滇重楼根茎内生细菌生物多样性研究

The further improvement of artificial cultivation of Paris polyphylla var. yunnanensis is the only route for its industrial development. Besides the optimization of germplasm resources and field management, the endophyte resources is of great advantage in the sustainable utilization of Paris polyphylla var. yunnanensis. The objective of this project is to exploit the bacterial community structure in the rhizome of Paris polyphylla var. yunnanensis. By using selective pure culture and high-throughput sequencing strategies, we will analyze and exploit the endophytic resources of Paris polyphylla var. yunnanensis. Based on the comparisons of the bacterial community structure differences among different producing areas, and between different quality (types and content of steroidal saponins), the rules of microorganisms played in the development of Paris polyphylla var. yunnanensis will be revealled. This project will promote our understanding about the biodiversity and functions of endophytes, and will provide more endophytic resources referring to Paris polyphylla var. yunanensis. Remarkablely, it will provide more theoretical guidence for the optimization of artificial cultivation.

进一步完善滇重楼人工栽培技术是其产业化发展的必由之路。除了优化种质资源、科学的田间管理之外，深入挖掘内生微生物资源也势必对滇重楼的可持续利用大有裨益。本项目围绕滇重楼根茎内生细菌的多样性这一基本科学问题，通过选择性分离培养技术和高通量测序技术两种方法策略，对滇重楼内生细菌资源进行全面的分析和挖掘。试图通过比较分析不同区域滇重楼根茎和根际细菌的群落结构、不同品质 (甾体皂苷的种类与含量) 滇重楼根茎内生细菌群落结构的差异，深入了解微生物在滇重楼生长过程中所发挥的作用。本项目的开展有助于全面认知滇重楼根茎内生细菌的物种多样性，为积累与滇重楼有关的内生菌资源打下基础，更为人工栽培技术的优化提供理论指导。

本项目针对滇重楼根茎内生细菌的多样性这一基本科学问题，通过选择性分离培养技术和高通量测序技术两种方法策略，对滇重楼内生细菌资源进行全面的分析和挖掘。. 首先通过高通量测序技术，对云南省4个地区的滇重楼根茎内生及根际土壤环境细菌进行了生物多样性及群落功能的比较分析。两者中均蕴藏丰富的细菌类群，主要分布于放线菌门、厚壁菌门和变形杆菌门，但根际土壤的细菌类群多样性更高。细菌群落结构两者存在差异，在目级分类水平上，优势类群有异同、且有的类群在相对丰度上差异显著。通过对群落功能的预测和比较发现，根际土壤与根茎内生环境的群落功能也存在显著差异。此外，在对不同样点进行分析后发现，中甸样点根茎内生样本的细菌多样性较其他样点不同，但群落功能无明显差异，表明中甸样点根茎内生样本中的主要优势功能类群与其它样本一致。. 在随后的纯培养研究中，通过7种分离培养基的分离培养，共获得并鉴定云南6个地区滇重楼根茎内生细菌289株。相比免培养研究中检测到的优势细菌类群分布于3个门，18个目，83个属，纯培养分离到的菌株分布于同样的3个门，并分属于5个纲、14个目、25个科、42个属，其中包括 22个潜在的新分类单元；在每个样点中都分离到不同于其它样点的属一级类群。对5个潜在新分类单元的菌株进行多相分类研究，确定了它们的分类地位。此外，在3株菌的发酵产物中检测到甾体皂苷类化合物。. 对这6个地区的滇重楼根茎中重楼皂苷含量的分析表明，不同样点滇重楼根茎中重楼皂苷的含量存在差异，而来源于中甸的滇重楼根茎中重楼皂苷的含量最高。利用免培养数据与重楼皂苷含量进行相关性分析后发现，Bacillus、Enterobacter和Pseudomonas与重楼皂苷的含量具有一定相关性。. 本项目的研究结果有助于理解根际土壤微生物菌群与滇重楼内生菌群之间的关系、全面认知滇重楼根茎内生细菌的物种多样性，并为积累与滇重楼有关的内生菌资源打下基础。同时通过分离纯培养获得一批与滇重楼相关的内生细菌资源，为后期菌种资源开发提供宝贵的材料。