2015年第6章植物内生菌资源

1、第六章 植物内生菌资源,Entophytic Relationship,第一节 植物内生菌的发现及其研究意义,一、内生菌现象及概念 1879年 De Bary对这一现象进行了描述。 Stone的定义：植物内生菌（endophyte)指这样一类微生物，即被它们所感染的宿主植物不会或至少暂时不会表现出明显的症状，能超乎在植物组织内观察到或是从严格表面消毒的植物组织中分离得到，抑或是从植物组织中直接扩增到其核酸DNA。 这一概念为目前比较接受，即教材所说：一切生活在植物体内的腐生、寄生或共生的真菌、细菌、放线菌等，也包括了那些潜伏在宿主体内的病原微生物。,第一节 植物内生菌的发现及其研究意义,Pet

2、rini 1991:内生微生物的定义应该强调，感染寄主时不表现出症状，但是经过一段潜伏期后，可能也会引起病害。 Hirsch R2A ; SNA 附SNA：SNA培养基是synthetic low nutrient agar的缩写，即合成低营养琼脂，是用来培养串珠镰刀菌的。在SNA上培养产生小型分生孢子，成链状或假头状。 配方：磷酸二氢钾 1.0g/L，硝酸钾1.0g/L，七水硫酸镁0.5g/L，氯化钾0.5g/L，葡萄糖0.2g/L，蔗糖0.2g/L，琼脂15g/L。 使用：将菌株接种到SNA平板上，持续的黑光灯（Philips TL 40W/08），17培养。经过1014天后检查：取1平方

3、厘米左右的带菌培养基涂片，在显微镜下观察。记载小孢子产生与否及其产生方式，大型分生孢子的形状和大小，足孢有无，顶细胞特点以及产孢细胞的性状，子囊壳的产生及色泽等，按其分种检索特征初步鉴定到“种”。,第四节 植物内生菌资源的利用,4.1 植物内生菌的天然产物 4.2 植物内生菌在农林业生产中的应用 4.3 内生菌在环境植物修复（phytoremediation)中的应用 4.4 植物内生菌在生物能源开发中的应用,4.1 植物内生菌产生的天然产物,植物内生菌与宿主相互作用及应用情况图（222页） （一）选择植物来源 Strobel：理性进行内生菌分离和天然产物开发的策略应该注意四个方面：,4.1

4、植物内生菌产生的天然产物,生物于独特甚至极端环境条件下，并拥有自身独特的生存机制的植物； 具有民族、土著药用历史的植物，以及药用化学成分已经被详细研究过的植物，其内生菌有可能产物和宿主细胞相同或类似或比植物本身活性更强的活性化合物； 本土植物，拥有较长的生长时期，或者生长在某个较为古老的地带； 生物多样性丰富地区的植物，如生长于热带或亚热带地区的植物各类比生长于干旱和寒冷地区的植物各类丰富，其内生菌的多样性也相对较高。,4.1 植物内生菌产生的天然产物,（二）抗生素类物质 植物内生菌产生的抗生素不仅对大量植物病原菌具有抑制或致死作用，同时对许多引起人类和动物疾病的细菌、真菌、病毒和原生动物也同

5、样有防治作用。 例：内生真菌-雷公藤中分离的内生真菌、佛罗里达榧树中分离到的小孢拟盘多毛孢、卷柏、青蒿、玉米；内生细菌-绿黄假单孢菌、赤杨、蛇藤、银桦、蓬莱蕉、姜科植物 （三）抗肿瘤物质 最典型的例子：1993年美国学者Stierle等首次从短叶紫杉的树皮中分离获得一株能产紫杉醇(taxol)和其他紫杉烷类化合物的内生菌新物种-安德紫杉菌。这一发现的意义在于，为利用微生物发酵法生产紫杉醇，并为解决紫杉醇药源危机提供了一条新途径，由此掀起了从药用植物中分离内生菌的热潮。,4.1 植物内生菌产生的天然产物,紫杉醇类：红豆杉属植物、落羽松等中广泛存在紫杉醇产生菌，同时这些菌也分属许多不同的属中。（教

6、材225页） 生物碱类：主要从传统药用植物中提取，如雷公藤、长春花、喜树、，也还包括一些内生放线菌。 （四）其他类活性物质,4.2 植物内生菌在农林业生产中的应用,（一）促生作用 内生菌促进植物生长的机制多样化，包括促进矿物质和营养物质的吸收和利用，释放促进植物生长的激素，调节植物自身激素的合成，提供氮、磷元素，或协助增强植物与菌根真菌或根瘤菌的共生作用。提高植物对病原菌的抵抗能力，对环境压力的护等也最张达到促进植物生长的效果。 1）提高营养状况 2）发酵提取物 3）产生促进植物生长的物质（含某些小分子的代谢物）,4.2 植物内生菌在农林业生产中的应用,（二）生防作用 1. 内生真菌在生防中的

7、应用 2. 内生细菌在生防中的应用 （1）产生抗菌物质 （2）酶解活性 （3）竞争优势 （4）诱导宿主系统抗性 （三）增强宿主抗逆性 （四）植物生长抑制剂,4.3内生菌在环境植物修复中的应用,（一）内生菌协助植物修复有机污染环境 注意：利用基因工程改造的内生菌回接植物组织从而提高植物修复效率的策略（图6-4） （二）内生菌协助植物修复有毒金属污染环境 （三）协助植物修复复合污染环境,4.4 植物内生菌在生物能源开发中的应用前景,2008年11月微生物学杂志报道了美国蒙大拿州立大学Strobel教授的研究成果：从巴塔哥尼亚北部植物心叶船型果木中分离到一株粉红黏帚菌（G.roseum)可以产生数十种中等碳链长度的碳氢化合物，而且这类化合物正是很好的生物能源材料。 参考资料：生物燃料（biofuel）泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料。可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。所谓的生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质。它包括、动物和微生物。不同于石油、煤炭、核能等传统燃料，这新兴的燃料是可再生燃料。,第五节 值得研究的问题,教材239240页 ，13大研究问题,作业题,试从理论上说明内生菌的生物学特征与生物学意义。（参考图6-2） 试说明Strobe