现代生命科学进展期末论文-植物内生菌及其次生代谢活性物质多样性.doc

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1、现代生命科学进展期末论文植物内生菌及其次生代谢活性物质多样性摘 要植物内生菌是一种新型的微生物资源， 具有重大的研究意义和潜在的应用价值， 近年来已成为微生物资源研究的热点之一。对植物内生菌多样性及其次生代谢活性物质多样性的研究进展进行了综述。关键词： 植物内生菌； 生物多样性； 抗菌活性物质内生菌是一类在其部分或全部生活史中存活于健康植物组织内部，而不使宿主植物表现出明显感染症状的微生物，它是植物微生态系统的天然组成部分。自1898年从黑麦草的种子中分离出第株内生真菌以来，内生菌的研究已有百余年的历史。研究表明，一些植物组织中存在大量有益的内生菌，这些内生菌与宿主发生关系时，在植物体内能产生

2、多种生物学作用，可以提供植物所需要的营养物质如氮源及一些激素，参与植物的防卫功能，促进植物快速生长，提高植物抗逆境、抗病害、抗动物危害的能力因此，合理利用植物内生菌具有重大的理论意义和实用价值。作者在此对植物内生菌及其次生代谢活性物质多样性的研究进展进行了综述，以期为进一步开发利用植物内生菌及其次生代谢活性物质提供帮助。植物内生菌的多样性植物内生菌是一个多样性的生物类群，种类极其丰富，广泛分布于各种陆生及水生植物中。目前，已从藻类、苔藓类、蕨类、裸子植物和被子植物中分离得到了内生菌，且系统地分布于植物的根、茎 叶、花、果实和种子等器官和组织的细胞或细胞间隙。植物内生菌的多样性主要包括以下三方面

3、：寄主植物种类多样性、内生菌在寄主植物不同部位分布多样性和内生菌自身种类多样性。植物内生菌包括植物内生真菌、内生细菌和内生放线菌。研究表明，多数内生真菌属于子囊孢子类，包括核菌纲、盘菌纲和腔菌纲，其中分布广泛的是半壳霉属、 拟隐孢霉属、 拟茎点霉属和叶点霉属等。内生细菌多为假单胞菌属、肠杆菌属、土壤杆菌属、志贺氏菌属、柠檬酸细菌属、黄色单胞菌属等。绝大多数内生放线菌为链霉菌属、 小双孢菌属、诺卡氏菌属、小单孢菌属、链孢囊菌属等。总体而言，内生菌分布情况取决于宿主植物本身以及内生菌的种类，在宿主植物不同器官的分布存在差异，不同的内生菌占据不同的生态位。同时，内生菌的分布还受到地理位置、气候条件等

4、诸多环境因素的影响。2 植物内生菌生理功能2.1促进植物生长内生菌对植物生长的促进作用主要有三方面：（1） 产生促植物生长物质，如植物生长素、赤霉素以及细胞分裂素等，直接促进植物生长。 （2）内生菌通过促进植物吸收 N、P 等营养元素，或与病原菌竞争营养（如产生铁载体）和空间，或直接产生拮抗物质，从而抑制病原菌，间接促进植物生长。 如假单胞菌属、 芽孢杆菌属等都能产生吲哚乙酸或赤霉素，草生欧文氏菌不仅能产生吲哚乙酸，而且还能产生细胞分裂素，这些物质都能有效促进植物的生长。张集慧等从兰科药用植物中分离出 5 种内生真菌，并从这些真菌发酵液和菌丝体中分别提取出 5 种植物激素，如赤霉素、吲哚乙酸、

5、脱落酸等，它们对兰花的生长发育有较好的促进作用。Li 等从大豆根瘤中分离得到的多种内生菌中发现，几乎所有菌株都产生 IAA，部分可溶解磷矿物。Fernando 等发现，阿根廷花生根瘤中的假单胞菌、根瘤菌及克雷伯菌等内生细菌，在与肠杆菌共生菌株混合接种花生时可以侵入原根瘤， 且增加作物产量。（3）内生菌通过改变根部周围的环境来缓解非生物压力，如分泌胞外多糖来改变土壤结构，从而增加植物根部对环境的适应性，促进植物的生长。 史应武等28发现，从甜菜根部分离的 1 株内生菌能显著增加甜菜鲜重、叶绿素含量及含糖率，有明显的促生、增糖作用。2.2 生物固氮作用豆科植物-根瘤菌共生固氮体系是众所周知的生物固

6、氮的重要形式，而内生菌在非豆科植物体内的固氮作用是 1975年 Dobereiner 等 报 道 甘 蔗 植 株 分 离 得 到 固 氮 螺 菌后才开始引起关注的。目前，内生细菌在非豆科植物体内的固氮作用已成为内生细菌研究中最热点的课题之一。 现已从甘蔗、牧草、禾谷类植物（水稻、玉米、小麦、高梁等）以及棕榈树、块根植物、甘薯等非豆科植物中分离得到多种具有固氮作用的内生细菌。 冯永君等研究表明，很多植物的内生细菌能利用植物产生的多余能量从空气中吸收氮气， 并将其固定为化合态氮发挥固氮作用，且不形成特化结构，几乎可以在宿主植物的各种营养器官内发挥固氮作用。2.3与植物联合修复重金属污染、有毒污染物

7、内生菌-超富集植物是一种互惠共生关系。 姜敏等研究了 3 种植物内生真菌和根际真菌对重金属的抗性，结果表明重金属富集植物的内生真菌抗性菌株数目高于非富集植物，重金属富集植物内生真菌与其宿主植物富集重金属的能力密切相关。丁建等研究表明，耐重金属的内生菌存在于多种超富集植物中，在植物修复过程中，野生型内生菌或基因工程内生菌的抗性系统能降低重金属植物毒性，促进其迁移金属。耐重金属内生菌还可以通过固氮、溶解矿物元素及产生类植物激素、铁载体和 ACC 脱氨酶等产物促进植物的生长和对重金属的吸收，从而加强植物修复。内生菌可显著提高在铅污染土壤上的油菜等受试植物的生物量和对重金属的吸收总量，显示了植物-内生

8、菌相互作用及其潜在的促进植物修复重金属污染的应用价值。因此，利用微生物和植物联合对重金属污染土壤进行修复是提高生物修复效果的有效措施。3植物内生菌次生代谢活性物质的多样性1993年， 美国蒙大拿州立大学从短叶红豆杉的韧皮部分离到株产新型抗癌物质紫杉醇的内生真菌，从而启发了人们可以从植物内生菌寻找植物产生的相同或相似的活性化合物。据不完全统计，近年来至少从植物内生菌中发现了几十种具有抗菌活性的次生代谢物质，主要有萜类、生物碱类、芳香类、肽类等化合物，具有较强的抑菌、杀菌活性。3.1抗肿瘤活性物质紫杉醇紫杉醇是一种具有紫杉烷骨架的二萜类化合物，对卵巢癌、乳腺癌、肺癌、食道癌 前列腺癌以及直肠癌等均

9、有疗效，是目前从植物中发现的最重要的抗癌活性物质之一。现已发现红豆杉属中的许多种如短叶红豆杉、云南红豆杉南方红豆杉等植物内生菌都能产生紫杉醇。此外，许多植物分离出的某些内生真菌也能产紫杉醇，如从落羽松、榧树、银杏以及松树中均分离到能产紫杉醇的内生菌。尽管目前发现的产紫杉醇的内生真菌种类较多，但在人工培养中， 内生真菌产紫杉醇的量是很低的， 每升培养基中仅达到微克甚至更低的水平，这也是通过微生物发酵途径生产紫杉醇的主要限制因素。3.2抗菌活性物质研究发现， 一些来源于植物内生真菌、 内生放线菌和内生细菌的天然产物不仅对病原微生物有抑制和杀灭作用，还对其它的细菌、真菌、病毒和一些原生生物有抑制作用

10、。其中包括多肽类、生物碱类、萜类。4、 讨论与展望植物内生菌具有多种生物学功能，能产生多种次生代谢活性物质，这些活性物质包括多肽、萜类等，其产生菌也不仅仅局限于内生真菌， 内生放线菌和内生细菌也偶有出现，充分说明了植物内生菌及其次生代谢活性物质的多样性。特别是在寻找新的天然药物以及防治植物病虫害的药物方面，植物内生菌将是一个新的资源库，在农业、医药、食品工业等领域具有潜在的应用价值。5、 致谢 感谢老师为我们提供这样学习的平台，虽然我们学习不同的专业，但是却可以了解生命科学前沿的知识，我感到非常幸运，谢谢！参考文献1 黎万奎， 胡之璧 内生菌与天然药物 中国天然药物，2005，（ ） 2鲍敏,

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