摘要:【目的】分析广西小花老鼠簕可培养细菌多样性及促生、防病、产酶活性,为小花老鼠簕种群恢复及筛选可 利用菌种资源提供参考依据。【方法】采用稀释涂布法对小花老鼠簕根、茎、叶及根际土壤可培养细菌进行分离、纯化; 对菌株的16S rRNA序列进行PCR扩增,测序结果经EzBioCloud比对确定菌株的分类地位;通过功能培养基对菌株的促生[溶磷、固氮、产吲哚乙酸(IAA)和分泌铁载体]、防病(香蕉枯萎病)及产酶(蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶)活性进行分析。【结果】从小花老鼠簕根、茎、叶及根际土壤共筛选获得细菌159株,根据菌落形态及16SrRNA测序结果排除重复后为65株,隶属于8目7科14属,其中芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌属,占分离菌株的64.62%,同时发现1株潜在新种(Gxun-T66),与已发现菌株相似性仅为98.49%;植物促生防病活性结果显示,溶磷菌株34株、固氮菌株31株、产 IAA菌株20株、分泌铁载体菌株17株,其中北澳伯克霍尔德氏菌(Burkholderia territorii)Gxun-T33的溶磷和分泌铁载 体能力最强;29株对香蕉枯萎病尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.Cubense)有明显抑制作用,其中暹罗芽孢杆 菌(Bacillus siamensis)Gxun-T25的抑菌效果最好,抑菌率达69.67%;产酶活性结果显示,产蛋白酶菌株56株,产淀粉 酶49株,产纤维素酶48株,同时产3种酶活性的菌株有34株,占分离菌株的52.31%。【结论】红树植物小花老鼠簕富含 微生物资源且具备促生、防病及产酶活性,同时发现1株潜在新种。
关键词:小花老鼠簕;可培养细菌;促生;拮抗菌;酶活性
中图分类号:S567
文献标志码:A
文章编号:2095-1191(2024)04-0973-12
Diversity of culturable endophytic bacteria in Acanthus ebracteatus of Guangxi and their growth-promoting, biocontrol effect and enzyme production activity
YIN Dou-dou1, HUANG Hong-zhi1, SONG Chao-dong1, LIU Rui1, LIANG Ying1, LU Jun-ming1, XIE Jun-jie1, YAN Bing2, SHEN Nai-kun1, ZHANG Hong-yan1*
(1School of Marine Sciences and Biotechnology, Guangxi Minzu University/Guangxi Key Laboratory for Polysaccharide Materials and Modifications, Nanning, Guangxi 530006, China; 2Guangxi Mangrove Research Center, Guangxi Academy of Sciences/Guangxi Key Lab of Mangrove Conservation and Utilization ,Beihai, Guangxi 536007, China)
Abstract:【Objective]The aim was to analyze the diversity of culturable bacteria of Acanthus ebracteatus in Guangxi and their growth-promoting, biocontrol effect and enzyme production activity, so as to provide reference for the recovery of A. ebracteatus ilicifolius population and the screening of available strain resources. 【Method】The culturable bacteria in the roots, stems, leaves and rhizosphere soil were isolated and purified by dilution coating method. The 16S rRNA se- quence of the strain was amplified by PCR, and the sequencing results were compared by EzBioCloud to determine thetaxonomic status of the strain. The growth-promoting [phosphate solubilization, nitrogen fixation, indoleacetic acid (IAA) production and siderophore secretion 1, disease prevention (banana fusarium wilt) and enzyme production (protease, amylase and cellulase) activities of the strains were analyzed by functional medium. 【Result ]A total of 159 strains of bacteria were screened from the roots, stems, leaves and rhizosphere soil of A. ebracteatus. According to the colony mor- phology and the 16S rRNA sequencing results, 65 strains were excluded after duplication, belonging to 8 orders,7 fami- lies and 14 genera. Among them, Bacillus was the dominant genus, accounting for 64.62 % of the isolated strains. At the same time, a potential new species (Gxun-T66) was found, and the similarity with the discovered strains was only 98.49%. The results of plant growth-promoting and biocontrol effect showed that 34 strains were phosphorus-solubilizing strains, 31 strains were nitrogen-fixing strains, 20 strains were IAA-producing strains and 17 strains were siderophore- secreting strains. Among them, strain Burkholderia territorii Gxun-T33 had the strongest ability to dissolve phosphorus and to secrete siderophore; 29 strains had obvious inhibition effect on Fusarium oxysporum f. sp. Cubense ,among which strain Bacillus siamensis Gxun-T25 had the best inhibition effect, with an inhibition rate of 69.67%. The results of the en- zyme activity showed that there were 56 protease-producing strains,49 amylase-producing strains,48 cellulase-producing strains and 34 strains producing three kinds of enzyme activities at the same time, accounting for 52.31% of the isolated strains. [Conclusion]The mangrove plant A. ebracteatus is rich in microbial resources and has the activities of promoting growth, biocontrol effect and enzyme production. At the same time, a potential new species has been.
Key words: Acanthus ebracteatus; culturable bacteria; growth-promoting; antagonistic bacteria; enzyme activity
Foundation items: National Natural Science Foundation of China (32060020) ; Guangxi discoverved Key Research and Development Project (Guike AB21220020, Guike AB21196019) ; Guangxi College Students' Innovation and Entrepreneurship Training Project(S202210608156)
0 引言
【研究意义】红树植物小花老鼠簕(Acanthusebracteatus)别名海簕根、黄鱼簕等,是爵床科(Acan-一thaceae)老鼠簕属(Acanthus)常绿亚灌木,其味微甘、性凉,含多种黄酮类物质,有较大的药用价值(陈玫伶等,2019)。目前小花老鼠簕已被列入濒危(EN)级别,仅在我国海南、广东和广西有天然分布,广西仅分布于防城港市江山半岛西南侧及黄竹江中游潮滩,总数量不足2000株(黄丽艳等,2020;张颖等,2021)。红树植物内生及根际土壤微生物多样性丰富,是理想促生、防病及产酶菌株的资源库(王钰,2019;吴秋雷,2020;朱天才等,2023)。因此分析广西小花老鼠簕可培养细菌多样性及促生、防病活性,对小花老鼠簕种群恢复及筛选可利用菌种资源具有重要意义。【前人研究进展】Cheng等(2019)研究表明红树林生态系统蕴藏着丰富且极具特色的海洋微生物资源,该生态系统的特殊性造就了其植物根际土壤中微生物物种的多样性。李喆等(2023)对海南红树植物小花老鼠簕的可培养细菌进行研究,从小花老鼠簕的根、茎、叶、花以及根际土壤中分离获得144株细菌,隶属于18目26科37属66种。韩敏敏等(2020)从海南西海岸4种真红树植物根际土壤中分离获得23株细菌,隶属于10目11科12属,并发现2株潜在新种。孙超等(2021)对漳州九龙江河口红树林沉积物中细菌多样性进行分析,共筛选出202株厌氧细菌(82株专性厌氧细菌,120株兼性厌氧细菌),包括4个疑似新属和4个疑似新种。黎芳婷等(2022)从3种真红树植物及其生境中分离获得可培养细菌35株,隶属于23科28属,并发现11株潜在 的新菌。李王靖等(2023)从红树植物根际土壤样 品中分离获得120种可培养细菌,隶属于35科47属, 并发现5种潜在新菌株。植物根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)具有固氮、溶磷、产生嗜铁素和植物激素等多种能力,能促进植物 营养吸收,帮助植物抵抗生物与非生物胁迫,对植物 生长具有促进作用(田婧等,2016)。目前,有关红树 林PGPR在国内外已有较广泛研究,何雪香等(2012) 从不同红树植物根际分离出固氮菌和解磷菌,率先 探讨了这些菌株对秋茄(Kandelia candel)幼苗的促 生效果,研究发现固氮菌和解磷菌之间存在一定的 协同增效作用。Castro等(2018)从红树林中共分离 获得细菌115株,并对其固氮、溶磷、产吲哚乙酸 (IAA)等促生特性进行分析,发现了1株兼具固氮及 溶磷活性的肠杆菌属(Enterobacter sp.)MCR1.48, 该菌株能显著促进植树造林常用树种——金合欢 (Acacia polyphylla)的生长。林钰栅等(2022)从红树林根际土壤中筛选到1株高效解磷真菌Penicil-lium sp.PSF-FJ1,可有效促进桐花树幼苗生长。杨 淼冷等(2022)从红树林根际土壤中分离获得1株兼 具促生防病效果的菌株Klebsiella aerogenes S2,可 促进番茄种子萌发及幼苗生长。此外,红树林生态 系统中生物活性物质如淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶 也逐渐被挖掘,马军等(2016)从红树林根际土壤中 筛选出1株高产纤维素酶的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis JCHL0207;吴秋蕾(2020)从海南省文昌市月 亮湾红树林土壤样品中分离获得79株产淀粉酶菌株;符亚楠等(2023)从海南文昌红树林一海草床复合生态系统表层沉积物中共分离出111株产蛋白酶细菌,由此可见红树植物共生细菌及根际土壤细菌多样性丰富,是潜在酶活性物质重要来源。在香蕉种植中,由尖孢镰刀菌(Fusarium oxyspormm f.sp.Cubense)引起的香蕉枯萎病对香蕉危害最为严重,生物防治具有高效、安全、绿色等特点,已成为香蕉枯萎病主要防治措施之一,因此高效拮抗菌株的筛选尤为重要(万青等,2021)。Fan等(2021)从云南香蕉产区分离出2株对香蕉枯萎病菌有较强拮抗作用的芽孢杆菌YNO904和YN1419,其对病原菌抑制率分别为79.6%和81.3%,在温室试验中对香蕉枯萎病的防治效果分别为82.6%和85.6%。Shen等(2022)从香蕉根围土壤中筛选出1株高效尖孢镰刀菌拮抗菌Bacillus siamensis Gxun-6,在盆栽条件下,该菌株对香蕉枯萎病的防治效果可达88.26%,同时可增加香蕉植株鲜重。杨迪等(2023)从不同作物根围土壤中筛选获得7株对香蕉枯萎病菌具有较强拮抗活性菌株,抑菌率最高达72.65%,其中菌株Burk-holderia cepacian Bc11盆栽试验防治效果最佳,可达68.89%。【本研究切人点】目前对红树植物小花老鼠簕的研究多集中于药用价值、地理分布及其保护措施,而有关广西地区小花老鼠簕内生及根际可培养细菌多样性及相关功能的研究尚未见报道。【拟解决的关键问题】全面解析广西地区小花老鼠筋可培养细菌多样性及相关功能,发掘菌种资源,为小花老鼠簕种群恢复及筛选可利用菌种资源提供参考依据。
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1样品来源广西防城港市江山半岛西南侧 (21°30'59.62\"N,108°13'35.24\"E)和黄竹江中游潮滩(21°38'98.94\"N,108°12'00.18\"E)小花老鼠簕植 株及其根际土壤。
1.1.2供试病原菌
香蕉枯萎病尖孢镰刀菌由广 西多糖材料与改性重点实验室前期分离获得。
1.1.3 培养基
LB培养基、Zobell 2216E培养基和CAS检测培养基购自青岛海博生物技术有限公司。YIM171培养基、NBRIP培养基、Ashby无氮培养基和含L-色氨酸的LB培养基参考李慧颖等(2021)的 方法配制;蛋白酶、淀粉酶检和纤维素酶检测培养基 参考杨桂柳(2015)的方法配制。 1.2试验方法
1.2.1样品处理
土壤样品处理:去除小花老鼠簕
根表面的大块土壤后使根系暴露,轻轻抖动收集附着于根系的土壤为根际土壤(Edwards et al.,2015)。将2个采样地样品混匀后取3g根际土加入含27 mL无菌水的50 mL三角瓶中,180 r/min振荡1 h,再用无菌水进行梯度稀释获得10、102、103和 10-稀释液,采用稀释涂布法取各梯度稀释液 100 μL 分别涂布于YIM171培养基、LB培养基和Zobell 2216E培养基上。
根、茎和叶样品处理参照刘鲁峰等(2019)的方法并稍作改动,将2个采样地小花老鼠觞根、茎和叶组织混匀后洗净,无菌水反复冲洗3次。75%酒精处理根组织3 min,茎和叶组织2 min,无菌水冲洗3 次。质量体积比为0.15%的升汞溶液浸泡根组织3 min,茎和叶组织2 min,无菌水冲洗3次,用移液枪吸取最后一次冲洗样品的无菌水50 μL涂布于配制好的YIM171培养基、LB培养基和Zobel1 2216E培养基上作为对照组,验证表面消毒效果。将处理好的样品各取0.2 g加入1.8 mL无菌水,用研磨仪研磨至匀浆,制成10'稀释液,再用无菌水进行梯度稀释,得到102和 103稀释液,采用稀释涂布法取各梯度稀释样品 100 μL分别涂布于YIM171 培养基、LB培养基和Zobell 2216E培养基上。
1.2.2可培养细菌的分离、纯化及保藏
将涂布好 的培养基置于30°℃培养箱中倒置培养3~5d,适时 挑取单菌落进行纯化。根据菌落形态和生长特征排 除重复后,用体积比为40%甘油,按照甘油:菌液= 1:1的比例接入冻存管中放入-20℃冰箱长期保藏。
1.2.3DNA提取与菌株鉴定
参照周双清等(2010)的方法提取细菌DNA,使用细菌通用引物27F(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3')和1492R(5'-AAGGAGGTGATCCAGCC-3')作为16S rRNA序 列扩增的上、下游引物,PCR反应体系50.0μL:2×Tag mix 25.0μL,上、下游引物各1.0μL,DNA模板1.0μL,ddH2O补足至50.0μL。扩增程序:95℃预 变性4min;95℃1min,55℃1min,72℃2min,进行32个循环;72℃延伸10min。
PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测后,委托武汉奥科生物技术有限公司进行16SrRNA测序。测序结果经EzBioCloud比对,将相似性小于98.65%定义为潜在新种(Kim et al.,2014),根据比对结果判断 分离菌株的种属。
1.2.4PGPR菌株筛选
将纯化后的菌株挑取单菌落接种于LB液体培养基中活化1~2d,利用无菌水调整0D6o0=1,以此作为种子液。
溶磷菌株筛选:吸取3μL种子液接种于NBRIP 固体培养基上,30℃恒温倒置培养1~5d,若在菌株 周围出现透明圈,则证明该菌株具备溶解无机磷能 力,测量透明圈直径(D)与菌落直径(d),用D/d表示 解磷菌溶磷指数(赵龙飞等,2015)。
固氮菌株筛选:吸取3μL种子液接种于无氮 Ashby固体培养基上,30℃恒温倒置培养1~5d,观 察其生长情况和菌落周围是否出现透明圈,如菌落 生长良好且在菌落周围出现透明圈说明该菌株具有 固氮能力。
产IAA菌株筛选:采用Salkowski比色法(Glick- mann and Dessaux,1995),将菌株接种于含0.5 g/L色氨酸的液体LB培养基中,于30°℃下180r/min振荡培养2~3d。取1mL菌悬液经12000r/min离心2 min后取上清100 μL,加入100 μL Salkowski比色 液,室温下避光反应30min,观察颜色变化,出现红 色或粉红色为阳性,即该菌株具备产IAA能力。在波长为530nm下测量反应液OD值,代入标准曲线(配制浓度梯度为5、10、20、40、60、80和100mg/L的IAA溶液,在530nm下测量OD值,绘制标准曲线)计算菌株产IAA浓度。阳性对照采用100μL50mg/L的IAA标准品与等体积比色液混合,空白对照为100μL液体培养基与等体积比色液混合。
分泌铁载体菌株筛选:吸取3μL种子液接种于 CAS检测培养基上,30C恒温倒置培养1~5d,观察 培养基颜色变化,若在菌落周围出现橙黄色晕圈,即 为阳性,表明该菌株具备分泌铁载体能力(朱芝宜 等,2020)。
1.2.5病原菌拮抗菌株筛选
采用平板对峙法(桑 建伟,2018)筛选对尖孢镰刀菌具有拮抗作用的菌 株,取尖孢镰刀菌菌饼置于PDA培养基中央,在距离中央2.5cm处接种子液3μL,每个培养基对称选取4个点,每组3个重复。以只接尖孢镰刀菌的PDA 培养基为对照,28℃恒温培养3~5d。观察分离菌 株对尖孢镰刀菌抑制效果,待对照组病原菌铺满培 养皿时,用游标卡尺测量处理组及对照组菌落直径, 计算抑菌率。抑菌率(%)=(对照组菌落直径-处理 组菌落直径)/对照组菌落直径×100。
1.2.6酶活性菌株筛选
取3μL种子液分别接种 于蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶检测培养基上,30℃ 下倒置培养3~5d,通过观察透明圈有无及大小判断 菌株产蛋白酶能力,并计算透明圈直径(R)与菌落直径(Rg)的比值K(K=R/R2),K值越大表明菌株产蛋白酶能力越强(冉丽媛,2014)。将接种后的淀粉酶检测培养基置于30°℃培养箱中培养3d,待菌落长势良好后刮掉菌体,往培养基上滴加卢戈式(Lugol)碘液,观察菌落周围不被碘液染色的水解透明圈情况和大小,出现水解圈即为阳性,表明该菌株具备产淀粉酶能力。将接种后的纤维素检测培养基置于30℃培养箱中培养5d,待菌落长势良好后刮掉菌体,往培养基中添加体积比为0.3%刚果红溶液,观察菌落周围不被刚果红溶液染色的水解圈情况和大小,出现水解圈即为阳性,表明该菌株具备产纤维素酶能力。
2结果与分析
2.1小花老鼠簕可培养细菌多样性分析结果
经分离纯化共筛选出细菌159株,其中根际土壤细菌78株,内生菌81株。内生菌中44株来自根部、25株来自茎部、12株来自叶部,根、茎和叶分离的内生菌数目呈递减趋势。根据菌落形态、菌株活性、16SrRNA序列测序结果排除重复后,共得到功能不同、形态不同的细菌65株(表1),其中根际细菌40株,内生菌25株,隶属于8目7科14属,其中芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌属,占分离菌株的64.62%。
2.2小花老鼠簕可培养细菌促生、防病及产酶活性分析结果
如表2所示,在排除重复后的65株细菌中,溶磷菌株34株,占比52.31%;固氮菌株31株,占比47.69%;产IAA菌株20株,占比30.77%;分泌铁载体菌株17株,占比26.15%。至少具备1种促生作用的菌株有54株,阳性率达83.08%,其中芽孢杆菌属细菌有34株,占阳性菌株的62.96%,同时具备3种促生活性的菌株15株,芽孢杆菌属菌株最多,占比66.67%。有29株对供试香蕉枯萎病病原菌尖孢镰刀菌的生长表现出抑制作用,其中根际土壤细菌17株,占总数26.15%;内生菌12株,占总数18.46%。产蛋白酶菌株有56株,占总数86.15%;产淀粉酶菌株有49株,占总数75.38%;产纤维素酶菌株有48株,占总数73.85%。至少具备1种酶活性的菌株有64株,阳性率达98.46%;同时具备产蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶能力的菌株有34株,占分离菌株的52.31%。除此之外,本研究从小花老鼠簕根际土壤中分离获得1株喜盐芽孢杆菌属(Halobacillus)细菌(Gxun-T66),与已发现菌株相似性仅为98.49%,推测为潜在新种有待进一步研究。
2.3小花老鼠簕内生细菌及根际细菌促生活性分析结果
在排除重复后的65株细菌中,菌株Gxun-T33溶磷能力最强,溶磷指数为4.50,其次是菌株Gxun-T28-2,溶磷指数为3.23(表3和图1-A1~图1-A3);菌株Gxun-T33分泌铁载体能力最强,其橙黄色晕圈直径可达28.71mm,其次是菌株Gxun-T14,其橙黄色晕圈直径可达20.15mm(表3和图1-B1~图1-B3);菌株Gxun-T25固氮能力最强,菌落直径为10.49mm,其次是菌株Gxun-T70,其菌落直径为9.13mm(表3和图1-C1~图1-C3);菌株Gxun-T27产IAA能力最强,接种到含色氨酸的LB培养基中3d后,IAA浓度为23.30mg/L,其次是菌株Gxun-T25,接种3d后,IAA浓度为22.63mg/L(表3)。因此,北澳伯克霍尔德氏菌(Burkholderia territorii)Gxun-T33的溶磷和分泌铁载体能力最强;暹罗芽孢杆菌(Bacillus sia-mensis)Gxun-T25固氮能力最强,产IAA能力较强,该类菌株有望成为优势促生菌株。
2.4小花老鼠簕可培养细菌抑菌活性分析结果
平板对峙试验表明,有29株菌株对供试香蕉枯萎病病原菌尖孢镰刀菌的生长表现出抑制作用,其抑菌率在60%以上的菌株有6株,分别为菌株Gxun-T25、Gxun-T24、Gxun-G3、Gxun-Y4、Gxun-T65和Gxun-G6,其中菌株Gxun-T25抑菌率最高,为69.67%;其次是菌株Gxun-T24,抑菌率为68.19%(表4和图2)。
2.5小花老鼠簕可培养细菌产酶活性分析结果
65株细菌中,菌株Gxun-Y4产蛋白酶能力最强,K值达4.36;其次是菌株Gxun-G27,其K值为3.88(表5和图3-A1~图3-A3);菌株Gxun-J10产淀粉酶能力最强,R为36.31mm,其次是菌株Gxun-T16,R为34.49mm(表5和图3-B1~图3-B3);菌株Gxun-T48-1产纤维素酶能力最强,R为31.82mm,其次是菌株Gxun-T16,R1为31.70mm(表5和图3-C1~图3-C3)。
3讨论
红树林生境同时兼备海陆特质,具有高湿、高盐及潮汐等环境特征,独特的环境特征造就红树林生境中丰富的微生物资源。本研究对广西防城港市2个地区小花老鼠簕内生菌及其根际土壤细菌进行多样性分析,结果表明根际土壤可培养细菌多样性较为丰富,其次是根部,猜测原因在于红树植物凋落叶和细根为土壤积累有机质,有机质的积累为微生物生长和繁殖提供营养(刘秀,2018)。在分离获得的细菌中,芽孢杆菌属处于优势地位,与赵雅慧等(2018)对25个红树林样品进行可培养细菌多样性分析的结果相似。本研究分离菌株多样性与李喆等(2023)报道的海口市东寨港红树林保护中心的小花老鼠簕及其生境中可培养细菌多样性存在较大差异,可能原因是采样地点不同,红树林生境会有所差别,也可能与选取的植物组织数量及分离培养基的种类有关,具体原因有待进一步深入研究。
PGPR的促生作用机制可分为直接和间接2种形式,直接促生作用主要包括溶磷、固氮、产铁载体和产植物激素等(朱天才等,2023)。在分离菌株中,至少具备1种促生作用的菌株有54株,阳性率达83.08%,其中芽孢杆菌属细菌有34株,占阳性菌株的62.96%。同时具备3种促生活性的菌株有15株,隶属于希瓦氏菌属、沙雷氏菌属、微球菌属、芽孢杆菌属、碱卤杆菌属和土壤芽孢杆菌属,芽孢杆菌属菌株最多,占比66.67%,芽孢杆菌属细菌在植物促生方面具有重要作用。就分离菌株的应用潜力而言,本研究分离获得的菌株Gxun-T33溶磷指数达4.50,溶磷能力高于赵龙飞等(2021)从地黄中分离得到的菠萝泛菌Pantoea ananatis DH92。与溶磷等促生特征相比,IAA和铁载体生成是植物促生菌株筛选的优选特征,本研究筛选获得2株同时具备产IAA和铁载体能力辣椒芽孢杆菌(B.zanthoxyli)Gxun-T28-1和褪色沙雷氏菌(Serratia marcescens)Gxun-T14,且前者兼具固氮活性。有关辣椒芽孢杆菌在植物促生方面的研究较多,孔亚东(2022)、刘泽(2022)研究表明辣椒芽孢杆菌对玉米和油菜植株具有促生作用。孟丽媛等(2022)从菜园土壤中分离得到1株高效固氮菌GN7经鉴定为辣椒芽孢杆菌(B.zanthoxyli)。但褪色沙雷氏菌在植物促生方面的报道较少,因此菌株Gxun-T14的促生作用及促生机制有待进一步研究。综合菌株的促生效果,本研究筛选获得的优势菌株Gxun-T33、Gxun-T28-1和Gxun-T14,后续将进行盆栽试验,进一步研究其对小花老鼠簕的促生作用、定殖状况及对根际土壤生境的影响,为开发小花老鼠簕专用生物菌肥奠定基础,促进 濒危植物小花老鼠簕的繁育和保护。
PGPR的间接促生作用主要包括诱导植物产生 抗性、产生抗真菌代谢产物等。本研究以香蕉枯萎 病尖孢镰刀菌为供试病原菌,筛选获得到29株抑制 病原菌生长的拮抗菌株,且抑菌率均大于40.00%。 其中菌株Gxun-T25(B.siamensis)抑菌作用最好, 抑菌率达69.67%,林志楷和林文珍(2019)报道表 明B.siamensis具有广谱抑菌效果,对尖孢镰刀菌、 火龙果炭疽病菌(Colletotrichum gloeosporioides)、 水稻稻瘟病原菌(Magnaporthe grisea)等均具有较 好抑制效果,在植物病害生物防治方面具有广阔的 应用前景,但B.siamensis在香蕉枯萎病防治方面的 应用并不多见。前人研究表明,细菌能通过竞争生 态位和营养位置、诱导宿主系统产生耐药性(Induc- tion of systemic resistance,ISR)及群体效应信号干扰 等多种方式抑制病原菌生长(徐志周等,2019)。本 研究仅对抑制香蕉枯萎病尖孢镰刀菌的拮抗菌株进 行筛选,对于拮抗菌株的抑菌活性物质和抑菌机制 有待进一步研究。
在分离的 65 株细菌中至少具备1种酶活性的有64 株,阳性率达98.46%;同时具备产蛋白酶、产淀粉酶、产纤维素酶能力的菌株有 34 株,占分离菌株的52.31%。本研究分离获得的菌株普遍具有分泌多种功能酶的能力可能与其生境有关,红树林易受间歇性潮水浸淹,导致大量海洋动植物残体和落叶聚集,可富集到大量具有降解蛋白质、淀粉、纤维素等有机物的菌株(尹雁玲等,2022)。拮抗活性研究表明,多数(75.86%)对香蕉枯萎病尖孢镰刀菌具有拮抗作用的细菌均具有产蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶3种活性,由此猜测拮抗菌株不仅能通过产生化合物抑制病原菌,还可通过产生水解酶破坏真菌细胞壁,从而对病原菌起到抑制作用,与王卉等(2016)、Syed-Ab-Rahman 等(2018)、Trinh 等(2019)的研究结果一致。综上所述,本研究分离获得的部分菌株具有促生、防病及产酶等多种生物活性,可为农业种植及生物防治提供菌株资源,也为红树植物小花老鼠觞种群恢复提供促生菌株。
结论
植物小花老鼠簕富含微生物资源且具备促生、 防病及产酶活性等生物活性,发现1株潜在新种。
参考文献(References):
陈玫伶,郝二伟,杜正彩,李聪,谢金玲,赵媛媛,侯小涛,邓家刚.2019.具有抗病毒作用的海洋中药研究进展[J].中
草药,50(23):5653-5660.[Chen ML,Hao EW,Du ZC, Li C, Xie J L, Zhao Y Y, Hou X T, Deng J G. 2019. Research progress on marine Chinese materia medicines with antiviral effects [J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 50(23): 5653-5660.] doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2019.23.002.
符亚楠,杨思悦,羊宝花,章翔,谢珍玉.2023.文昌红树林海 草床产蛋白酶菌的多样性[J].湖南大学学报自然科学版,41(1):11-20.[FuY N,Yang SY,Yang BH,Zhang X, Xie Z Y. 2023. Diversity of cultivable protease produ- cing bacteria in sediments of mangrove seagrass region in Wenchang,Hainan[J]. Journal of Hainan University (Natu- ral Science),41 (1): 11-20.] doi: 10.15886/j.cnki.hdxbzkb.2023.0002.
韩敏敏,李蜜,高程海,陈秋琪,陈春棣,钟振国,易湘茜.2020.海南西海岸4种真红树植物根际土壤细菌多样性 及其生物活性研究[J].南方农业学报,51(2):327-334.
[Han M M,Li M,Gao C H,Chen Q Q,Chen C D,Zhong Z G, Yi X X. 2020. Diversity and bioactivity of bacteria in rhizosphere soil of four true mangrove species on the west coast of Hainan [J]. Journal of Southern Agriculture, 51(2):327-334.] doi:10.3969/j.issn.2095-1191.2020.02.011.
何雪香,李玫,廖宝文.2012.红树林固氮菌和解磷菌的分离 及对秋茄苗的促生效果[J].华南农业大学学报,33(1):64-68. [He X X, Li M, Liao B W. 2012. Isolation of nitrogen-fixing bacteria and phosphate-solubilizing bacteria from the rhizosphere of mangrove plants and their enhancement to the growth of Kandelia candel seedlings [J]. Journal of South China Agricultural University, 33(1):64-68.] doi:10.3969/j.issn.1001-411X.2012.01.013.
黄丽艳,史小芳,莫竹承,阎冰,潘良浩.2020.广西珍稀濒危 真红树植物小花老鼠簕分布及种群特征[J].广西科学院学报,36(4):353-360.[HuangLY,ShiXF,Mo ZC,Yan B, Pan L H. 2020. Distribution and population characteris- tics of the rare and endangered exclusive mangrove plant Acanthus ebracteatus in Guangxi [J]. Journal of Guangxi Academy of Sciences, 36 (4) : 353-360.] doi: 10.13657/j.cnki.gxkxyxb.20201027.005.
孔亚东.2022.耐盐碱根际促生菌的分离鉴定及对玉米植株 生长的影响[D].泰安:山东农业大学.[Kong Y D.2022.Isolation and identification of saline-alkali tolerant plant growth promoting rhizobacteria and the effects on maize growth[D]. Tai'an:Shandong Agricultural University.] doi: 10.27277/d.cnki.gsdnu.2022.000971.
黎芳婷,李蜜,徐淑芬,王慧敏,刘永宏,高程海.2022.广西三种真红树植物可培养细菌多样性及其生物活性初筛[J].
广西植物,42(8):1294-1303.[LiFT,LiM,Xu SF, Wang H M, Liu Y H, Gao C H. 2022. Diversity and bio- logical activity of culturable bacteria in three true man- grove plants of Guangxi[J]. Guihaia, 42 (8): 1294-1303.] doi: 10.11931/guihaia.gxzw202012038.
李慧颖,申乃坤,吴家法,杨立芳,吴宛容,邓礼霞,姜明国.2021.广西北部湾入侵植物互花米草内生可培养细菌多 样性及促生防病活性分析[J].南方农业学报,52(4): 1012-1021. [Li H Y,Shen N K, Wu J F, Yang L F,Wu W R, Deng L X, Jiang M G. 2021. Diversity of culturable endophytic bacteria in invasive plant Spartina alterniflora of Guangxi BeiBu Gulf and their biocontrol effect and plant-growth-promoting activity [J]. Journal of Southern Agriculture, 52 (4) : 1012-1021.] doi: 10.3969/j.issn.2095-1191.2021.04.019.
李王靖,李蜜,徐淑芬,黎芳婷,易湘茜,刘永宏,高程海.2023.茅尾海红树根际土壤可培养细菌多样性及抑菌活 性研究[J].广西植物,43(11):1999-2007.[LiWJ,LiM, Xu S F, Li F T, Yi X X, Liu Y H, Gao C H. 2023. Research of antibacterial activity and culturable bacteria isolate from mangrove rhizosphere soil in Maowei Sea[J].
Guihaia,43 (11) : 1999-2007.] doi: 10.11931/guihaia.gxzw202209020.
李喆,黄媛林,朱俊华,胡文进,王巧贞,黄庶识,潘信利.2023.小花老鼠簕可培养细菌多样性及其生物学活性研究[J].广西植物,43(4):635-648.[LiZ,Huang YL,Zhu J H,Hu W J,Wang Q Z,Huang S S,Pan X L. 2023. Diver- sity and bioactivity of culturable bacteria from Acanthus ebracteatus [J]. Guihaia, 43 (4) : 635-648.] doi: 10.11931/ guihaia.gxzw202111031.
林钰栅,刘景春,卢豪良,丁友芳,严重玲.2022.红树根际解 磷真菌筛选及其对桐花树生长的影响[J].农业环境科学
学报,41(5):950-958.[LinYS,LiuJC,Lu HL,DingY F, Yan Z L. 2022. Screening phosphate-solubilizing fungi from the mangrove rhizosphere and their effect on Aegiceras corniculatum seedling growth [J]. Journal of Agro-Envi- ronment Science,41(5):950-958.] doi:10.11654/jaes.2021-1376.
林志楷,林文珍.2019.暹罗芽孢杆菌研究进展[J].亚热带植物科学,48(4):391-396.[Lin ZK,Lin WZ.2019.Research progress on Bacillus siamensis[J]. Subtropical Plant Scien-ce, 48 (4) : 391-396.] doi: 10.3969/j.issn.1009-7791.2019.04.016.
刘鲁峰,寸海春,何鹏飞,狄义宁,吴毅歆,何丽莲,李富生,何 月秋.2019.甘蔗内生菌分离鉴定及功能多样性研究 [J].热带作物学报,40(6):1144-1152.[LiuLF,Cun H C,He P F,Di Y N,Wu Y X,He L L,Li F S,He Y Q. 2019. Isolation, identification and multiple function analyses of sugarcane endophytes [J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 40 (6) : 1144-1152.] doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.
2019.06.016.
刘秀.2018.红树林地上凋落物和细根对土壤有机质的相对贡献[D].北京:中国林业科学研究院.[Liu X.2018.The relative contributions of aboveground litter and fineroots to soil organic matter in mangroves[D]. Beijing:Chi-nese Academy of Forestry.]
刘泽.2022.耐盐促生菌的分离鉴定及盐碱条件下对油菜促生效果的研究[D].泰安:山东农业大学.[Liu Z.2022.Isolation and identification of salt-tolerant growth-promo-ting bacteria and the effects on Brassica Campestris under salt-alkali conditions [D]. Tai' an: Shandong Agricultural University.] doi: 10.27277/d.cnki.gsdnu.2022.001101.
马军,王耀嵘,侯萍,魏明婉,陈燕,李麒麟.2016.一株源于红 树林根际土壤产纤维素酶芽孢杆菌的鉴定及其酶学性 质分析[J].海洋与湖沼,47(5):997-1004.[MaJ,Wang
Y R, Hou P , Wei M W, Chen Y, Li Q L. 2016. Identification and enzymatic property of cellulase-producing Bacillus subtilis isolated from mangrove rhizosphere soil [J].
Oceanologia et Limnologia Sinica, 47 (5):997-1004.] doi:10.11693/hyhz20160400089.
孟丽媛,邱涵,谢瑾,林星宇,吴兰,欧阳双,魏赛金.2022.解 磷菌、解钾菌和固氮菌的分离筛选与鉴定[J].生物灾害科学,45(2):241-246.[Meng LY,Qiu H,Xie J,Lin X Y, Wu L, Ouyang S, Wei S J. 2022. Isolation, screening and identification of phosphorus-solubilizing bacteria, potassium-solubilizing bacteria and nitrogen-fixing bacteria [J]. Biological Disaster Science,45 (2) : 241-246.] doi: 10.3969/j.issn.2095-3704.2022.02.42.
冉丽媛.2014.深海沉积物细菌Pseudoalteromonas sp.SM9913 和Myroides profundi D25胞外蛋白酶对有机氮降解的作 用机制研究[D].济南:山东大学.[Ran LY.2014.Mecha- nisms for degradation of deep sea organic nitrogen by extracellular enzymes from sediment bacteria Pseudoal- teromonas sp. SM9913 and Myroides profundi D25[D].Jinan: Shandong University.] doi: 10.7666/d.Y2596661.
桑建伟.2018.香蕉枯萎病拮抗内生芽孢杆菌BEB17的分离鉴定及生防潜力分析[D].海口:海南大学.[SangJW.2018.Isolation, identification and biocontrol potential analysis of antagonistic endophytic Bacillus BEB17 antagonistic banana fusarium wilt[D]. Haikou:Hainan University.]
孙超,曾湘,李光玉,杜雅萍,王兆守,邵宗泽.2021.红树林沉 积物中天然多聚有机物厌氧降解菌多样性与细菌新类 群分离[J].微生物学报,61(4):987-1001.[Sun C,ZengX, Li G Y,Du Y P,Wang Z S, Shao Z Z. 2021. Diversity of anaerobic degrading bacteria for natural organic polymers in mangrove sediments and isolation of novel groups of bacteria[J]. Acta Microbiologica Sinica, 61(4): 987-1001.]
doi:10.13343/j.cnki.wsxb.20200715.
田婧,李邵,马宁,连青龙,鲁少尉,鲍顺淑.2016.植物根际促 生菌作用机理研究进展[J].安徽农业科学,44(10):1-2 [Tian J, Li S, Ma N, Lian Q L, Lu S W, Bao S S. 2016. Research progress of the action mechanism of plant growth-promoting rhinoacteria [J]. Journal of Anhui Agri- cultural Sciences,44(10): 1-2.] doi: 10.13989/j.cnki.0517-6611.2016.10.001.
万青,包晓东,李文彬,安婷婷,孙海彦.2021.一株贝莱斯芽孢杆菌B18的分离纯化与鉴定及其对香蕉枯萎病的防效[J].基因组学与应用生物学,40(Z3):3209-3215.[WanQ, Bao X D, Li W B, An T T, Sun H Y. 2021. Solation,purification and identification of a Bacillus velezensis B18and its control effect on banana wilt [J]. Genomics andApplied Biology,40(Z3):3209-3215.] doi: 10.13417j.gab.040.003209.
王卉,游成真,秦宇轩,李平兰.2016.解淀粉芽孢杆菌L-S60生物学特性及其固态发酵工艺研究[J].中国农业大学学报,21(9):133-142.[Wang H,You CZ,Qin Y X,Li P L.
2016. The biological characteristic and solid-state fermentation of Bacillus amyloliquefaciens L-S60[J]. Journal of China Agricultural University, 21 (9) : 133-142.] doi: 10.11841/j.issn.1008-4333.2016.09.16.
王钰.2019.米埔红树林根系土壤微生物次级代谢产物对植 物致病真菌活性的研究[D].深圳:深圳大学.[Wang Y.2019. Study on secondary metabolites of antifungal bacteria from mangrove rhizosphere, Mai Po, Hong Kong [D].
Shenzhen: Shenzhen University.] doi: 10.27321/d.cnki. gsz-du.2019.000650.
吴秋蕾.2020.月亮湾红树林土壤嗜盐和耐盐细菌系统发育 多样性及产胞外酶特征[D].吉首:吉首大学.[WuQL.
2020. Phylogenetic analysis and exoenzme charateristics of halophilic and halotolerant bacteria isolated from mangrove soil from the Moon Bay in Wenchang City, Hainan Province, China [D]. Jishou: Jishou University.] doi: 10.
27750/d.cnki.gjsdx.2020.000310.
徐志周,王明元,杜锦鹏,刘建福,欧树文,秦紫艺,杨可然.2019.一株香蕉枯萎病拮抗菌HQB-1的分离鉴定及其发酵条件优化[J].微生物学通报,46(7):1611-1618.[XuZ Z,Wang M Y,Du J P,Liu J F,Ou S W,Qin Z Y,YangK R. 2019. Isolation, identification and fermentation opti-mization of an antagonistic bacterial strain HQB-1 againstbanana wilt disease[J]. Microbiology China,46(7): 1611-1618.] doi: 10.13344/j.microbiol.china.180980.
杨迪,杜婵娟,张晋,潘连富,叶云峰,付岗.2023.香蕉枯萎病拮抗菌的筛选鉴定及其防病效果测定[J].南方农业学报,54(2):414-423.[Yang D,Du CJ,ZhangJ,Pan LF,Ye Y F, Fu G. 2023. Screening, identification and controlefficiency of antagonistic bacteria for banana fusarium wilt[J]. Journal of Southern Agriculture,54(2):414-423.] doi:10.3969/j.issn.2095-1191.2023.02.010.
杨桂柳.2015.广西红树植物内生放线菌分离、鉴定及活性筛选[D].南宁:广西民族大学.[Yang G L.2015.Isolation,identification and bioactivity screening of endophytic acti-nomycetes from mangrove plants collected in Guangxi[D]. Nanning:Guangxi Minzu University.]
杨淼泠,王威,申乃坤,李时勇,黄文善,施李鸣,姜明国,张克诚,葛蓓孛.2022.产气克雷伯氏杆菌Klebsiella aero-genes S2对植物病原真菌的抑菌活性及番茄促生效果[J].植物保护,48(5):91-98.[Yang M L,Wang W,ShenN K,Li S Y,Huang W S,Shi L M,Jiang M G,Zhang K C,Ge B B. 2022. Antifungal activity of Klebsiella aerogenesS2 against plant pathogenic fungi and its growth promo-tion to tomato[J]. Plant Protection, 48 (5) : 91-98.] doi:10.16688/j.zwbh.2021394.]
尹雁玲,蔡然,张功良,杨彦涛,刘兴宇,沈锡辉.2022.植物内生菌增强植物对生物胁迫抗性的研究进展[J].广西植物,43(2):212-220.[Yin YL,Cai R,Zhang GL,YangY
T, Liu X Y, Shen X H. 2022. Research progress on thefunction of plant endophytes in enhancing plant resistanceto biological stresses [J]. Guihaia, 43 (2) : 212-220.] doi:10.11931/guihaia.gxzw202201042.
张颖,陈光程,钟才荣.2021.中国濒危红树植物研究与恢复现状[J].应用海洋学学报,40(1):142-153.[Zhang Y,Chen G C, Zhong C R. 2021. Research on endangeredmangrove species and recovery status in China[J]. Journalof Applied Oceanography,40(1) : 142-153.] doi: 10.3969/J.ISSN.2095 -4972.2021.01.014.
赵龙飞,徐亚军,曹冬建,李源,厉静杰,吕佳萌,朱自亿,秦珊珊,贺学礼.2015.溶磷性大豆根瘤内生菌的筛选、抗性及系统发育和促生[J].生态学报,35(13):4425-4435.[Zhao L F,Xu Y J,Cao D J,Li Y, Li J J, Lü J M,Zhu ZY, Qin S S, He X L. 2015. Screening, resistance, phylo-geny and growth promoting of phosphorus solubilizingbacteria isolated from soybean root nodules[J]. Acta Eco-logica Sinica, 35(13) : 4425-4435. ] doi: 10.5846/stxb201406171262.
赵龙飞,徐亚军,邓振山,赖心河,周金源,马素珍,符可,周 璞,朱艳芳.2021.拮抗棉花枯萎病菌的地黄内生细菌筛 选、鉴定和促生潜能[J].微生物学报,61(8):2338-2357.
[Zhao L F,Xu Y J,Deng Z S,Lai X H,Zhou J Y,Ma S Z, Fu K,Zhou P, Zhu Y F. 2021. Screening, identification and growth-promoting of antagonistic endophytic bacteria associated with Rehmannia glutinosa against Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum[J]. Acta Microbiologica Sinica,61
(8):2338-2357.] doi:10.13343/j.cnki.wsxb.20200504.
赵雅慧,张舒琳,吴家法,黄新静,吴霜,张政,杨立芳,龙寒, 禤金彩,姜明国.2018.山口红树林根际土壤可培养细菌 多样性及其活性筛选[J].海洋学报,40(8):138-151.
[Zhao Y H,Zhang S L,Wu J F,Huang X J,Wu S,Zhang Z, Yang L F, Long H, Xuan J C, Jiang M G. 2018. Screening the diversity and activity of culturable bacteria isolated from mangrove rhizosphere soil at Shankou[J]. Haiyang Xuebao,40(8) : 138-151.] doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.08.014.
周双清,黄小龙,黄东益,胡新文,陈吉良.2010.Chelex-100快速提取放线菌DNA作为PCR扩增模板[J].生物技术通报,(2):123-125.[Zhou SQ,Huang XL,Huang DY, Hu X W, Chen J L. 2010. A rapid method for extracting DNA from actinomycetes by Chelex-100[J]. Biotechno- logy Bulletin, (2): 123-125.] doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2010.02.024.
朱天才,周洁尘,段翔,李学信,汪亮,彭皎,钟红艳,吴根深,肖亚琴,吴琴香.2023.花榈木根际促生菌的筛选鉴定及促生特性[J].中南林业科技大学学报,43(1):43-49.[ZhuT C,Zhou J C,Duan X,Li X X,Wang L,Peng J,Zhong HY, Wu G S,Xiao Y Q, Wu Q X. 2023. Screening and iden-tification of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR)in the rhizosphere of Ormosia henryi and their growth-promoting characteristics[J]. Journal of Central South Uni-versity of Forestry amp; Technology,43 (1):43-49.] doi: 10.
14067/j.cnki.1673-923x.2023.01.004.
朱芝宜,李培根,李林玉,琚淑明,南楠.2020.铁载体细菌对 植物缺铁性黄化病生物防治的研究现状[J].林业科技情报,52(3):9-11.[Zhu ZY,Li P G,Li LY,Ju S M,Nan N.
2020. Research status of siderophore bacteria on biological control of plant iron-deficiency yellow disease[J]. Forestry Science and Technology Information, 52 (3) : 9-11.] doi:
10.3969/j.issn.1009-3303.2020.03.003.
Castro R A, Dourado M N, Almeida J R, Lacava P T, Nave A, Melo I S, Azevedo J L, Quecine M C. 2018. Mangrove endophyte promotes reforestation tree (Acacia polyphylla) growth[J]. Brazilian Journal of Microbiology, 49 (1) : 5966. doi:10.1016/j.bjm.2017.04.002.
Cheng J,Xue L L,Zhu M,Feng J Y,Tu J S,Xu J M,Brookes P C, Tang C X, He Y. 2019. Nitrate supply and sulfatereducing suppression facilitate the removal of pentachlorophenol in a flooded mangrove soil [J]. Environmental Pollution,244:792-800. doi: 10.1016/j.envpol.2018.09.143.
Edwards J, Johnson C, Santos-Medellín C, Lurie E, Podishetty N K, Bhatnagar S, Eisen J A, Sundaresan V. 2015. Struc- ture, variation, and assembly of the root-associated micro- biomes of rice [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(8):E911-E920. doi:10.1073/pnas.1414592112.
Fan H C,Li S,Zeng L,He P,Xu S T,Bai T T,Huang Y L,GuoZ X,Zheng S J. 2021. Biological control of Fusarium oxys-porum f. sp. cubense tropical race 4 using natively isolatedBacillus spp. YN0904 and YN1419[J]. Fungi,7(10):795.doi:10.3390/jof7100795.
Glickmann E, Dessaux Y. 1995. A critical examination of the specificity of the salkowski reagent for indolic compounds produced by phytopathogenic bacteria [J]. Applied and Environmental Microbiology , 61 (2) :793-796. doi : 10.1002/bit.260450314.
Kim M, Oh H S,Park S C, Chun J. 2014. Towards a taxonomic coherence between average nucleotide identity and 16S rRNA gene sequence similarity for species demarcation of prokaryotes [J]. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology,64(2): 346-351. doi: 10.1099/ ijs.0.059774-0.
Shen N K,Li S Y,Li S Y,Zhang H Y,Jiang M G.2022. The siderophore-producing bacterium, Bacillus siamensis Gxun-6, has an antifungal activity against Fusarium oxysporum and promotes the growth of banana [J]. Egyptian Journal of Biological Pest Control, 32: 34. doi: 10.1186/s41938-022-00533-7.
Syed-Ab-Rahman S F, Carvalhais L C, Chua E,Xiao Y, Wass T J, Schenk P M. 2018. Identification of soil bacterial isolates suppressing different Phytophthora sp. and promoting plant growth [J]. Frontiers in Plant Science, 9 (1502) : 1-18. doi: 10.3389/fpls.2018.01502.
Trinh T H T,Wang S L,Nguyen V B,Tran M D,Doan C T,Vo T P K,Huynh Q V, Nguyen A D. 2019. A potent antifungal rhizobacteria Bacillus velezensis RB.DS29 isolated from black pepper(Piper nigrum L.) [J]. Research on Chemical Intermediates, 45 (11) : 5309-5323. doi: 10.1007/s11164-
019-03971-5.
(责任编辑李洪艳)