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番茄和水稻种子可培养内生细菌的多样性分析及促生菌功能研究

作　者: 许明双
导　师: 郭顺堂；申琳
学　校: 中国农业大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 内生细菌 促生作用 诱导抗病性 Bacillus Curtobacterium
分类号: S641.2
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


植物内生菌是生活在植物体内部、不引起植物病害的、并对植物生长、抗病、抗逆及植物修复等具有促进作用的一类微生物,多功能性内生菌与植物体的内共生关系成为近年来研究的热点。本文以番茄(Lycopersicum esculentum Mill.)和水稻(Oryza sativa L.)种子为材料,分析并比较了不同品种番茄和水稻种子中内生细菌的菌群结构。16S rRNA基因PCR-RFLP分析显示,从红樱桃、粉美人、黄天使和绿珍珠四个番茄品种种子中分离得到的84株内生细菌分别隶属于芽孢杆菌属(Bacillus)5个不同的种B. altitudinis、B. amyloliquefaciens、B. atrophaeus、B. pumilus和B. subtilis,其中,B. subtilis和B. amyloliquefaciens是共有的优势种；而分离自郑稻18号、徐稻6号、绥粳4号和上育397四个水稻品种种子的48株内生细菌则分别隶属于γ-变形菌门、β-变形菌门、放线菌门和厚壁菌门的10个属,γ-变形菌门(Enterobacter、Pantoea、Xanthomonas和Pseudomonas)的菌株为优势菌群,其中,泛菌属(Pantoeα)是共有的优势菌属。固氮、溶磷、分泌生长素(IAA)和嗜铁素以及具有ACC(1-氨基环丙烷-1-羧酸)脱氨酶活性等是植物促生菌所具备的一些特性。从番茄和水稻种子中分离得到的内生细菌几乎都具有潜在的固氮能力,近50%的菌株可以分泌IAA或具有溶磷作用,大多数种子内生菌株同时具备两种或两种以上的促生特性。其中,六株内生菌具有ACC脱氨酶活性,HYT-12-1和NA-397-SYM-1活性较高,ACC脱氨酶活性分别为112.02和131.88nmolα-酮丁酸/(mg·h)。HYT-15-1、LZZ-133和LB-Z-FJ-1菌株产IAA能力较强,分别为5.12、5.49和6.53μg/mL。通过鉴定,HYT-12-1、 HYT-151-1和LZZ-133属于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis), LB-Z-FJ-1属于肠杆菌属(Enterobacter), NA-397-SYM-1属于藤黄短小杆菌(Curtobacterium luteum),这是首次发现短小杆菌属菌株(Curtobacterium)具有ACC脱氨酶活性,并且这五株菌都具有自生固氮能力。两株产ACC脱氨酶菌株HYT-12-1和NA-397-SYM-1以及三株产IAA菌株LB-Z-FJ-1、HYT-151-1和LZZ-133在番茄、油菜、萝卜和水稻等植株的根、茎、叶中都能较好的定殖,同时对植物幼苗的生长具有不同程度的促进作用,幼苗根和茎的长度、重量、叶绿素含量、根系活力及氮、磷等元素含量都有显著提高,在番茄植株中,属于种子内生优势菌属Bacillus的HYT-12-1和LZZ-133菌株的促生效果更为显著。同时,这五株促生内生菌浸种处理番茄种子,可有效提高番茄幼苗对番茄灰霉病原菌Botrytis cinerea Pers的抗病防御能力,引起植株产生诱导系统抗性反应(induced systemic resistance, ISR)。不同菌株诱导植物ISR反应时参与的信号转导途径可能不同,内生促生枯草芽孢杆菌(B. subtilis)菌株HYT-12-1、HYT-151-1和LZZ-133可能通过激活JA信号转导途径引起番茄幼苗的ISR反应,C. lutuem NA-397-SYM-1和Enterobacter sp. LB-Z-FJ-1诱导番茄幼苗ISR反应则可能同时与SA和JA信号转导途径有关。综上所述,本研究表明,植物种子内生细菌菌群结构具有丰富的多样性,种子内生菌株对番茄等植株表现出明显的促生功能,并可增强番茄幼苗的抗病性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-13
英文缩写表  13-15
第一章 绪论  15-31
  1.1 植物内生菌概述  15-18
    1.1.1 植物内生菌概念  15
    1.1.2 植物内生菌的分布  15-17
    1.1.3 植物内生菌的来源  17-18
  1.2 植物内生细菌的多样性研究  18-24
    1.2.1 传统分离培养方法  18-22
    1.2.2 非培养方法  22-24
  1.3 植物内生细菌的生物学作用  24-29
    1.3.1 固氮作用  24-25
    1.3.2 促进植物生长  25-26
    1.3.3 增强植物抗性  26-27
    1.3.4 促进植物修复  27-28
    1.3.5 生防作用  28-29
  1.4 研究目的和意义  29-31
第二章 番茄和水稻种子可培养内生细菌的分离鉴定及多样性分析  31-61
  2.1 材料与方法  31-38
    2.1.1 材料  31
    2.1.2 主要仪器设备  31-32
    2.1.3 主要培养基及试剂  32-35
    2.1.4 方法  35-38
  2.2 结果与分析  38-58
    2.2.1 番茄和水稻种子可培养内生细菌的筛选结果  38
    2.2.2 番茄种子可培养内生细菌遗传多样性分析  38-43
    2.2.3 水稻种子可培养内生细菌遗传多样性分析  43-48
    2.2.4 番茄种子可培养内生细菌促生功能多样性分析  48-54
    2.2.5 水稻种子可培养内生细菌促生功能多样性分析  54-58
  2.3 讨论  58-60
  2.4 本章小结  60-61
第三章 产ACC脱氨酶内生细菌促生功能研究  61-80
  3.1 材料与方法  61-67
    3.1.1 实验材料  61
    3.1.2 主要仪器设备  61-62
    3.1.3 主要培养基及试剂  62-63
    3.1.4 方法  63-67
  3.2 结果与分析  67-78
    3.2.1 产ACC脱氨酶内生菌株生理生化特性  67-69
    3.2.2 产ACC脱氨酶菌株的系统发育地位  69-71
    3.2.3 产ACC脱氨酶内生菌株固氮能力的检测  71
    3.2.4 产ACC脱氨酶抗性菌株的筛选结果  71
    3.2.5 产ACC脱氨酶内生菌在不同植物中的定殖  71-72
    3.2.6 不同处理方式对产ACC脱氨酶内生菌在番茄幼苗中定殖的影响  72-73
    3.2.7 限菌条件下产ACC脱氨酶内生菌浸种对种子萌发后幼苗生长的影响  73-75
    3.2.8 非限菌条件下产ACC脱氨酶内生菌对植物幼苗生长的影响  75-78
  3.3 讨论  78-79
  3.4 本章小结  79-80
第四章 产IAA内生细菌促生功能研究  80-99
  4.1 材料与方法  80-83
    4.1.1 实验材料  80
    4.1.2 主要仪器设备  80-81
    4.1.3 主要培养基及试剂  81
    4.1.4 方法  81-83
  4.2 结果与分析  83-96
    4.2.1 产IAA内生菌株生理生化特性  83-85
    4.2.2 产IAA内生菌的系统发育地位  85-87
    4.2.3 产IAA内生菌株固氮能力的检测  87
    4.2.4 不同浓度色氨酸对菌株产IAA的影响  87-88
    4.2.5 产IAA抗性菌株的筛选结果  88-89
    4.2.6 产IAA内生菌在不同植物中的定殖  89-90
    4.2.7 不同处理方式对产IAA内生菌在番茄幼苗中定殖的影响  90-91
    4.2.8 限菌条件下产IAA内生菌浸种对种子萌发后幼苗生长的影响  91-93
    4.2.9 非限菌条件下产IAA内生菌对植物幼苗生长的影响  93-96
  4.3 讨论  96-97
  4.4 本章小结  97-99
第五章 内生促生菌对番茄幼苗抗病性的影响  99-118
  5.1 材料与方法  99-104
    5.1.1 试验材料  99
    5.1.2 主要仪器设备  99-100
    5.1.3 培养基  100
    5.1.4 方法  100-104
  5.2 结果与分析  104-114
    5.2.1 内生促生菌对病原真菌的抑制效果  104-106
    5.2.2 不同菌株处理对番茄叶片抗病性的影响  106-107
    5.2.3 不同菌株处理对水杨酸信号转导途径的影响  107-111
    5.2.4 不同菌株处理对茉莉酸信号转导途径的影响  111-114
  5.3 讨论  114-116
  5.4 本章小结  116-118
第六章 结论与展望  118-121
  6.1 结论  118-119
    6.1.1 番茄和水稻种子内生细菌具有较丰富的遗传多样性以及功能多样性,不同品种种子之间存在共有菌群  118
    6.1.2 产ACC脱氨酶种子内生菌分别为枯草芽孢杆菌和藤黄短小杆菌,在不同植株中都具有良好的定殖能力,并且对植物幼苗有显著的促生作用  118
    6.1.3 产LAA种子内生菌分别为枯草芽孢杆菌和肠杆菌,在不同植株中都具有良好的定殖能力,并且对植物幼苗有显著的促生作用  118-119
    6.1.4 内生促生菌株浸种处理可以有效提高番茄幼苗抗病能力,不同菌株激活的诱导抗病信号转导途径可能不同  119
  6.2 创新点  119-120
  6.3 展望  120-121
参考文献  121-139
致谢  139-140
个人简介  140

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 蔬菜园艺 > 茄果类 > 番茄（西红柿）
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