Identifikation og undersøgelse af antibakteriel aktivitet af en antagonistisk endofytisk bakterie HJ-3 i Polygonatum sibiricum
Endofytter er en type organismer, der lever i sundt plantevæv og etablerer et harmonisk symbiotisk forhold til planteværten gennem en lang udviklingsperiode. Forskning har vist, at endofytiske bakterier i planter har et stort potentiale for anvendelse i biologisk bekæmpelse af plantesygdomme. Der er også undersøgelser, der tyder på, at endofytiske bakterier i planter kan producere metabolitter, der er de samme eller ligner værtens, især nogle metabolitter produceret af medicinske endofytiske bakterier, der har gode terapeutiske virkninger på menneskelige sygdomme. De er blevet rapporteret som terapeutiske midler mod sygdomme som kræft, tumorer og bakterie- og svampeinfektioner. For eksempel rapporterede Bos et al., at endofytiske ekstrakter isoleret fra den traditionelle canadiske lægeplante Heraclium maximum har anti-mykobakteriel aktivitet og kan undersøges som naturlige produkter mod kræft; Seo et al. fandt, at endofytiske bakterier i radise har antibakteriel aktivitet mod patogener og kan bruges som biologiske kontrolmidler mod bl.a. menneske- og plantepatogener.

Polygonatum cyrtonema, en plante af Liliaceae-familien, består hovedsageligt af steroide saponiner og Polygonatum-polysaccharider. Den har vigtige farmakologiske virkninger i form af øget immunitet, anti-tumor, hypoglykæmiske og antibakterielle egenskaber. Som medicinsk og spiselig plante er den blevet brugt i vid udstrækning inden for medicin, fødevarer, kosmetik osv. De fleste produkter er dog stadig i den indledende forarbejdningsfase, og der er behov for yderligere forskning i de aktive ingredienser i Polygonatum sibiricum for at udvikle mere dybt forarbejdede Polygonatum sibiricum-produkter. Der er kun få rapporter om endofytiske svampe i Polygonatum sibiricum, for eksempel isolerede Li endofytiske svampe med antibakteriel aktivitet fra Polygonatum sibiricum fra Mount Taishan; Wang isolerede endofytiske svampe fra Zhejiang Polygonatum sibiricum og undersøgte deres antibakterielle metabolitter. Og endofytiske bakterier i planter varierer i deres værtsplanteregioner, vækststadier, vævsplaceringer og typer. Bai, Zhai og andre screenede endofytiske stammer af Bacillus subtilis og Bacillus subtilis fra Anhui Polygonatum sibiricum og gennemførte undersøgelser af antibakteriel aktivitet. I denne undersøgelse blev en anden endofytisk stamme HJ-3 med antagonistiske virkninger isoleret fra Polygonatum sibiricum i Anhui-provinsen. Den blev klassificeret, identificeret, undersøgt for aktivitet og analyseret for metabolitter for at lægge grunden til berigelse af de endofytiske bakterieressourcer i Polygonatum sibiricum og dens udvikling og anvendelse.

Endofytiske bakterier producerer mange bioaktive stoffer med medicinsk værdi under symbiose med deres værter, som har potentiel værdi i forebyggelse og kontrol af menneskelige sygdomme som kræft, antibakterielle stoffer og antioxidanter samt inden for skadedyrsbekæmpelse i landbruget. Der findes mange forskningsrapporter om endofytiske bakterier både herhjemme og internationalt. For eksempel isolerede Halim et al. to endofytiske bakterier, BCA3 og BCA12, fra rødder og blade i rismarker og fandt, at de har en positiv antagonistisk aktivitet mod bakteriel bladskimmel (BLB); Botrytis cinerea er en af de vigtigste svampepatogener efter høst. Chao et al. screenede endofytiske bakterier fra forskellige planter og fandt, at de har biokontrolvirkninger på Botrytis cinerea i tomater; Undersøgelsen af den endofytiske svamp HJ-3, der blev opnået i dette projekt, viste, at den har antagonistiske virkninger på plantepatogene svampe og udviser bredspektret antagonistisk aktivitet. Zhang et al. isolerede en bredspektret antagonistisk bakterie XS-2 fra hvedespirer og fandt, at den har hæmmende virkninger på seks plantepatogener, herunder Fusarium graminearum, patogenet for Fusarium head blight (FHB), og Fusarium oxysporum, patogenet for bomuld. Hæmningszonen er mellem 10-29,58 mm, hvilket gør den til en værdifuld biologisk ressource til udvikling af biokontrolmidler. Den endofytiske bakterie HJ-3 fra denne undersøgelse har den samme hæmmende effekt på plantepatogene svampe som Fusarium graminearum og Fusarium graminearum. Forskellen er, at den endofytiske bakterie ikke blev isoleret fra afgrøder, men fra lægeplanten Polygonatum sibiricum. Forskere har vist, at isolering af endofytiske bakterier fra planter, især nogle lægeplanter, kan hæmme væksten af patogene bakterier og svampe. Det kan skyldes produktionen af metabolitter under den symbiotiske proces mellem endofytiske bakterier og lægeplanter, som har en hæmmende effekt på skadedyr, sygdomme eller patogener. Bai et al. isolerede de endofytiske stammer HJ-1 og HJ-2 fra lægeplanten Polygonatum sibiricum og fandt, at deres fermenteringsprodukter havde gode hæmmende effekter på patogene bakterier som Pseudomonas aeruginosa og Staphylococcus aureus. I denne undersøgelse blev den endofytiske stamme HJ-3 isoleret fra lægeplanten Polygonatum sibiricum, som også viste udbredte antibakterielle virkninger på almindelige patogene bakterier. Denne undersøgelse fokuserede imidlertid på at udforske den antagonistiske effekt af endofytiske bakterier på plantepatogene svampe og derved berige den potentielle anvendelsesværdi af endofytiske bakterier i Polygonatum sibiricum. Eksisterende data indikerer, at screening af endofytiske bakterier fra lægeplanter til produktion af bioaktive forbindelser med medicinsk værdi, især fra endofytiske bakterier fra truede værtsplanter, er blevet en vigtig kilde til bioaktive forbindelser til udvikling af nye lægemidler.

Projektet går ud på at screene en endofytisk stamme HJ-3 fra den autentiske Anhui-medicinske urt Polygonatum sibiricum. Efter foreløbig morfologisk identifikation og 16S rRNA molekylærbiologisk sekventering blev stammen identificeret som Bacillus velezensis. Bacillus thuringiensis anvendes i vid udstrækning inden for industri, landbrug og miljøbeskyttelse på grund af dens bredspektrede antibakterielle aktivitet, fremme af plantevækst og potentiale som biosurfactant. Den kan også bruges som mikrobielt middel i foder og forventes at spille en vigtigere rolle i sundhedssektoren. Men forskellige stammer af den samme art B Velezensis har funktionelle forskelle, så der er behov for yderligere udforskning af B. i naturen Udvikle og udnytte nye funktionelle stammer af velezensis-stammeressourcer. Chi et al. isolerede også Bacillus velezensis-stammen ZJKU-3 fra Polygonatum multiflorum og undersøgte den antagonistiske aktivitet af endofytiske bakterier og deres metabolitter mod Fusarium oxysporum. Den i denne undersøgelse adskilte B. velezensis-stamme HJ-3 har hæmmende virkninger på plantepatogene svampe, herunder Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum og Fusarium oxysporum, ud over Fusarium oxysporum. Det har især en meget betydelig hæmmende effekt på Fusarium oxysporum, efterfulgt af Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum og Fusarium oxysporum. Det kan ses, at den endofytiske bakterie HJ-3, der blev opnået i denne undersøgelse, har bredspektret antagonistisk aktivitet mod almindelige plantepatogene svampe, og dens forskningsresultater har en vis vejledende betydning for den biologiske bekæmpelse af skadedyr og sygdomme i landbruget. Derudover har forskningen vist, at fermenteringsprodukterne fra den endofytiske stamme HJ-3 udviser omfattende antibakterielle virkninger på almindelige bakterier, især på Staphylococcus aureus, som har den mest markante antibakterielle virkning. Staphylococcus aureus er et almindeligt klinisk patogen, og dets antibiotikaresistens er meget almindelig. Derfor er det af stor betydning for forebyggelse og behandling af bakterielle sygdomme at finde effektive antibakterielle lægemidler, især nye typer af antibakterielle lægemidler fra naturlige produkter, og det er også en af metoderne til at løse problemet med bakteriel resistens.

Ovenstående forskning viser, at den endofytiske stamme HJ-3, der er udvalgt fra den traditionelle kinesiske medicin Huangjing, har en betydelig antagonistisk effekt på forskellige plantepatogene svampe, og dens gæringsprodukter kan hæmme væksten af almindelige bakterier som Escherichia coli. Ved hjælp af UPLC-MS/MS blev 5,5'-methylenbis (2-tert-butyl-4-methylphenol) phenolforbindelser påvist i fermenteringsprodukterne fra endofytiske bakterier, og der blev fundet tre forbindelser i samme serie. De data, der er opnået i denne undersøgelse, vil danne grundlag for yderligere udforskning af de aktive ingredienser i fermenteringsprodukterne fra Polygonatum sibiricum endofytter og give et grundlag for den udbredte anvendelse af planteendofytiske lægemidler.