Идентификация эндофитной бактерии BN7 в Боджу и изучение ее биоконтрольных и стимулирующих рост функций
Эндофитные бактерии растений относятся к группе микроорганизмов, которые живут в тканях или клетках здоровых растений на определенном этапе или на протяжении всей их жизненной истории и не вызывают явных симптомов заболевания у хозяина. Весь процесс роста растений - это жизненный процесс растения-хозяина и эндофитного сообщества. Эндофиты формируют сложные экологические отношения с растениями-хозяевами и окружающей их живой средой. Эндофитные бактерии могут вырабатывать метаболиты, сходные с метаболитами хозяина, и наделяют растения способностью противостоять биотическим и абиотическим стрессам. В ходе длительного взаимодействия между эндофитными бактериями и растениями эндофитные бактерии проявляют свойство усиливать разложение и поглощение минеральных элементов, таких как фосфор и калий, растением-хозяином. Отбор многофункциональных штаммов бактерий, обладающих антагонистическим действием на патогены растений, а также способностью гидролизовать фосфор, калий и производить удлинение, имеет большой потенциал для применения в сельском хозяйстве.

Хризантемы обладают эффектами очищения от жара, снятия жара и антиокисления, а также антибактериальным, противовоспалительным, способствующим снижению веса и облегчающим заболевания, связанные с высоким содержанием мочевой кислоты в крови. Как одна из четырех основных лекарственных хризантем, наша исследовательская группа провела предварительные исследования ее эндофитных грибов. В данном эксперименте изучалась антибактериальная, фосфатсолюбилизирующая, калийсолюбилизирующая, стимулирующая рост, разлагающая целлюлозу и антиоксидантная активность эндофитной бактерии BN7 на Chrysanthemum morifolium, и была проведена ее предварительная идентификация, что заложило основу для обогащения ресурсов биологического контроля и разработки биоудобрений.

В конце 1970-х годов Доберейнер и др. обнаружили, что азотфиксирующие улитки могут способствовать росту небобовых растений; в конце 1980-х годов канадская компания Philom Bios начала производство и продажу фосфатсолюбилизирующих бактерий, азотфиксирующих бактерий и смешанных фосфат и азотфиксирующих бактерий, которые могли увеличить урожайность таких культур, как пшеница, рапс и горох, на 10% - 15%. Впоследствии эндофитные бактерии в растениях постепенно стали актуальной темой исследований как на внутреннем, так и на международном уровне. В 2009 году Ченг и др. исследовали эндофитную бактерию PCE45 из здания Хуачжун, которая продуцировала антибактериальный пептид PCP-1, оказывающий ингибирующее действие на различные патогены, такие как кукурузный кривошип Boed и грибок рисового взрыва (Pyricularia oryzae) Cav. В 2010 году Брессан и др. выделили шесть эндофитных видов Bacillus, способных продуцировать хитиназу из тканей растений кукурузы, и все они проявляли ингибирующее действие на Fusarium graminearum. В 2015 году Чжао и др. проанализировали 36 фосфорорастворимых эндофитных бактерий из узлов сои, среди которых штамм DD291 имел содержание растворимого фосфора до 452 мг/л в этанольном растворе, а некоторые фосфорорастворимые штаммы оказывали стимулирующее действие на рост сои. В 2015 году Канг и др. обнаружили, что эндофитные бактерии ASR16 и ALR33 в люцерне могут продуцировать гормон роста растений и сидерофор, обладают фосфоросолюбилизирующей активностью и оказывают значительное стимулирующее воздействие на рост люцерны. В 2018 году Гао и др. выделили 57 эндофитных бактерий из дикого риса в Нивале, среди которых 44 эндофитные азотфиксирующие бактерии обладали способностью продуцировать лигнин, а 25 штаммов имели различную степень способности к солюбилизации калия. В 2018 году Бай и др. выделили эндофитную бактерию Bacillus HJ-1 из корней дикого Polygonatum sibiricum, которая проявляла значительную антибактериальную активность против Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa и Bacillus thuringiensis.

В настоящее время существует относительно мало исследований по эндофитным бактериям Chrysanthemum morifolium, и есть несколько отчетов о стимулировании роста эндофитными бактериями Chrysanthemum morifolium. В данном исследовании эндофитная бактерия BN7 из Chrysanthemum morifolium проявила антагонистические эффекты против шести патогенов растений, включая кукурузный гриб CY1, с самой высокой степенью ингибирования 68% против пшеничного Fusarium graminearum FM1. Этот штамм также обладает определенной способностью гидролизовать фосфор, калий и продуцировать IAA в концентрациях 108,38, 32,03 и 164,39 мг/л, соответственно. Способность штамма BN7 гидролизовать неорганический фосфор (68,71 мг/л) примерно в три раза выше, чем у эндофитного Bacillus subtilis ZS-3 (20,16 мг/л) на камфорных деревьях, что может быть связано с более коротким временем культивирования последнего (24 ч); кроме того, способность штамма BN7 продуцировать длинные гормоны в четыре раза выше, чем у штамма N8 (41,66 мг/л), который был выбран Gao Chen et al. как штамм с самой сильной способностью продуцировать длинные гормоны. Штамм BN7 также обладает способностью к деградации целлюлозы: на третий день активность ферментов CMCase и FPase составила 168,78 Ед/мл и 79,87 Ед/мл, соответственно. Кроме того, он обладает активностью по поглощению свободных радикалов DPPH до 82,13%, что значительно выше показателя по поглощению DPPH ранее исследованного эндофитного гриба BJF10 (67,7%). На основании морфологических характеристик, физиологических и биохимических экспериментов, а также анализа последовательности 16S рДНК штамм BN7 был идентифицирован как Bacillus subtilis. Таким образом, Bacillus subtilis BN7 является эндофитной бактерией, обладающей способностью антагонизировать патогены растений, гидролизовать фосфор, калий и продуцировать IAA, и имеет потенциал для разработки в качестве биоконтроля и агента, стимулирующего рост.