae)、大肠埃希氏菌(Escherichiacoli)、黄杆菌(Flavobacterium sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)、黄单胞菌(Xanthomonas sp.)、棒杆菌(Corynebacterium sp.)。1990年MISAGHIIJ等[5]在棉花的根、茎、胚根、花、种子中发现有内生细菌,并且棉花无表现症状。1995年,URATANIBB等 [6]从玉米的根、茎中分离出内生细菌木质棍状杆菌犬齿亚种(Clavibacterxyli subsp.cynodontis)。同年,PLEBANS等[7]在温室中对向日葵的花和花椰菜的种子中接种内生细菌对病害进行防控。随着对植物内生细菌研究的深入,在越来越多的植物中发现存在内生细菌。

2植物内生细菌的多样性 　　植物内生细菌几乎存在于所有植物体内,而且同一株植物体内往往含有多种内生细菌。FERNANDO E等[8]研究咖啡组织中内生细菌的多样性发现了芽孢杆菌(Bacillus)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、克雷伯菌属(Clavibacter)、短小杆菌属(Curtobacterium)、埃希氏菌属(Escherichia)、微球菌属(Micrococcus)、成团泛菌(Pantoea)、假单胞菌属(Pseudomonas)、沙雷菌属(Serratia)和寡养单胞菌属(Stenot—rophomonas)。Wang En Tao等[9]在墨西哥和危地马拉的豆科植物上发现成团泛菌(Pantoea)、欧文氏菌(Erwinia)、沙门氏菌(Salmonella)、肠杆菌属(Enterobacter)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、克雷伯菌属(Klebsiella)等内生细菌。Lata H等[10]基于经典微生物测试和16SrRNA基因分析,发现无菌试管苗的松果中的内生细菌是不动杆菌、芽孢杆菌、绿脓杆菌等几个属的代表。Rodrigo Mendes等[11]在巴西田地甘蔗的根和茎中分离出了内生细菌,并发现根中的内生细菌密度很高。Cottyn等[12]发现水稻种子中 4%的内生细菌对稻纹枯病菌和稻瘟病菌有拮抗作用。植物内生细菌作为植物微生态系统中的天然组成成分,其存在对加强植物对环境的适应性具有重要意义。植物内生细菌长期生活在植物体内并与植物协同进化,一方面植物体为其提供生长必需的能量和营养;另一方面,内生细菌又可通过自身的代谢产物或借助于信号传导作用对植物体产生影响[13]。通过与植物病原菌争夺生态位和营养物质消灭病原菌、产生化感物质抑制病原菌、诱导宿主植物产生诱导系统抗性(induced systemic resistance,ISR)抵抗病原菌的侵袭,从而保护植物免受病原物的侵害。 　　3植物内生细菌的应用 　　植物内生细菌分布于植物的不同组织中,不仅受到植物组织的保护而不受外界恶劣环境(如强烈日光、紫外线、风雨等)的影响,而且有充足的营养物质,因此具有稳定的生态环境,占据有利于生防的生态位,相对于腐生细菌更易于发挥生防作用[14]。张颖等[15]通过从小麦中分离出内生细菌,从中筛选出对小麦全蚀病菌具有拮抗作用的菌株,该拮抗菌可以在一定时间内定殖于植物根系,弥补了利用土壤拮抗微生物对其进行生物防治而受土壤中其他微生物的竞争作用所造成的不足。Hu X等[16]筛选出来抗半夏软腐病的内生拮抗菌,提出利用无病原种苗预先接种拮抗菌的是植物半夏抗软腐病的一个策略。