Estudio comparativo de los microorganismos de la rizosfera de Dendrobium nobile con diferentes sustratos epífitos
El Dendrobium se registró por primera vez en el "Shennong Bencao Jing" y tiene una larga historia de uso medicinal. El Dendrobium nobile Lindl se registró por primera vez en el "Compendium of Materia Medica", y el Dendrobium nobile utilizado actualmente se describe en el "Compendium of Materia Medica" como "racimos de Dendrobium sobre rocas. Sus raíces son enmarañadas y densas, y sus tallos y hojas son blancos y blandos. Sus tallos y hojas son todos verdes, y sus tallos y hojas son amarillos, con flores rojas... El Dendrobium es corto y sólido, mientras que el Dendrobium es largo y débil, por lo que es fácil de distinguir. Se encuentra en todas partes, y la de Sichuan es la mejor. Como una de las fuentes de Dendrobium officinale en la edición 2020 de la Farmacopea China, se utiliza como medicina con tallos frescos o secos y tiene los efectos de nutrir el estómago, generar saliva, nutrir el yin y despejar el calor. La "Newly Revised Materia Medica" recoge: "Gana el que crece en la piedra (Dendrobium officinale)". El "Compendium of Materia Medica" registra que "también existen las que crecen en los robles, llamadas dendrobium, que son inútiles". Se puede observar que los sustratos epífitos de Dendrobium officinale que han llevado las hierbas chinas tradicionales a lo largo de la historia son principalmente de dos tipos: sustratos rocosos y sustratos leñosos, siendo de mejor calidad los que tienen tallos gruesos, nudos cortos y los que crecen sobre rocas.
Dendrobium officinale contiene principalmente alcaloides, polisacáridos, fenoles, flavonoides y otros compuestos, que tienen efectos farmacológicos como antioxidante, antitumoral y anti cataratas. La capacidad de reproducción de Dendrobium chrysotoxum es baja en condiciones naturales, y su crecimiento es lento. La sobreexplotación y destrucción del Dendrobium chrysotoxum silvestre han agotado prácticamente sus recursos naturales. En los últimos años, con la promoción de técnicas de cultivo artificial, el cultivo en invernadero (con sustratos adheridos como madera segmentada, arenisca gruesa, astillas de madera gruesa, etc.) y el cultivo silvestre simulado en el sotobosque (con sustratos adheridos como piedras y árboles del sotobosque) se han convertido en los principales modos de cultivo de Dendrobium officinale. Los estudios sobre Dendrobium nobile con diferentes sustratos anexos han demostrado que la calidad de las piedras anexas es mejor que la de los árboles anexos. Nuestro grupo de investigación informó de las diferencias en los productos metabólicos y la actividad antioxidante entre dos sustratos epífitos de Dendrobium chrysotoxum. El número y el contenido relativo de productos metabólicos en Dendrobium chrysotoxum cultivada con sustratos epífitos fueron significativamente superiores a los de Dendrobium chrysotoxum cultivada con sustratos epífitos; La capacidad antioxidante de Dendrobium nobile cultivada con piedras adheridas es superior a la cultivada con árboles adheridos. Sin embargo, debido a la falta de investigación en profundidad sobre la correlación entre la calidad de los sustratos adheridos y los materiales medicinales, y a la buena apariencia y el valor ornamental de los sustratos leñosos, como las flores y los tallos de Dendrobium officinale, circula en el mercado un gran número de "Dendrobium officinale", lo que afecta a la eficacia clínica.
Los microorganismos están estrechamente relacionados con el cultivo y la calidad de la medicina tradicional china. La microbiota de la rizosfera es una comunidad microbiana que coloniza alrededor de las raíces de las plantas y sirve como un importante medio de intercambio de materiales entre las plantas y el medio ambiente. La diversidad de la microbiota de la rizosfera está correlacionada con el entorno de crecimiento de las plantas. Existe cierta correlación entre la diversidad arbórea y la diversidad microbiana de la rizosfera de la población donde se encuentra la orquídea picuda de Pekín. El estudio de los hongos en la rizosfera y la rizosfera de Magnolia grandiflorus descubrió que existen diferencias en la composición fúngica, la estructura y la abundancia relativa entre las distintas partes y regiones, que están estrechamente relacionadas con el entorno de crecimiento, como la humedad y las condiciones nutricionales. Estudios anteriores han demostrado que los microorganismos de las raíces (microorganismos de la rizosfera y hongos micorrícicos) de las orquídeas están estrechamente relacionados con su crecimiento, como la germinación de las semillas, la acumulación de componentes y la resistencia a las enfermedades y al estrés. La investigación sobre los hongos micorrícicos de las especies de Dendrobium de la medicina tradicional china, como Huoshan Dendrobium, Tiepi Dendrobium y Jinchai Dendrobium, ha descubierto que están ampliamente distribuidos en sus raíces, incluidos los hongos Ascomycota y Basidiomycota; existe una cierta correlación entre la composición de los hongos micorrícicos en diferentes especies de Dendrobium y el entorno de cultivo del huésped. La investigación sobre bacterias endófitas en plantas medicinales del género Dendrobium, como Dendrobium officinale y Dendrobium nobile, ha demostrado que el número y los tipos de bacterias endófitas varían en función del hábitat y están estrechamente relacionados con el grado de colonización de los hongos micorrícicos. Sin embargo, no existen informes sobre el estudio comparativo de la diversidad y las diferencias de los microorganismos de la rizosfera en diferentes sustratos epífitos de Dendrobium officinale, ni sobre la correlación entre los microorganismos de la rizosfera y los hongos micorrícicos en Dendrobium officinale.
Este artículo utiliza la tecnología de secuenciación de alto rendimiento para comparar la diversidad y las diferencias de los microorganismos de la rizosfera en 5 tipos de sustratos adheridos (piedra y madera) de Dendrobium chrysotoxum, con el fin de aclarar las características de distribución de los microorganismos de la rizosfera en diferentes sustratos adheridos de Dendrobium chrysotoxum. Esto sienta las bases para el estudio de la correlación entre Dendrobium chrysotoxum como sustrato, los microorganismos de la rizosfera y los hongos micorrícicos, así como su crecimiento y desarrollo, y la acumulación de metabolitos secundarios. Proporciona una base para la selección racional de sustratos adheridos para Dendrobium chrysotoxum y la promoción de "los que crecen en las piedras ganan".

 

Este estudio descubrió que la composición de las comunidades microbianas de la rizosfera varía entre los diferentes sustratos epífitos, lo que indica que los sustratos epífitos son un factor que afecta a la diversidad de especies y a la abundancia relativa de los microorganismos de la rizosfera de Dendrobium nobile. A nivel de filo, las bacterias dominantes son Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes y Actinobacteria; Los hongos dominantes son principalmente Basidiomycota y Ascomycota, lo que concuerda con los resultados de la investigación de hongos micorrícicos como Li y Liu, indicando que Basidiomycota y Ascomycota están estrechamente relacionados con el crecimiento y desarrollo de las plantas Dendrobium. A nivel de género, los géneros dominantes de hongos de matriz rocosa son unidentified_Antharellales_stp, mientras que los géneros dominantes de bacterias son Sphingomonas, Fecal y unidentified_Chloroplast; Los géneros dominantes de hongos de matriz leñosa son unidentified_Cantharellales_stp y hongos pulverulentos, mientras que el género dominante de bacterias es Fecal bacteria.

Este estudio informa por primera vez de que los géneros fúngicos dominantes en la rizosfera de Dendrobium nobile son más pronunciados en sustratos rocosos (CSS, DXSK), lo que puede estar relacionado con el estrés ambiental. La matriz epífita es un medio importante para que el sistema radicular de las plantas epífitas absorba nutrientes y agua. Su crecimiento y desarrollo se ven influidos por las propiedades fisicoquímicas de la matriz epifítica, como las condiciones nutricionales, el contenido de agua, el pH, etc.; en comparación con los sustratos leñosos, los sustratos rocosos presentan unas condiciones nutricionales e hídricas más adversas, lo que provoca un aumento gradual de la abundancia relativa de géneros bacterianos con una fuerte resistencia al estrés, una capacidad autótrofa ligera o una capacidad simbiótica con los huéspedes, formando géneros bacterianos dominantes. El entorno de crecimiento de las plantas está relacionado con la composición microbiana. Por ejemplo, la composición microbiana de la rizosfera de tres plantas, incluyendo la rosa del desierto, la flor mariposa borracha y el aloe vera, mostraron un alto grado de consistencia en ambientes áridos, lo que es similar a los resultados de este estudio; La investigación sobre el microbioma de la rizosfera del arroz, la superficie de la raíz y el interior de la raíz reveló que los microorganismos que no estaban colonizados en la rizosfera tampoco lo estaban en el interior de la raíz; lo que indica que la composición de los microorganismos de la rizosfera puede afectar a las especies y la abundancia de bacterias endofíticas en las plantas. Las diferencias en los hongos de la rizosfera de los distintos sustratos epífitos pueden afectar a la formación de hongos micorrícicos, lo que a su vez afecta al crecimiento y desarrollo de Dendrobium officinale, a la acumulación de metabolitos secundarios y a las diferencias de calidad de Dendrobium officinale. Sin embargo, la correlación entre los tres necesita más investigación. Los resultados del análisis de predicción funcional indican que existen diferencias en la abundancia relativa de genes funcionales de bacterias y hongos en los distintos sustratos epífitos. Los sustratos de madera están enriquecidos con más genes funcionales patógenos y parasitarios que son perjudiciales para las plantas, mientras que los sustratos de piedra están enriquecidos con más genes funcionales fotoautótrofos y simbióticos. Esto indica que la matriz epifítica es un factor clave que afecta a la función de la comunidad microbiana de la rizosfera en Dendrobium nobile. Los resultados de la investigación indican que el efecto de la matriz epifítica sobre los hongos de la rizosfera es más significativo.

Este estudio se basa en la tecnología de secuenciación de alto rendimiento para comparar la composición, distribución y otras características de los microorganismos de la rizosfera de Dendrobium officinale con diferentes sustratos epífitos. Investiga las razones de las diferencias en la calidad de Dendrobium officinale con diferentes sustratos epífitos desde una perspectiva distinta a la de los hongos micorrícicos, demostrando que existen diferencias en la abundancia relativa de los hongos de la rizosfera en diferentes sustratos epífitos, llenando el vacío existente en la investigación de los microorganismos de la rizosfera en Dendrobium officinale, y sentando las bases para el estudio de la relación entre los hongos de la rizosfera y los hongos micorrícicos en Dendrobium officinale, y proporcionando una base para el mecanismo de las diferencias de calidad en Dendrobium officinale y la selección racional de sustratos epífitos en la producción real.