小麦赤霉与黄瓜枯萎菌内生细菌多样性及其代谢产物研究

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真菌内生细菌是一类长期与寄主共同进化的微生物并影响宿主的部分生命活动,具有丰富的物种多样性,但目前人们对其研究较少。本研究以在小麦和黄瓜中致病性较严重的镰刀菌属真菌小麦赤霉和黄瓜枯萎病菌为研究对象,通过16S r RNA分析和传统培养方法相结合的手段对真菌内生细菌种群多样性进行研究;采用绿色荧光染色实验验证真菌菌丝中是否存在内生细菌;通过琼脂扩散法验证内生细菌的抗菌活性,进一步运用多种色谱分离技术和核磁共振等波谱技术对一株内生菌的代谢产物进行分离纯化和结构鉴定。相关研究分述如下:1.小麦赤霉菌和黄瓜枯萎内生细菌16S r RNA序列分析利用高通量测序技术,分析小麦赤霉和黄瓜枯萎病菌内生细菌种群结构。结果显示,在门的水平上:小麦赤霉和黄瓜枯萎病菌内生细菌种群组成结构类似,小麦赤霉内生细菌主要由变形杆菌门(71.88%)、厚壁菌门(5.93%)、放线菌门(5.38%)组成,黄瓜枯萎菌内生细菌主要也是由放线菌门(71.20%)、变形杆菌门(19.0%)以及厚壁菌门(6.07%)组成;在属的水平上:两种真菌内生细菌种群结构组成具有显著性差异,小麦赤霉菌内生细菌主要包括有苍白杆菌属(27.87%)、假单胞菌属(27.91%)和角质鞘菌属(1.09%),黄瓜枯萎内生细菌则主要包括链霉菌属(68.67%)、安鞘醇杆菌属(15.33%),其中苍白杆菌属只存在于小麦赤霉病菌中;多样性分析表明小麦赤霉菌内生细菌的种群丰富度要高于黄瓜枯萎菌内生细菌丰富度。2.小麦赤霉病菌内生细菌的分离、鉴定及激光共聚焦验证利用稀释平板法等常规方法对小麦赤霉内生细菌进行分离,并结合细菌16S r RNA测序及系统发育树的方法对内生细菌进行鉴定。结果表明,从小麦赤霉病菌中共分离到27株19种内生细菌,其中5株来源于微细菌属,4株来源于苍白杆菌属,3株来源于链霉菌属,这些菌属在高通量测序技术分析时都有出现过;分离到束村氏菌属、安鞘醇杆菌属、短杆菌属、寡养单胞菌属各有2株;另外短波单胞菌属、产碱杆菌属、假单胞菌属、短杆菌属、潘多拉菌属、无色杆菌属在分离培养实验中各得到1株。其中CM1-1-2和CM10-2-7分别与其典型菌株Sphingobacterium mucilaginosum THG-SQA8、Microbacterium amylolyticum N5的相似度均低于98.65%,有潜在新种的可能性。在此基础上进一步利用激光显微镜对小麦赤霉菌的内生细菌进行SYTO9荧光染色观察,发现菌丝中确实存在活的内生细菌。进一步利用硫酸庆大霉素和氨苄青霉素处理真菌菌丝,通过16S r RNA测序分析表明加入抗生素处理的小麦赤霉菌中仍存在内生细菌,但发酵液颜色及其粗浸膏薄层层析表明抗生素对小麦赤霉菌次生代谢产物有影响。3.小麦赤霉真菌内生细菌的生物活性及次生代谢产物分离采用对峙法对分离到的内生菌进行抑制植物致病真菌活性检测,结果表明了内生细菌对小麦赤霉菌没有抑制活性;采用滤纸片法测定内生细菌的乙酸乙酯粗提物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及四联球菌的抗菌活性,结果表明在供试浓度为30μg/滤纸片时,仅菌株M.amylolyticum CM10-2-7对金黄色葡萄球菌有中等抑制活性,抑菌圈直径为10.0 mm,比阳性对照硫酸庆大霉素活性(抑菌圈直径为15.0mm)稍弱;采用多种色谱方法从Streptomyces fulvissimus CM10-2-1菌株的乙酸乙酯提取物中分离得到1个单体化合物,经核磁共振谱分析,并在微谱数据库中查询该化合物的最高相似度为58.1%,很有可能为新的化合物,其结构鉴定有待进一步研究。
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