2015年第6章植物內(nèi)生菌資源

1、第六章 植物內(nèi)生菌資源,Entophytic Relationship,第一節(jié) 植物內(nèi)生菌的發(fā)現(xiàn)及其研究意義,一、內(nèi)生菌現(xiàn)象及概念 1879年 De Bary對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了描述。 Stone的定義：植物內(nèi)生菌（endophyte)指這樣一類微生物，即被它們所感染的宿主植物不會(huì)或至少暫時(shí)不會(huì)表現(xiàn)出明顯的癥狀，能超乎在植物組織內(nèi)觀察到或是從嚴(yán)格表面消毒的植物組織中分離得到，抑或是從植物組織中直接擴(kuò)增到其核酸DNA。 這一概念為目前比較接受，即教材所說(shuō)：一切生活在植物體內(nèi)的腐生、寄生或共生的真菌、細(xì)菌、放線菌等，也包括了那些潛伏在宿主體內(nèi)的病原微生物。,第一節(jié) 植物內(nèi)生菌的發(fā)現(xiàn)及其研究意義,Pet

2、rini 1991:內(nèi)生微生物的定義應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，感染寄主時(shí)不表現(xiàn)出癥狀，但是經(jīng)過(guò)一段潛伏期后，可能也會(huì)引起病害。 Hirsch R2A ; SNA 附SNA：SNA培養(yǎng)基是synthetic low nutrient agar的縮寫，即合成低營(yíng)養(yǎng)瓊脂，是用來(lái)培養(yǎng)串珠鐮刀菌的。在SNA上培養(yǎng)產(chǎn)生小型分生孢子，成鏈狀或假頭狀。 配方：磷酸二氫鉀 1.0g/L，硝酸鉀1.0g/L，七水硫酸鎂0.5g/L，氯化鉀0.5g/L，葡萄糖0.2g/L，蔗糖0.2g/L，瓊脂15g/L。 使用：將菌株接種到SNA平板上，持續(xù)的黑光燈（Philips TL 40W/08），17培養(yǎng)。經(jīng)過(guò)1014天后檢查：取1平方

3、厘米左右的帶菌培養(yǎng)基涂片，在顯微鏡下觀察。記載小孢子產(chǎn)生與否及其產(chǎn)生方式，大型分生孢子的形狀和大小，足孢有無(wú)，頂細(xì)胞特點(diǎn)以及產(chǎn)孢細(xì)胞的性狀，子囊殼的產(chǎn)生及色澤等，按其分種檢索特征初步鑒定到“種”。,第四節(jié) 植物內(nèi)生菌資源的利用,4.1 植物內(nèi)生菌的天然產(chǎn)物 4.2 植物內(nèi)生菌在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 4.3 內(nèi)生菌在環(huán)境植物修復(fù)（phytoremediation)中的應(yīng)用 4.4 植物內(nèi)生菌在生物能源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用,4.1 植物內(nèi)生菌產(chǎn)生的天然產(chǎn)物,植物內(nèi)生菌與宿主相互作用及應(yīng)用情況圖（222頁(yè)） （一）選擇植物來(lái)源 Strobel：理性進(jìn)行內(nèi)生菌分離和天然產(chǎn)物開(kāi)發(fā)的策略應(yīng)該注意四個(gè)方面：,4.1

4、植物內(nèi)生菌產(chǎn)生的天然產(chǎn)物,生物于獨(dú)特甚至極端環(huán)境條件下，并擁有自身獨(dú)特的生存機(jī)制的植物； 具有民族、土著藥用歷史的植物，以及藥用化學(xué)成分已經(jīng)被詳細(xì)研究過(guò)的植物，其內(nèi)生菌有可能產(chǎn)物和宿主細(xì)胞相同或類似或比植物本身活性更強(qiáng)的活性化合物； 本土植物，擁有較長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)期，或者生長(zhǎng)在某個(gè)較為古老的地帶； 生物多樣性豐富地區(qū)的植物，如生長(zhǎng)于熱帶或亞熱帶地區(qū)的植物各類比生長(zhǎng)于干旱和寒冷地區(qū)的植物各類豐富，其內(nèi)生菌的多樣性也相對(duì)較高。,4.1 植物內(nèi)生菌產(chǎn)生的天然產(chǎn)物,（二）抗生素類物質(zhì) 植物內(nèi)生菌產(chǎn)生的抗生素不僅對(duì)大量植物病原菌具有抑制或致死作用，同時(shí)對(duì)許多引起人類和動(dòng)物疾病的細(xì)菌、真菌、病毒和原生動(dòng)物也同

5、樣有防治作用。 例：內(nèi)生真菌-雷公藤中分離的內(nèi)生真菌、佛羅里達(dá)榧樹中分離到的小孢擬盤多毛孢、卷柏、青蒿、玉米；內(nèi)生細(xì)菌-綠黃假單孢菌、赤楊、蛇藤、銀樺、蓬萊蕉、姜科植物 （三）抗腫瘤物質(zhì) 最典型的例子：1993年美國(guó)學(xué)者Stierle等首次從短葉紫杉的樹皮中分離獲得一株能產(chǎn)紫杉醇(taxol)和其他紫杉烷類化合物的內(nèi)生菌新物種-安德紫杉菌。這一發(fā)現(xiàn)的意義在于，為利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)紫杉醇，并為解決紫杉醇藥源危機(jī)提供了一條新途徑，由此掀起了從藥用植物中分離內(nèi)生菌的熱潮。,4.1 植物內(nèi)生菌產(chǎn)生的天然產(chǎn)物,紫杉醇類：紅豆杉屬植物、落羽松等中廣泛存在紫杉醇產(chǎn)生菌，同時(shí)這些菌也分屬許多不同的屬中。（教

6、材225頁(yè)） 生物堿類：主要從傳統(tǒng)藥用植物中提取，如雷公藤、長(zhǎng)春花、喜樹、，也還包括一些內(nèi)生放線菌。 （四）其他類活性物質(zhì),4.2 植物內(nèi)生菌在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,（一）促生作用 內(nèi)生菌促進(jìn)植物生長(zhǎng)的機(jī)制多樣化，包括促進(jìn)礦物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，釋放促進(jìn)植物生長(zhǎng)的激素，調(diào)節(jié)植物自身激素的合成，提供氮、磷元素，或協(xié)助增強(qiáng)植物與菌根真菌或根瘤菌的共生作用。提高植物對(duì)病原菌的抵抗能力，對(duì)環(huán)境壓力的護(hù)等也最張達(dá)到促進(jìn)植物生長(zhǎng)的效果。 1）提高營(yíng)養(yǎng)狀況 2）發(fā)酵提取物 3）產(chǎn)生促進(jìn)植物生長(zhǎng)的物質(zhì)（含某些小分子的代謝物）,4.2 植物內(nèi)生菌在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,（二）生防作用 1. 內(nèi)生真菌在生防中的

7、應(yīng)用 2. 內(nèi)生細(xì)菌在生防中的應(yīng)用 （1）產(chǎn)生抗菌物質(zhì) （2）酶解活性 （3）競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) （4）誘導(dǎo)宿主系統(tǒng)抗性 （三）增強(qiáng)宿主抗逆性 （四）植物生長(zhǎng)抑制劑,4.3內(nèi)生菌在環(huán)境植物修復(fù)中的應(yīng)用,（一）內(nèi)生菌協(xié)助植物修復(fù)有機(jī)污染環(huán)境 注意：利用基因工程改造的內(nèi)生菌回接植物組織從而提高植物修復(fù)效率的策略（圖6-4） （二）內(nèi)生菌協(xié)助植物修復(fù)有毒金屬污染環(huán)境 （三）協(xié)助植物修復(fù)復(fù)合污染環(huán)境,4.4 植物內(nèi)生菌在生物能源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用前景,2008年11月微生物學(xué)雜志報(bào)道了美國(guó)蒙大拿州立大學(xué)Strobel教授的研究成果：從巴塔哥尼亞北部植物心葉船型果木中分離到一株粉紅黏帚菌（G.roseum)可以產(chǎn)生數(shù)十種中等碳鏈長(zhǎng)度的碳?xì)浠衔?，而且這類化合物正是很好的生物能源材料。 參考資料：生物燃料（biofuel）泛指由生物質(zhì)組成或萃取的固體、液體或氣體燃料?？梢蕴娲墒椭迫〉钠秃筒裼停强稍偕茉撮_(kāi)發(fā)利用的重要方向。所謂的生物質(zhì)是指利用大氣、水、土地等通過(guò)光合作用而產(chǎn)生的各種有機(jī)體，即一切有生命的可以生長(zhǎng)的有機(jī)物質(zhì)。它包括、動(dòng)物和微生物。不同于石油、煤炭、核能等傳統(tǒng)燃料，這新興的燃料是可再生燃料。,第五節(jié) 值得研究的問(wèn)題,教材239240頁(yè) ，13大研究問(wèn)題,作業(yè)題,試從理論上說(shuō)明內(nèi)生菌的生物學(xué)特征與生物學(xué)意義。（參考圖6-2） 試說(shuō)明Strobe