滇南美登木内生放线菌多样性及生物活性初步研究

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本研究以西双版纳热带雨林药用植物滇南美登木为研究材料,采用构建16SrRNA基因克隆文库的免培养方法,结合纯培养分离方法研究了该植物根、茎、叶内生放线菌的多样性,通过多相分类研究获得了该植物内生放线菌的新菌种资源,并对分离菌株抗菌活性、细胞毒活性、酶活性进行评价,为药用植物内生放线菌资源的开发和利用提供依据。   通过改进的酶解.差速离心方法,以CTAB法提取了植物基因组总DNA,采用S-C-Act-0235-a-S-20/S-C-Act-0878-a-A-19引物扩增放线菌16S rRNA基因片段,成功构建了滇南美登木根、茎、叶内生放线菌16S rRNA基因克隆文库,结果检测到一大批未培养的内生放线菌,其多样性十分丰富。根中的210个克隆归属于36个OTUs,分布于放线菌亚纲的7个亚目、12个科、17个属以及酸微菌亚纲的酸微菌属,优势类群为酸微菌亚纲的未培养类群(30.9%)与拟无枝菌酸菌属的克隆(15.2%);茎中的240个克隆归属于33个OTUs,分布于放线菌亚纲的7个亚目、14个科、21个属,其中短状杆菌属的出现频率最高,为33.3%(80个克隆),其次为短链游动菌属(32个克隆,13.3%)、微杆菌属(19个克隆,7.92%)、类诺卡氏菌属(18个克隆,7.5%);叶中的215个克隆归属于35个OTUs,分布于放线菌亚纲的8个亚目、13个科、18个属,出现频率最高的是未培养类群(35个克隆,16.3%),其次是链霉菌属(30个克隆,13.95%)、放线链孢菌属(22个克隆,10.2%)、小月菌属(18个克隆,8.4%)。链霉菌属、微杆菌属、类诺卡氏菌属、分枝杆菌属4个属以及未培养类群是该植物根、茎、叶中都共同存在的,分布广泛;而根、茎、叶中各自特有的属分别有9个、6个、7个,说明内生放线菌的分布具有器官特异性。共检测到分布于放线菌亚纲9个亚目、20个科、39个属,酸微菌亚纲的酸微菌属,以及大量未培养的放线菌克隆序列,序列相似性表明该植物中存在着新物种,多态放线菌属、隐孢菌属、刘志恒菌属、酸微菌属、放线链孢菌属、短链游动菌属、鸟氨酸微菌属、乔治菌属、萨勒河菌属、栖白蚁菌属与大理石雕菌属共11个属的放线菌为我们首次研究发现存在于植物内生环境中。   论文还重点研究了该植物内生放线菌的分离方法,发现使用2.5%浓度的硫代硫酸钠处理植物后能够提高内生放线菌的出菌率,首次将酶解-差速离心的植物预处理方法成功运用于内生放线菌的分离,发现以纤维素、木聚糖作为碳源、精氨酸等氨基酸作为氮源的培养基分离效果较好,在此基础上从滇南美登木根、茎、叶中分离获得内生放线菌312株,对菌株测序表明分离到的放线菌包含20个已知属以及1个潜在新属,根、茎、叶中分离频率最高的放线菌都是链霉菌、拟诺卡氏菌、小单孢菌与假诺卡氏菌。多形孢菌属、姜氏菌属、纤维微杆菌属是我们首次研究发现存在于植物内生环境中。   选择8个候选新分类单元的菌株进行了包括形态特征与培养特征观察,生理生化测定、细胞化学组分分析、G+Cmol%、DNA同源性测定和16S rRNA基因序列系统发育分析的多相分类研究,确定了8个菌株的分类地位,菌株YIM61359是小单孢菌科的一个新属,被命名为植物生孢放线菌属(Plantactinospora gen.nov.),YIM61105是野野村氏菌属的一个新种,被命名为抗菌野野村氏菌(Nonomuraea antimicrobica sp.nov.),YIM61095是糖多孢菌属的一个新种,被命名为植物内生糖多孢菌(Sccharopolyspora endophytica sp.nov.),YIM61503是姜氏菌属的一个新种,被命名为白色姜氏菌(Jiangella alba sp.nov.),YIM61331是糖霉菌属的一个新种,被命名为美登木糖霉菌(Glycomyces mayteni sp.nov.),YIM61435是马杜拉放线菌属的一个新种,被命名为黄白马杜拉放线菌(Actinomaduraflavalba sp.nov.),YIM61515是原小单孢菌属的一个新种,被命名为解木聚糖原小单孢菌(Promicromonospora xylanilytica sp.nov.),YIM61452是假诺卡氏菌属的一个新种,被命名为热带假诺卡氏菌(Pseudonocardia tropica sp.nov.)。   对分离菌株进行了活性筛选,结果发现48株内生放线菌具有抗菌活性,31株菌具有抗肾癌细胞(ACHN)株活性,62株菌具有纤维素酶活性、37株菌具有木聚糖酶活性、23株菌具有淀粉酶活性,PCR检测聚酮I、II型合成酶基因阳性菌有4株、1株,非核糖体多肽合成酶基因阳性菌有12株。   本文研究结果表明,免培养与纯培养方法相结合能够更客观地反映植物内生放线菌多样性,同一植物内生放线菌的分布具有器官特异性,西双版纳热带雨林药用植物中蕴藏着丰富的放线菌及新种资源,并存在大量活性菌株,是具有很好开发潜力的新微生物资源。
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