{"id":3697,"date":"2024-08-03T07:25:17","date_gmt":"2024-08-03T07:25:17","guid":{"rendered":"https:\/\/longchangextracts.com\/?p=3697"},"modified":"2024-08-03T07:25:17","modified_gmt":"2024-08-03T07:25:17","slug":"qianghuo-seeds","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/longchangextracts.com\/de\/qianghuo-seeds\/","title":{"rendered":"Analyse der Zusammensetzung und der Unterschiede der endophytischen Bakteriengemeinschaften in verschiedenen Ruhephasen von Qianghuo-Samen"},"content":{"rendered":"

Analyse der Zusammensetzung und der Unterschiede der endophytischen Bakteriengemeinschaften in verschiedenen Ruhephasen von Qianghuo-Samen
\nNotopterygium incisum Ting ex H. T. Chang ist eine Pflanzenart aus der Familie der Doldenbl\u00fctler. Ihre getrockneten Rhizome werden als Medizin verwendet und sind in der traditionellen chinesischen und tibetischen Medizin, die gemeinhin als schwarze Medizin bekannt ist, weit verbreitet. Die Marktnachfrage ist gro\u00df. Gegenw\u00e4rtig stammt Qianghuo haupts\u00e4chlich aus Wildbest\u00e4nden und ist haupts\u00e4chlich in Strauchgrasgebieten in einer H\u00f6he von 3000-4500 m in Sichuan, Gansu, Qinghai und anderen Orten verbreitet. In den letzten Jahren hat die \u00fcberm\u00e4\u00dfige Ausgrabung gro\u00dfe Sch\u00e4den an der \u00f6kologischen Umwelt verursacht, und die wilden Qiang-Lebensressourcen gehen langsam zur Neige. Daher ist eine k\u00fcnstliche Domestizierung und Kultivierung dringend erforderlich.
\nWenn die Samen von Qianghuo reifen und landen, ist die Entwicklung des Embryos unvollst\u00e4ndig, und es gibt oft keinen Embryo oder ein primitives Embryo-Ph\u00e4nomen. Es hat eine doppelte Keimruhe in Bezug auf Morphologie und Physiologie und geh\u00f6rt zu den Samen mit tiefer Keimruhe. Die Keimungsrate von Qianghuo-Samen in nat\u00fcrlicher Umgebung ist extrem niedrig (0,52%). Die derzeitige wirksame Methode zur \u00dcberwindung der Keimruhe von Qianghuo-Samen ist die GA-Methode mit Sandlagerung bei variabler Temperatur. Zun\u00e4chst wird die morphologische Keimruhe durch eine Sandlagerung bei warmen Temperaturen aufgehoben, und dann ist eine Sandlagerung bei niedrigen Temperaturen erforderlich, um die physiologische Keimruhe aufzuheben, bevor die Samen keimf\u00e4hig sind. Die Dauer der Saatgutbehandlung kann mehr als 8 Monate betragen. Bei Anwendung dieser Methode zur Behandlung von Qianghuo-Saatgut liegt die h\u00f6chste Keimrate bei 21,2%. Dar\u00fcber hinaus betr\u00e4gt der Wachstumszyklus von Qianghuo-Heilkr\u00e4utern \u00fcber 4 Jahre, und aufgrund des langen Investitionszyklus und der langsamen Wirksamkeit ist die Entwicklung des k\u00fcnstlichen Anbaus sehr langsam. Gegenw\u00e4rtig ist nur ein sporadischer Anbau m\u00f6glich, der den Anforderungen einer nachhaltigen Entwicklung des Qianghuo-Marktes nicht gerecht wird. Die Technologie zur manuellen Aufhebung der Keimruhe von Qianghuo-Saatgut hat in den letzten zehn Jahren keine bahnbrechenden Fortschritte gemacht, was eines der Hauptprobleme ist, die den gro\u00dffl\u00e4chigen Anbau von Qianghuo behindern.
\nEndophytische Bakterien in Pflanzen beziehen sich auf Pilze oder Bakterien, die in verschiedenen Geweben und Organen gesunder Pflanzen in bestimmten oder allen Phasen ihres Lebenszyklus leben. Sie gehen mit der Wirtspflanze eine komplexe und spezielle wechselseitige Beziehung ein und f\u00f6rdern die Zellteilung, die Wurzelentwicklung und das Wachstum der Keimlinge, indem sie den Stoffwechsel von Auxin und Mitogenen in der Pflanze steigern. Die Keimruhe wird durch das Gleichgewicht zwischen Gibberellin-Wachstumsf\u00f6rderern und Abscisins\u00e4ure-Wachstumshemmern gesteuert. Die Forschung hat herausgefunden, dass endophytische Bakterien die Samenruhe regulieren k\u00f6nnen, indem sie die Synthese endogener Hormone in Pflanzen regulieren oder induzieren, was eine theoretische Grundlage f\u00fcr die Erforschung endophytischer Bakterienressourcen mit wachstumsf\u00f6rdernden Funktionen in Samen darstellt. Pu Fengya et al. fanden heraus, dass endophytische Bakterien in Hiobstr\u00e4nen die Keimungsrate von Hiobstr\u00e4nen, Reis- und Weizensamen erh\u00f6hen und das Wachstum von S\u00e4mlingen durch die Anregung des Wurzelwachstums f\u00f6rdern k\u00f6nnen. Lei Ruifeng entdeckte, dass endophytische Bakterien in den Samen der Silbersandheuschrecke die Keimung der Samen f\u00f6rdern, indem sie den Samenstoffwechsel regulieren. Xiang Yiqing und andere fanden heraus, dass endophytische Bakterien in Huanglian-Samen die Keimungsrate von Huanglian-Samen erheblich verbessern k\u00f6nnen. Die endophytischen Bakterien von Sichuan-Pfeffer (Capsicum annuum), Reis (Oryza sativa L.) und Dendrobium catenatum f\u00f6rdern direkt das Wachstum und die Entwicklung der Wirtspflanzen, indem sie endogene Hormone wie Auxin, Abscisins\u00e4ure, Cytokinin, Gibberellins\u00e4ure usw. aussch\u00fctten. Die endophytischen Bakterien, die aus den Samen von Achnatherum inebrians, Dendrobium nobile und Lolium rigidum isoliert wurden, sowie die endophytischen Bakterien, die aus den Wurzeln von Polygonatum multiflorum L. isoliert wurden, regulieren die Keimruhe der Samen, indem sie endogene Hormone wie Cytokinin absondern, wodurch sich ihre Keimungs- und \u00dcberlebensraten deutlich verbessern. K\u00f6nnen die endophytischen Bakterien in Qianghuo-Samen jedoch die Aufhebung der Keimruhe f\u00f6rdern, indem sie das Wachstum des Embryos beg\u00fcnstigen? Ausgehend davon werden in diesem Experiment Qianghuo-Samen als Forschungsobjekt verwendet und die kulturfreie Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologie Illumina MiSeq eingesetzt, um die Zusammensetzung und die Unterschiede der endophytischen Bakteriengemeinschaften in verschiedenen Ruhezust\u00e4nden von Qianghuo-Samen zu untersuchen. Dies bietet eine theoretische Grundlage f\u00fcr weitere Forschungen \u00fcber den Einsatz von Mikroorganismen zur Aufhebung der Keimruhe von Qianghuo-Samen und liefert auch wichtige theoretische Hinweise f\u00fcr den Anbau von Pflanzen mit \u00e4hnlichen Keimruheeigenschaften.<\/p>\n

Als wichtiges Fortpflanzungsorgan der Pflanzen kann das Saatgut als Medium f\u00fcr die \u00dcbertragung n\u00fctzlicher Mikroorganismen von der Mutterpflanze auf die n\u00e4chste Generation durch vertikale Vermehrung dienen und so die Keimung der Samen und das Wachstum der S\u00e4mlinge f\u00f6rdern. Endophytische Bakterien in den Samen von Gr\u00e4sern wie Reis und Mais spielen eine wichtige Rolle bei der Keimung der Samen, dem Wachstum und der Entwicklung der S\u00e4mlinge und dem Wachstum der Wirtspflanzen. Die Samen von Dendrobium nobile Lindl. reifen nach und haben kein Endospermgewebe, so dass f\u00fcr die Keimung eine Symbiose mit Mikroorganismen erforderlich ist. Die dominierenden endophytischen Bakterien sind haupts\u00e4chlich Proteobakterien und Cyanobakterien. Diese Studie ergab, dass Qianghuo-Samen drei verschiedene Ruhezust\u00e4nde aufweisen und die Arten der endophytischen Bakteriengemeinschaften auf Phylum-Ebene \u00e4hnlich sind. Die endophytischen Bakterien setzen sich haupts\u00e4chlich aus Proteobakterien, Actinobakterien und Firmicutes zusammen, was mit den vorherrschenden endophytischen Bakterienphyla anderer Pflanzensamen \u00fcbereinstimmt. Im Vergleich zu den Samen von Dendrobium officinale ist die vorherrschende endophytische Bakterienpyla jedoch anders. Die Arten der Pflanzensekrete und die F\u00e4higkeit der Mikroorganismen, Samen zu kolonisieren, zu \u00fcberleben und sich in ihnen auszubreiten, sind unterschiedlich, was zu Unterschieden bei den endophytischen Bakterien in verschiedenen Pflanzensamen f\u00fchrt. Da die endophytischen Bakterien in den Samen aus verschiedenen Pflanzenorganen oder meristematischen Geweben stammen, \u00fcbertragen und kolonisieren sie den Samenembryo und das Endosperm durch Mikrotubuli-Verbindungen oder Gameten und verbreiten sich vertikal. Die Samen der Heilpflanzen Qianghuo und Dendrobium officinale keimen aufgrund ihrer Keimruhe nur schwer. Studien haben jedoch ergeben, dass die vorherrschenden endophytischen Bakteriengruppen der beiden Pflanzen Unterschiede aufweisen, was auf die unterschiedlichen Quellen der endophytischen Bakterien zur\u00fcckzuf\u00fchren sein k\u00f6nnte. Die Samen von Qianghuo ruhen aufgrund der unvollst\u00e4ndigen Embryonalentwicklung, und ihre endophytischen Bakterien stammen haupts\u00e4chlich aus dem Endosperm, w\u00e4hrend die Samen von Dendrobium officinale aufgrund des fehlenden Endosperms ruhen. Ihre endophytischen Bakterien stammen haupts\u00e4chlich aus dem Embryo, so dass es Unterschiede in den Stammtypen zwischen den beiden gibt. Es wird vermutet, dass auch die Qianghuo-Samen mit Mikroorganismen koexistieren m\u00fcssen, um zu keimen. Eine geringe Menge endophytischer Bakterien, die zum Stamm der Bacteroidetes geh\u00f6ren (2,01%), erschien in den Samen von Qianghuo im GSC-Zustand, w\u00e4hrend unbekannte endophytische Pilze, die zum Stamm der Bacteroidetes geh\u00f6ren, in 24,33% und 7,74% der Samen im GSB- bzw. GSC-Zustand erschienen. Diese endophytischen Bakterien k\u00f6nnten eine wichtige Rolle bei der F\u00f6rderung des Wachstums des Samenembryos und der Aufhebung der Keimruhe spielen und werden im Mittelpunkt k\u00fcnftiger Forschungsarbeiten stehen. Endophytische Pilze kommen in den Samen vieler Pflanzen in gro\u00dfer Zahl und Vielfalt vor. Die endophytischen Pilze in Qianghuo-Samen bestehen haupts\u00e4chlich aus Ascomycota und Basidiomycota, was mit den vorherrschenden endophytischen Pilzen in Phaseolus vulgaris L.-Samen und Dendrobium nobile-Samen \u00fcbereinstimmt.<\/p>\n

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\nAuf der Ebene der Gattungen \u00e4ndert sich die Zusammensetzung der endophytischen Bakteriengemeinschaften zwischen GSA und GSB, und die Arten der endophytischen Bakteriengemeinschaften sind zwischen GSB und GSC \u00e4hnlich. Die Analyse der Alpha-Diversit\u00e4t ergab, dass die Vielfalt der endophytischen Bakterien in GSA deutlich geringer war als in GSB und GSC, w\u00e4hrend es keinen signifikanten Unterschied in der Vielfalt der endophytischen Bakterien zwischen GSB und GSC gab. Der Hauptgrund daf\u00fcr k\u00f6nnte sein, dass im GSA-Zustand der Stamm der Proteobakterien mit 97,08% einen absoluten Vorteil hatte und dadurch das Wachstum anderer Bakterien hemmte. Im Gegensatz dazu befanden sich die Samen im GSB- und GSC-Zustand lange Zeit in einer relativ hypoxischen Umgebung, was zu einem relativ geringeren Wettbewerb zwischen den Mikroorganismen und keiner signifikanten hemmenden Wirkung zwischen den Mikroorganismen f\u00fchrte, was zu einem h\u00f6heren Diversit\u00e4tsindex als im GSA-Zustand f\u00fchrte. Es gab keinen signifikanten Unterschied in der Diversit\u00e4t der endophytischen Pilzgemeinschaften w\u00e4hrend des gesamten Prozesses der Freigabe der Samen aus der Dormanz. Die PCoA-Analyse der Beta-Diversit\u00e4t ergab, dass sich die Struktur der Gemeinschaft endophytischer Bakterien vom GSA- zum GSB- und dann zum GSC-Zustand signifikant ver\u00e4nderte, w\u00e4hrend sich die Struktur der Gemeinschaft endophytischer Pilze vom GSA- zum GSB-Zustand nicht signifikant ver\u00e4nderte, bis die physiologische Dormanz der Samen aufgehoben war. Qianghuo-Samen reifen und landen und keimen erst nach einer langfristigen Stratifikationsbehandlung bei warmen und niedrigen Temperaturen. W\u00e4hrend dieses Zeitraums ver\u00e4ndert sich die Struktur der endophytischen Bakteriengemeinschaft in den Samen, was darauf hindeutet, dass dies einer der Haupteinflussfaktoren f\u00fcr die Keimf\u00e4higkeit der Qianghuo-Samen ist, dessen Wirkungsmechanismus weiter erforscht werden muss.
\nDie Rolle der endophytischen Bakterien in Pflanzensamen ist noch nicht gekl\u00e4rt, aber zahlreiche Studien haben gezeigt, dass endophytische Bakterien regulierende Auswirkungen auf Wirtspflanzen und Samen haben. Die endophytischen Bakterien in Weidelgras k\u00f6nnen Cytokinine produzieren und mit von der Pflanze produzierten Pflanzenhormonen interagieren, wodurch die Samenruhe reguliert wird. Endophytische Bakterien in Samen k\u00f6nnen auch das Pflanzenwachstum f\u00f6rdern, indem sie Pflanzenhormone produzieren oder die Aufnahme von Pflanzenn\u00e4hrstoffen, insbesondere Stickstoff und Phosphor, erleichtern. In dieser Studie wurden die charakteristischen Mikroorganismen von GSA, GSB und GSC auf Gattungsebene weiter analysiert. Insgesamt gab es 15 endophytische Bakterien und keine charakteristischen Mikroorganismen in endophytischen Pilzen. Diese Mikroorganismen waren in ihren jeweiligen Dormanzstadien im Vergleich zu anderen Dormanzstadien relativ h\u00e4ufig und k\u00f6nnten eine wichtige Rolle bei der Freisetzung der morphologischen und physiologischen Dormanz von Qiangfu-Samen spielen, was sie zu einer mikrobiellen Schl\u00fcsselpopulation f\u00fcr zuk\u00fcnftige Forschungen macht. Unter ihnen sind die dominierenden Bakteriengattungen im GSA-Status Erwinia und Pseudomonas. Pseudomonas ist am Verderb vieler Fr\u00fcchte und Gem\u00fcse beteiligt, wobei etwa 50% bis 90% der Verderbnisbakterien Pseudomonas sind. Die Pektins\u00e4ure-Lyase und das Pektin-Methylgalacturonat-Enzym, die von Erwinia abgesondert werden, haben eine synergistische Wirkung auf die Erweichung von Pflanzengeweben, die das Pektin in der Pflanzenzellwand abbauen und die Erweichung und den Verderb verursachen k\u00f6nnen. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass frisch geerntete Qiangfu-Samen umgehend in Sand gelagert werden m\u00fcssen, um Verderb zu verhindern und die Keimung der Samen zu beeintr\u00e4chtigen. Huang Zhiyuan et al. stellten fest, dass die relative H\u00e4ufigkeit der Gattung Erwinia in Bambussprossen von Phyllostachys nuda mit steigender Lagertemperatur abnahm. In dieser Studie wurde festgestellt, dass die H\u00e4ufigkeit von frisch geernteten Qiangfu-Samen nach der Behandlung mit warmen Temperaturen (15 \u2103) deutlich abnahm, was mit fr\u00fcheren Forschungsergebnissen \u00fcbereinstimmt. Dies k\u00f6nnte damit zusammenh\u00e4ngen, dass das Endosperm der Samen einer warmen Temperatur- und Sandlagerungsbehandlung unterzogen wurde und die vorherrschenden Bakteriengattungen, die bei der Zersetzung des Endosperms auftraten, eine gro\u00dfe Menge an Energie f\u00fcr die Embryonalentwicklung produzierten, was indirekt ihr Wachstum hemmte. Wenn die Qianghuo-Samen reifen und landen, hat sich der Embryo noch nicht entwickelt und muss bis zu acht Monate lang in warmem Sand gelagert werden, um seine morphologische Dormanz aufzuheben, was mit dem Vorhandensein schwer abbaubarer Keimungshemmer im Endosperm zusammenh\u00e4ngt. Die Gattung der Rotschwimmenden Bakterien besitzt die F\u00e4higkeit zur Denitrifikation und ist ein funktionelles Bakterium, das organische Stoffe und einige schwer biologisch abbaubare stickstoffhaltige Verbindungen abbauen kann. Diese Studie ergab, dass die dominierenden endophytischen Bakterien im GSB-Zustand die Gattung der rot schwimmenden Bakterien und die Gattung Catellatospora sind, die m\u00f6glicherweise eine Rolle beim Abbau von Keimhemmern und bei der F\u00f6rderung des Embryowachstums spielen und die wichtigsten mikrobiellen Gruppen f\u00fcr die k\u00fcnftige Forschung sind. Die dominierenden Bakteriengattungen im GSC-Status sind die Gattungen Deinococcus, Steridobacterium, Rhizobium, Mucococcus, Mycobacterium, Hydrobacteria, Micromonospora, Actinobacteria, Bacillus, Flavobacterium und Myceticola. Forschungen haben ergeben, dass die Gattung Dvoras ein Stickstoff fixierendes Bakterium ist; langsam wachsende Rhizobien haben die F\u00e4higkeit, anorganische Phosphate aufzul\u00f6sen, was den Pigmentgehalt der pflanzlichen Photosynthese erh\u00f6hen kann; der Mycetocola-Stamm wurde urspr\u00fcnglich auf dem Mi Dui-Gletscher entdeckt und ist ein k\u00e4lteresistenter Mikroorganismus. Nachdem die Qianghuo-Samen durch Lagerung in warmem Sand aus der Keimruhe befreit wurden, sind sie nicht keimf\u00e4hig. Sie m\u00fcssen mit einer K\u00e4ltesandlagerung behandelt werden, bevor sie keimen k\u00f6nnen. Es wird vermutet, dass das Endosperm nach Aufhebung der Keimruhe ersch\u00f6pft ist und die f\u00fcr das weitere Wachstum des Embryos und der Embryowurzel erforderliche Energie nicht mehr liefern kann. Die Stickstoffprodukte, die durch den Abbau stickstoffhaltiger Keimhemmstoffe durch rotbewegliche Mikroorganismen w\u00e4hrend der Ruhephase entstehen, k\u00f6nnen nicht direkt vom Embryo aufgenommen werden. Sie m\u00fcssen in Stickstoff umgewandelt werden, der von der Pflanze durch stickstofffixierende Mikroorganismen aufgenommen werden kann, um das Embryowachstum und den Durchbruch der Embryowurzel durch die Samenschale zu f\u00f6rdern. Es wird vermutet, dass stickstofffixierende Mikroorganismen mit Myceticola-Mikroorganismen zusammenarbeiten m\u00fcssen, um normal zu wachsen, w\u00e4hrend Myceticola-Mikroorganismen nur in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen normal wachsen k\u00f6nnen. Daher m\u00fcssen die Qianghuo-Samen nach der Aufhebung der Keimruhe eine gewisse Zeit lang behandelt werden. Erst nach einer Behandlung bei niedrigen Temperaturen kann die embryonale Wurzel die Samenschale durchbrechen, und die Samen sind in der Lage zu keimen. Es wird vermutet, dass die charakteristischen Mikroorganismen der langsam wachsenden Rhizobien in den Embryonen im GSC-Zustand den Gehalt an photosynthetischen Pigmenten in den Embryonen erh\u00f6hen k\u00f6nnen und so die Photosynthese in den Embryonen vorbereiten.
\nDa Qianghuo-Samen als Prototyp-Embryonen oder ohne Embryonen reifen und landen, ist das Wachstum der Samenembryonen beim k\u00fcnstlichen Anbau sehr langsam, was zu einer langen Keimzeit und einem schwierigen Keimungsprozess der Qianghuo-Samen f\u00fchrt. In nat\u00fcrlichem Zustand dauert es bis zu 11 Monate, um zu keimen. Es ist dringend notwendig, Mikroorganismen zu finden, die das Wachstum der Samenembryonen f\u00f6rdern, um ihre morphologische und physiologische Keimruhe aufzuheben, und die die Entwicklung des k\u00fcnstlichen Anbaus von Qianghuo stark unterst\u00fctzen. In diesem Experiment wurden die Zusammensetzung der Gemeinschaftsstruktur und die Unterschiede zwischen endophytischen Bakterien und Pilzen in verschiedenen Dormanzzust\u00e4nden von Qiangfu-Samen durch kultivierungsfreie Hochdurchsatz-Sequenzierungsmethoden eingehend untersucht. Die charakteristischen Mikroorganismen der einzelnen Ruhezust\u00e4nde wurden analysiert. Diese Arbeit liefert eine neue Idee f\u00fcr den Einsatz mikrobieller Methoden zur Aufhebung der Keimruhe von Qiangfu-Samen, f\u00fcllt die L\u00fccke im Forschungsbereich der mikrobiellen F\u00f6rderung der Aufhebung der Keimruhe von Samen und legt den Grundstein f\u00fcr die weitere Nutzung dieser potenziellen endophytischen bakteriellen Ressourcen, die die Aufhebung der Keimruhe f\u00f6rdern, um die Keimungsrate von Qiangfu-Samen zu verbessern und ihre standardisierte Entwicklung im k\u00fcnstlichen Anbau zu f\u00f6rdern. Es wird erwartet, dass sie eine theoretische Anleitung f\u00fcr den Einsatz mikrobieller Methoden wie die Entwicklung von St\u00e4mmen oder mikrobiellen Pr\u00e4paraten zur schnellen Aufhebung der Keimruhe bietet.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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