Endofita baktériumok izolálása, azonosítása és funkcionális ellenőrzése a Huanglian magokban
A vetőmagok a növények fontos szaporítószervei, és jelentős jelentőséggel bírnak a csíraplazmaforrások megőrzésében és a mezőgazdasági termelésben. Az endofita baktériumok szorosan kapcsolódnak a magokhoz, és a mag különböző részeiben (maghéj, embrió, endospermium), valamint a mag teljes növekedési és fejlődési szakaszában jelen vannak. A különböző forrásokból származó vetőmagokban található mikrobiális taxonok nagymértékben átfedik egymást, a vetőmagokban található endofita baktériumok 4 filába és 131 nemzetségbe tartoznak. Ezek közül a Proteobacteria és a Gamma Proteobacteria a domináns csoportok a különböző magvakban, míg a Bacillus, Pseudomonas, Bacillus like, Micrococcus, Staphylococcus és Pseudomonas a leggyakoribbak a különböző növényi magvakban. A dán, rizs, lucerna és más vetőmagok endofita baktériumai fajokban gazdagok, nagyszámú funkcionális gént hordoznak, és közvetlen vagy közvetett hatások révén elősegítik a vetőmagok fejlődését. A vetőmagokban található endofita baktériumok különböző fiziológiai funkciókat látnak el a vetőmagok fejlődésével és csírázásával kapcsolatban. A nitrogén megkötésével, a foszfor feloldásával, növényi hormonok termelésével, ACC-deaminázzal, vashordozók előállításával és a tápanyagfelszívódás elősegítésével elősegítik a magok fejlődését és a növények növekedését. Antibiotikumokat, hidrolitikus enzimeket (pektináz, amiláz, celluláz stb.) is termelnek, védekező mechanizmusokat indukálnak, és elősegítik a vetőmagban lévő anyagok átalakulását, csökkentve a növényekre ható biotikus vagy abiotikus stressz okozta károkat.
A Coptis chinensis Franch. a Ranunculaceae családba tartozó Coptis nemzetséghez tartozó évelő gyógynövény, amely a száraz rizómákat gyógyszerként használja. Számos hagyományos kínai szabadalmi gyógyszer és egyszerű készítmény egyik alapanyaga, és nagy területen termesztik mesterségesen. A Huanglian magvak azonban morfológiai és fiziológiai jellemzői az utóérésnek, és a növényről való lehullás után 9 hónapos, változó hőmérsékletű réteges tárolást igényelnek az éréshez és csírázáshoz, csírázási rátájuk pedig alacsony; a tárolás során a kiszáradásnak való ellenállás hiánya nehézségeket okoz a magok megőrzése és minőségellenőrzése, valamint a Huanglian bevezetése és termesztése szempontjából, ami viszont befolyásolja a gyógyászati anyagok hozamát és minőségét. A kutatócsoport előzetes metagenomikai kutatása megállapította, hogy a Huanglian magvak bőségesen tartalmaznak endofita baktériumokat, amelyek részt vehetnek olyan útvonalakban, mint az oxidatív foszforiláció, a trikarbonsavciklus, a pentóz-foszfát, a glikolízis glükoneogenezis stb. Ezek az útvonalak szorosan kapcsolódnak a magok fejlődéséhez és a növények növekedéséhez, és feltételezhető, hogy a mikroorganizmusok szerepet játszhatnak a Huanglian magok érés utáni és csírázási folyamatában.
Az endofita baktériumok Huanglian-magvakban történő promóciójának további feltárása érdekében ez a tanulmány lemezes izolálással tenyészthető endofita baktériumokat nyert a Huanglian-magvakból. A Huanglian magokban lévő endofita baktériumokat 16S rRNS segítségével azonosítottuk, és meghatároztuk növekedésserkentő tulajdonságaikat, például a foszforszolubilizációt, nitrogénkötést és IAA-termelést. Az endofita baktériumok promóciós funkcióját magcsírázási kísérletekkel igazoltuk. A magérlelést és csírázást elősegítő endofita baktériumok szűrése érdekében a cél elméleti alapot nyújtani a növényi endofita baktériumok promóciós mechanizmusának feltárásához, valamint a magok visszamaradó magérlelésének és csírázásának mechanizmusához. Ugyanakkor megalapozza az új és hatékony mikrobiális trágyák kutatását és fejlesztését is.

 

 

Truyens és munkatársai megállapították, hogy a Bacillus és a Pseudomonas domináns csoportok a különböző növények magjaiban, míg a Bacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Pseudomonas és Acinetobacter szintén nagyon gyakoriak a magok endofita baktériumai között. Ez a tanulmány a Huanglian magvakat használta tárgyként, és 29 endofita baktériumot izolált és azonosított, amelyek 13 nemzetségben oszlottak meg, amelyek között a domináns baktériumok a Bacillus és a Pseudomonas oligotrófok voltak. A Huanglian magvak növekedést elősegítő tulajdonságainak vizsgálata azt mutatja, hogy az endofita baktériumok IAA-termelő, foszforszolubilizáló, nitrogénkötő és vashordozó funkciókkal rendelkeznek. Egyes endofita baktériumok több növekedést elősegítő funkcióval is rendelkeznek, például a Ba Toyonensis ZZ-4 képes IAA-t és vashordozót termelni, míg a Pr. megaterium ZZ-24 képes IAA-t termelni és foszforszolubilizáló funkcióval rendelkezik. A magcsírázási kísérlet megerősítette továbbá, hogy a Huanglian magvakban található, növekedést elősegítő funkcióval rendelkező endofita baktériumok többnyire a Bacillus nemzetségben oszlanak meg. Gagne Bourgue et al. kutatási eredményei azt mutatták, hogy a Bacillus subtilis rendelkezik az IAA, a citokininek és a foszforszolubilizáló tulajdonságokkal. Lu és munkatársai megállapították, hogy a Bacillus subtilis BN7 Boju-ban képes foszfor, kálium és IAA hidrolizálására. Ezért a Bacillus nemzetség fontos szerepet játszhat a Huanglian vetőmagok utóérlelési és csírázási folyamatában, és nagy fejlesztési és felhasználási értékkel bír a mezőgazdasági termelésben.
A foszfor a talajban oldhatatlan szervetlen foszfor és szerves foszfor formájában létezik. A foszfornak csak egy kis része oldódik a talajban, és a növények felszívhatják és hasznosíthatják. A növényekben található endofita baktériumok, amelyek képesek a foszfor oldására, a növények számára nehezen felszívódó foszfort könnyen felszívódó formákká alakíthatják, ezáltal elősegítve a növények növekedését és fejlődését. A Xie és munkatársai által a növények rizoszférájában lévő talajból izolált Pseudomonas brassicacearum H9 nagy foszfátoldó aktivitású baktérium. Baktériumszuszpenziója jelentősen elősegíti a búza- és uborkamagok csírázását. Ezenkívül a magok csírázását és a csemeték növekedését az IAA szabályozza, és a mérsékelt exogén IAA elősegítheti a magok csírázását és a növények gyökérfejlődését; Xu és munkatársai három endofita baktériumot izoláltak, amelyek képesek IAA-t termelni paradicsom- és rizsmagból, és amelyek olyan növények gyökerét, szárát és levelét kolonizálják, mint a paradicsom, a rizs, a repce és a retek, és különböző mértékben növekedést elősegítő hatással vannak a csemetékre. Khalaf és munkatársai 56 olyan endofita baktériumot nyertek, amelyek képesek auxin kiválasztására dinnyemagokból, a Bacillus és az Escherichia nemzetségek voltak a dominánsak. A szezbánia magjából auxint termelni képes endofita baktériumok IAA-szekréciójának tartománya 1,29-25,47 mg/l. A Ba. velezensis SC60 rendelkezik a legnagyobb IAA-termeléssel, és jelentősen elősegíti az embrionális gyökérfejlődést és javítja a magok vitalitását. Ebben a kísérletben hat IAA kiválasztására képes endofita baktériumot nyertünk, amelyek közül a ZZ-6, ZZ-21, ZZ-24 és ZZ-29 több mint 100mg/L Pr. Ezek a baktériumok egyszerre képesek foszfort oldani és nagy mennyiségű IAA-t termelni. A Megaterium ZZ-24 jelentős elősegítő hatással van a Huanglian magok növekedésére. Az endofita baktériumok vetőmagokban lévő különböző növekedést elősegítő tulajdonságainak további feltárása és a többfunkciós endofita baktériumok feltárása segít megvilágítani az endofita baktériumok mechanizmusát a vetőmagok fejlődésében és csírázásában.
Különböző endofita baktériumok vannak, amelyek elősegítik a Huanglian magok növekedését, és a domináns baktériumok többnyire a Bacillus nemzetségben oszlanak el, amelyek képesek feloldani a foszfort és magas IAA-t termelni a Pr Megaterium ZZ-24-ben, amely jó képességgel rendelkezik a Huanglian magok növekedésének elősegítésére, ami jelzi a kutatási és fejlesztési potenciált. A többféle növekedést elősegítő képességgel rendelkező endofita baktériumok szerepet játszhatnak a Huanglian magvak hosszú távú utóérlelési folyamatában, ami fontos tényező lehet a Huanglian magvak utóérlelésének befejezésében és sikeres csírázásában.