新疆特色药用植物甘草内生细菌多样性形成机制及其应用潜力

Glycyrrhiza is one of the main medicinal plant resources in Xinjiang, which have the characteristics of large distribution and high medicinal value. Licorice have the important significance to the economic development of Xinjiang. Diversity of endophytic bacteria can promote growth and improve resistance on licorice production. This study take the characteristic medicinal plant of Xinjiang- - Glycyrrhiza species as materials, with its endophytic bacteria as object, with the traditional and modern molecular biological techniques as methods, to study the diversity of endophytic bacteria. The aim is to reveal the dominant populations of the endophytic bacteria isolated from Glycyrrhiza species in Xinjiang, and the relationship among the diversity of endophytic bacteria, the ecological environment and the host plants, to find out the formation mechanism of diversity. Based on these researches, to study the biological nitrogen fixation, biological regulation, promote growth, improve resistance and other property of endophytic bacteria, which can provide a theoretical basis to the good quality and efficient production of the licorice in Xinjiang. With the completion of the project, a number of functional strains of potential application prospects can be obtained for the licorice production, to combine the best matching of the excellent plant growth promoting property of endophytic bacteria and the ecological environment together with the licorice production, to form a system of endophytic bacteria-Glycyrrhiza plants of efficient growth and soil and water conservation in arid and semi-arid desert region of Xinjiang.

甘草是新疆分布量大、药用价值高的主要药用植物资源之一，对新疆经济的发展具有重要意义。多样化的内生细菌资源对甘草生产具有促进生长和提高抗逆性的作用。本研究以新疆特色药用植物甘草为材料，以其内生细菌为研究对象，利用传统和现代分子生物学技术，研究内生细菌资源多样性，从理论上揭示新疆甘草植物内生细菌的优势种群及内生细菌的多样性与生态环境及宿主植物的相关性，明确多样性形成机制；并在此基础上，研究甘草内生细菌的生物固氮、生物调节、促进生长和提高抗逆性等特性，为本地区甘草的优质高效生产提供理论依据。项目的完成可以获得一批甘草生产中具有潜在应用前景的功能菌株，将内生细菌促进植物生长的优良特性及其与生态环境的最佳匹配与甘草生产结合起来，形成在新疆干旱半干旱荒漠区高效生长、保持水土的内生细菌-甘草植物体系。

本文以甘草为研究材料，运用传统的分离培养方法并结合分子生物学技术，对分离自新疆甘草的内生菌进行多样性和促生属性研究。本研究从甘草植物中共分离得到 419 株内生菌，根据菌落颜色、形态、大小等特征初步去重复后获得132株菌，继而应用分子生物学方法对这132株菌株进行16S rRNA基因序列分析，结果表明这些内生菌与已知菌的16S rRNA基因序列相似性较高，分别归属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)的18个属的34个种，其中优势种群为芽孢杆菌属（Bacillus sp.）。多样性研究结果发现，甘草根、茎、叶部位的内生菌菌落数和种群数量均有差异，根部的内生菌种类和数量均比叶、茎部丰富；来自新源、巩留、特克斯三地甘草的内生菌菌落数、种群数和优势种也存在差异。从所有菌株中选择100株菌进行了促生属性研究，结果表明，甘草内生菌中63%的菌株具有产蛋白酶能力，大多数属于芽孢杆菌属，产纤维素酶和产脂肪酶能力分别占总菌数的38%和46%，但仅有8%的菌株能产生IAA。具有固氮能力的菌株为74%，具有溶磷能力的为9%，具有产铁载体和解钾能力的菌株均为21%。促生属性研究结果表明，甘草内生菌中存在具有产IAA，铁载体，蛋白酶，纤维素酶，脂肪酶，及固氮和解磷解钾的多种属性的潜在功能菌株，根据结果筛选出了至少具有两种促生功能的菌株12株，为本地区甘草的优质高效生产提供了理论依据。项目的完成获得了一批甘草生产中具有潜在应用前景的功能菌株，为本地区甘草的优质高效生产提供了理论依据，并为新疆特色药用植物甘草内生细菌资源的研究，保护与利用奠定了良好的基础。