Identifizierung des endophytischen Bakteriums BN7 in Boju und Untersuchung seiner biokontrollierenden und wachstumsfördernden Funktionen
Endophytische Pflanzenbakterien bezeichnen eine Gruppe von Mikroorganismen, die in einem bestimmten Stadium oder während der gesamten Lebenszeit in gesunden Pflanzengeweben oder -zellen leben und keine offensichtlichen Krankheitssymptome beim Wirt verursachen. Der gesamte Wachstumsprozess von Pflanzen ist der Lebensprozess der Wirtspflanze und der endophytischen Gemeinschaft. Endophyten gehen komplexe ökologische Beziehungen mit den Wirtspflanzen und den sie umgebenden Lebensräumen ein. Endophytische Bakterien können Stoffwechselprodukte produzieren, die denen der Wirtspflanze ähneln und die Pflanzen mit der Fähigkeit ausstatten, biotischen und abiotischen Belastungen zu widerstehen. Während der langfristigen Interaktion zwischen endophytischen Bakterien und Pflanzen weisen endophytische Bakterien die Eigenschaft auf, die Zersetzung der Wirtspflanze und die Aufnahme von Mineralelementen wie Phosphor und Kalium zu fördern. Das Screening multifunktionaler Bakterienstämme mit antagonistischer Wirkung auf Pflanzenpathogene sowie der Fähigkeit, Phosphor und Kalium zu hydrolysieren und Dehnung zu erzeugen, birgt ein großes Potenzial für die Anwendung in der Landwirtschaft.

Chrysanthemen wirken hitzelösend, hitzeentlastend, antioxidativ, antibakteriell, entzündungshemmend, gewichtsreduzierend und lindern Krankheiten, die mit harnsäurehaltigem Blut zusammenhängen. Als eine der vier wichtigsten medizinischen Chrysanthemen hat unsere Forschungsgruppe vorläufige Studien über ihre endophytischen Pilze durchgeführt. In diesem Experiment wurden die antibakteriellen, phosphatlösenden, kaliumlösenden, wachstumsfördernden, zelluloseabbauenden und antioxidativen Aktivitäten des endophytischen Bakteriums BN7 in Chrysanthemum morifolium untersucht und vorläufig identifiziert, wodurch die Grundlage für die Bereicherung der biologischen Kontrollressourcen und die Entwicklung von Biodüngern geschaffen wurde.

In den späten 1970er Jahren entdeckten Dobereiner et al., dass stickstoffbindende Schnecken das Wachstum von Nicht-Leguminosen fördern können. In den späten 1980er Jahren begann das kanadische Unternehmen Philom Bios mit der Produktion und dem Verkauf von phosphatlösenden Bakterien, stickstoffbindenden Bakterien und einer Mischung aus phosphat- und stickstoffbindenden Bakterien, die die Ernteerträge von Kulturen wie Weizen, Raps und Erbsen um 10% bis 15% steigern können. In der Folge wurden endophytische Bakterien in Pflanzen allmählich zu einem heißen Forschungsthema sowohl im Inland als auch international. Im Jahr 2009 untersuchten Cheng et al. ein endophytisches Bakterium PCE45 aus dem Huazhong-Gebäude, das ein antibakterielles Peptid PCP-1 produzierte, das eine hemmende Wirkung auf verschiedene Krankheitserreger wie den Maiswurzelbohrer und den Reisblastpilz (Pyricularia oryzae) Cav hatte. Im Jahr 2010 isolierten Bressan et al. sechs endophytische Bacillus-Arten, die in der Lage waren, Chitinase aus Maispflanzengeweben zu produzieren, und die alle eine hemmende Wirkung auf Fusarium graminearum zeigten. Im Jahr 2015 untersuchten Zhao et al. 36 phosphorsolubilisierende endophytische Bakterien aus Sojaknollen, von denen der Stamm DD291 einen löslichen Phosphorgehalt von bis zu 452 mg/L in der Ethanollösung aufwies, und einige phosphorsolubilisierende Stämme hatten eine wachstumsfördernde Wirkung auf Sojabohnen. Im Jahr 2015 fanden Kang et al. heraus, dass die endophytischen Bakterien ASR16 und ALR33 in Luzerne Pflanzenwachstumshormone und Siderophore mit phosphorsolubilisierender Aktivität produzieren können und eine signifikante wachstumsfördernde Wirkung auf Luzerne haben. Im Jahr 2018 isolierten Gao et al. 57 endophytische Bakterien aus Wildreis in Niwala, von denen 44 endophytische stickstofffixierende Bakterien die Fähigkeit hatten, Lignin zu produzieren, und 25 Stämme hatten unterschiedliche Grade der Fähigkeit zur Kaliumsolubilisierung. Im Jahr 2018 isolierten Bai et al. einen endophytischen Bacillus HJ-1 aus wilden Polygonatum sibiricum-Wurzeln, der eine signifikante antibakterielle Aktivität gegen Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa und Bacillus thuringiensis zeigte.

Derzeit gibt es relativ wenig Forschung über die endophytischen Bakterien von Chrysanthemum morifolium, und es gibt nur wenige Berichte über die Förderung des Wachstums durch endophytische Bakterien von Chrysanthemum morifolium. In dieser Studie zeigte das endophytische Bakterium BN7 von Chrysanthemum morifolium antagonistische Wirkungen gegen sechs Pflanzenpathogene, einschließlich des Mais-Kurvenpilzes CY1, mit der höchsten Hemmungsrate von 68% gegen Weizen Fusarium graminearum FM1. Dieser Stamm hat auch bestimmte Fähigkeiten, Phosphor und Kalium zu hydrolysieren und IAA zu produzieren, mit Konzentrationen von 108,38, 32,03 bzw. 164,39 mg/L. Die Fähigkeit des Stammes BN7, anorganischen Phosphor zu hydrolysieren (68,71 mg/L), ist etwa dreimal so hoch wie die des endophytischen Bacillus subtilis ZS-3 (20,16 mg/L) in Kampferbäumen, was mit der kürzeren Kultivierungszeit des letzteren (24 Stunden) zusammenhängen könnte. Außerdem ist die Fähigkeit des Stammes BN7, lange Hormone zu produzieren, viermal so hoch wie die des Stammes N8 (41,66 mg/L), der von Gao Chen et al. als der Stamm mit der stärksten Fähigkeit zur Produktion langer Hormone ausgewählt wurde. Der Stamm BN7 ist auch in der Lage, Zellulose abzubauen, mit CMCase- und FPase-Enzymaktivitäten von 168,78U/mL bzw. 79,87U/mL am dritten Tag. Darüber hinaus hat er eine Fängeraktivität für freie DPPH-Radikale von bis zu 82,13%, was viel höher ist als die DPPH-Fängerrate des zuvor untersuchten endophytischen Pilzes BJF10 (67,7%). Auf der Grundlage morphologischer Merkmale, physiologischer und biochemischer Experimente sowie der Analyse der 16S rDNA-Sequenz wurde der Stamm BN7 als Bacillus subtilis identifiziert. Bacillus subtilis BN7 ist also ein endophytisches Bakterium mit der Fähigkeit, Pflanzenpathogene zu bekämpfen, Phosphor und Kalium zu hydrolysieren und IAA zu produzieren, und hat das Potenzial, als Biokontroll- und Wachstumsförderer entwickelt zu werden.