植物內生菌（3）

四、植物內生細菌的生物學作用

 

盡管內生細菌在植物體中的生物量似乎微不足道，但現有研究認為內生細菌可通過自身的代謝產物或存在本身借助於信號傳導作用對植物體施加影響。已發現內生細菌對宿主植物至少有以下幾方麵的有益作用：生防作用、固氮作用和促植物生長和抗逆境（如幹旱等）等。

 

（一）植物內生細菌與生物防治

 

內生細菌作為生防因子相對於腐生（附生）細菌而言有更大的優勢，有如下優點：⑴ 內生細菌占有有利於生防的生態位。植物內生細菌分布於植物的不同組織中，有充足的營養物質，同時受到植物組織的保護作用，不受外部惡劣環境如強烈的日光、紫外線、暴風雨等的影響具有穩定的生存環境，易於發揮作用（Andrews, 1992）。Chen等（1994）等用來自棉花的內生細菌再接種棉花，可以減輕棉花枯萎病症狀；⑵ 內生細菌可以經受住植物防衛反應的作用。病原菌在侵染植物時，無論感病植株還是抗病植株，寄主植物或多或少地產生一些抗菌物質如植保素、PR蛋白、酚類物質等，內生細菌由於與植物長期生活在一起，其細胞膜特性不同於腐生（附生）細菌，對植物產生的抗菌物質有耐性，相對於其它細菌作為生防因子更具有競爭性（王金生，1998）；⑶ 內生細菌與病菌可以直接相互作用。內生細菌係統分布於植物體根、莖、葉、花、果實、種子等的細胞或細胞間隙中，它可以直接麵對病菌的侵染，對病菌的致病因子或病菌本身發起攻擊，降解病菌菌絲或致病因子，產生拮抗物質，或誘導植物產生ISR抑製病菌生長；⑷ 內生細菌可以作為外源基因的載體。將某些基因導入到內生細菌中，提高植物的抗病蟲能力，而植物本身的基因並未發生改變。Kostka年將BT基因構建於內生細菌木質棍狀杆菌犬齒亞種（C.xyli subsp. cyndontis）中進行玉米螟害蟲防治。Maffee等已應用來自棉花的非病原性內生細菌作為BT殺蟲基因載體防治棉花蚜蟲和玉米莖蛀螟（Elasmopalpus lignosellis）。

（二）內生細菌的促生作用

 

感染內生細菌的植物一般具有比未感染植株生長快速的特點，內生細菌可以產生植物促生物質（如IAA、吲哚乙腈及細胞激動素等植物生長激素），直接捉進植物生長（鄒慶欣等,1999）。假單胞菌屬、腸杆菌屬、葡萄球菌屬(Staphylococcus)、固氮菌屬（Azotobacter）以及固氮螺菌屬（Azospirillum）內生細菌的一些菌株也可產生植物生長調節物質如乙烯、生長素、細胞激動素，對宿主植物的生長起促進作用（Hallmann,1997）。從墨西哥分離到的18株重氮營養醋杆菌都能產生生長素，表明重氮營養醋杆菌在與植物相互作用中不僅固氮，而且可以直接作用於植物的代謝，促進植物生長（Dobereiner J,1992）。同時，內生細菌也能夠通過與病原菌競爭營養和空間或直接產生拮抗物質而抑製病原菌，起到間接促生作用。如分自橡樹的內生細菌，有些能夠產生抗生素或產生幾丁質酶抑製病原菌（Brook等，1988），而分自土豆的某些內生細菌能夠產生抑菌物質抑製馬鈴薯環腐病菌而間接促進植物生長（Van Buren,1993）。

 

（三）內生細菌與固氮作用

 

1988年從甘蔗的根莖中分離到內生固氮醋酸杆菌（Acetobacter diazotrophicus）以來，在其它作物中如玉米、高粱、水稻、牧草等分離到內生固氮菌草螺菌（Herbaspirillum sp.）(Dobereiner J,1995)，來自甘蔗的草螺菌與重氮營養醋杆菌可以利用甘蔗的碳源進行代謝，固定大氣中的氮氣，提供甘蔗可利用的氮源（Bodder等,1991）。從生長在巴基斯坦鹽堿地上的一種草中分離到固氮弧菌（Azoarcus sp.）（Reinhold-Hurek B,1993）。糞產堿菌（Alcaligenes faecalis）、產酸克雷伯氏菌（Klebsiella oxytoca）、陰溝腸杆菌（E. cloacae）、固氮螺菌（Azospirillum）等都存在於水稻根的皮層和維管組織中（You C B,1989; 王繼文,1990; Patriquin等1983）。鄒慶欣等（1999）亦研究證明，禾本科農作物如水稻、甘蔗、玉米上的許多內生細菌具有很強的固氮作用。人們在研究這些內生固氮菌時發現某些菌類能提供植物高達80％的氮量。