浙贝母根际微生物与内生菌的群落结构特征及其与生物碱合成的关系研究

环境微生物如根际微生物和内生菌在药材道地性形成中扮演着十分重要的角色，而目前浙贝母道地性形成的微生物作用机制尚不清楚。浙贝为"浙八味"之一，其有效成分主要是生物碱。我们的前期研究发现，不同产区浙贝的根际细菌多样性及生物碱含量均存在差异，生物碱含量与细菌多样性呈正比，初步推断根际微生物与浙贝生物碱合成密切相关。因此，本课题以道地产区浙江宁波鄞州、非道地产区浙江磐安以及江苏南通三个浙贝母的主产区为代表，利用PCR-凝胶梯度电泳及454焦磷酸测序等现代生物技术，结合红外光谱、气相/高效液相-质谱及核磁共振等手段，从分子微生态学角度研究浙贝母根际微生物、内生菌群落多样性特征及其与生物碱合成的关系，阐明环境微生物在浙贝母生物碱合成中的作用机制。同时，分离筛选与生物碱合成相关的特异菌群，通过调控根际有益微生物及内生菌的群落结构与数量，为指导浙贝母的生产实践提供科学依据，最终实现浙贝的优质高产。

根际微生物和内生真菌在药材道地性形成中扮演着十分重要的角色，然而它们在浙贝母生物碱合成及道地性形成中的作用机制目前不清楚。我们的研究发现：（1）浙贝母的根际细菌主要由变形菌、酸杆菌、放线菌、厚壁菌、拟杆菌和绿弯菌等组成，根际真菌主要由子囊菌、接合菌、担子菌、壶菌等组成。种源和产地实验发现本地种的真菌多样性高于外地种，每个种源根际均有特异性真菌，说明根际微生物多样性及组成是由浙贝种源和产区的土壤类型共同决定，而这些微生物通过与土壤-根际微生态系统的互作，反过来会进一步影响浙贝母的生长。（2）不同生长发育期根际真菌多样性动态检测结果表明，光黑壳属和毛壳菌属分别为苗期和花期的绝对优势属；Paraconiothyrium为收获期的绝对优势属。镰刀菌属、被孢霉属、肉盘菌属均表现出随浙贝母的生长先降低后增加。随着浙贝母的生长，细菌丰度及多样性指数均呈下降趋势；有些细菌数量会逐渐减少，尤其 Nitrosomonadaceae-uncultured、Gemmatimonadaceae-uncultured及 Methylocystaceae-uncultured 3个属，说明它们可能与生物碱合成密切相关。相反，杆菌属（Bacillus）和黄杆菌属（Flavobacterium）会随着浙贝母的生长种类大大增加，说明可能对浙贝母的鳞茎生长非常重要。（3）浙贝母总生物碱含量及单体生物碱含量均随着浙贝母的生长逐渐降低，与细菌丰度指数呈显著正相关，再次证实根际细菌与生物碱含量密切相关。（4）气质联用检测浙贝母根系主要包括10种根系分泌物，分别属于酚、醇、醌、酯、芳香烃类及其衍生物. 不同种源的浙贝母根泌物组成成分及含量差异很大，宁波种源的根泌物中含有大量的苯并荧蒽和苯并芘环境污染物，南通种源根泌物中则含有大量的醇类，推测这些差异可能是导致南通种源浙贝母在种植到宁波产量高于本地种浙贝母的原因。不同器官中内生细菌和真菌的多样性及组成均存在差异，但地下鳞茎和地上茎差异不大；真菌的器官差异不如细菌明显。浙贝内生菌的分布跟其它植物明显不同，其菌群组成主要取决于浙贝宿主植物本身。其中侧齿霉属由于可能会促进生物碱的合成值得进一步研究。利用传统方法初步筛选到一菌株Aspergillus sp.BJ7，初步证实Aspergillus sp.BJ7具产生物碱的能力。