植物内生细菌的侵染定殖规律研究进展

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植物内生细菌的来源
植 物 内 生 细 菌 的 来 源 可 能 有 多 种 途 径 $不 同 植
物 ’不 同 内 生 细 菌 $其 来 源 可 能 不 同 ) 有 的 细 菌 来 自 于植物体表或根际 土 壤 $ 暂 时 栖 息 于 植 物 体 内 ,有 的细菌可随种子或无性繁殖材料在植物各世代之 间 传 播 $ 成 为 后 代 植 物 内 生 细 菌 的 主 要 来 源 *% + ) 植 物内生 细菌也可能是植 物 体 内 固 有 的 $内 生 细 菌 的
生物技术通报
综述与专论 ! !
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!++C 年第 ’ 期
植物内生细菌的侵染定殖规律研究进展
路国兵
摘 要!
张瑶
冀宪领
牟志美
高绘菊
吴绪东
" 山 东 农 业 大 学 林 学 院$泰 安
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详细综述了植物内生细菌的侵染定殖过程 $即吸附 ’侵入 ’定殖三个阶段 ) 着重阐述了对植物内生细菌的定
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侵入
一般 认 为"植 物 内 生 细 菌 侵 入 植 物 体 的 方 式 和
途径是多种多样的! 许多学者认为内生细菌是通过 自然孔口和伤口等 进 入 植 物 体 &自 然 孔 口 通 常 包 括 植 物 叶 上 气 孔 %水 孔 以 及 茎 上 的 皮 孔 %蜜 腺 %胚 根 和 次 生 根 发 生 处 等 ’伤 口 则 包 括 根 在 土 壤 中 伸 展 时 造 成的持续不断的 擦 伤 口 "以 及 雨 水 或 冰 雹 和 收 割 多 年 生 植 物 等 造 成 的 机 械 损 伤 等 #&! $ ! 内 生 细 菌 也 可 以 从 根 部 侵 入 植 物 体 内 "到 达 根 皮 层 后 "利 用 某 些 酶 类或物理作用 通过 皮 层 间 隙 向 纵 深 进 入 "在 内 皮 层 细胞 壁未加厚的位 置 侵 入 中 柱 " 随 后 进 入 导 管 "借 着蒸腾作用向植物的其它部位扩展
植物内生细菌的早期研究主要是论证健康植 物体内是否存在微生物$ 随着越来越多的微生物 %特别是细 菌&从 植 物 的 根 ’茎 ’叶 等 组 织 中 分 离 出 来 $人 们 才 意 识 到 从 这 些 植 物 中 分 离 的 微 生 物 可 能 与植物存在某种相 互 关 系 ( 因 此 $有 关 内 生 细 菌
万方数据
!""# 年第 $ 期
路国兵等 & 植物内生细菌的侵染定殖规律研究进展
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某些选择机制使它们有能力优先定殖于植物体内! 许多内生细菌属于兼性内生"它们 不仅存在于植物 内 部 "也 常 见 于 土 壤 "许 多 研 究 者 认 为 "根 际 土 壤 是 植物内生细菌的主 要 来 源 "目 前 这 一 观 点 得 到 了 大 多数人的支持
生存的植物组织 定 殖 下 来 "而 不 是 在 整 个 植 物 体 内 的 各 组 织 间 到 处 扩 散 #&( $ ! 研 究 表 明 植 物 内 生 细 菌 可 以定殖于植物的根毛 %叶片 %维 管 组 织 %木 质 部 的 表 皮细胞 %薄 壁 细 胞 %液 胞 等 的 间 隙 %细 胞 壁 %细 胞 质 中 等 #&()&# $ ! 植物体本身可以看作是一个复杂的微生态系 统! 在这个系 统 中 "多 种 微 生 物 能 与 植 物 形 成 营 养 和竞争的 生态环境 "在这个生态 环境中 "各 种 不 同 的微生物之间能建立一种动态的平衡体系! 该体系 包括准备侵染的 植 物 体 外 的 外 围 微 生 物 "也 包 括 正 在溶透植物组织和已经定殖的内生菌! 不同的内生 细菌占据不同的生态位" 为满足自己的营养需要" 他们相互之间 存 在 着 种 间 竞 争 "同 时 也 有 可 能 形 成 营 养 代 谢 链 #&* $ ’ 有 些 内 生 细 菌 定 殖 于 植 物 体 的 活 体 细胞内 "与宿主之间 即有营养交流 "同 时 也 引 起 的 植 物 体 的 生 理 反 应 #! $ ! 因 此 " 内 生 菌 在 定 殖 的 全 过 程中"内 生细菌之间"内生菌与 宿主植物 之 间 形 成 充满和谐与竞争 的 微 生 态 系 统 "并 且 在 长 期 系 统 发 育 过 程 中 共 进 化 #! "$ "&% $ ! 大多数植物内生细菌 具有一定的运动性"运 动 性对一些细菌的 定 殖 是 十 分 重 要 的 "特 别 是 定 殖 作 用发生 在一些特 定 部 位 时 更 是 如 此 ! 另 外 "运 动 性 的另一个作用是使植物内生细菌可以及时躲开来 自 于 外 环 境 的 生 存 压 力 如 紫 外 线 和 干 旱 等 #!" $ ! 内 生 细菌的运动可 分 为 两 种 & 定 向 运 动 和 自 由 运 动 "前 者有利于植物内生细菌吸收营养物 质"后者则有利 于内生细菌开辟更为广阔的生存空间!
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植物内生细菌的侵染定殖过程研究
内生 细 菌 进 入 宿 主 植 物 体 内 包 括 三 个 阶 段 "即
其 对 植 物 的 吸 附 % 侵 入 和 定 殖 #&& $ !
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吸附
内生细菌对宿主植物的表面吸附是一个主动
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定殖
内生细菌一旦进入植物体内就寻找适于自己
过 程"是 内 生 细 菌 侵 入 宿 主 植 物 的 第 一 步 ! 尽 管 被 认为吸附力最强的菌株不一定有着最强的侵入和 定 殖 能 力 "但 由 于 植 物 组 织 对 菌 体 的 吸 附 是 具 有 选 择 性 的 "同 时 也 就 体 现 出 内 生 菌 与 宿 主 植 物 相 互 作 用 的 专 一 性 和 特 异 性 #&& $ ! 内 生 细 菌 与 宿 主 植 物 组 织 表面的亲和机制如何 "可能会影响到内生细 菌侵染 植 物 的 效 率 #&& $ " 可 能 是 影 响 内 生 细 菌 共 生 特 异 性 的 因素! 冯永君等认为用吸附等温线和吸附速率曲线 可以确立菌体在植物根表面的吸附系数和单层吸 满 吸 附 量 "吸 附 系 数 和 单 层 吸 满 吸 附 量 可 作 为 内 生 细菌侵染和定殖的能力指数判断内生细菌与宿主 植 物 的 亲 和 性 #&# $ !
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裂 缝 开 口 % 种 皮 背 部 索 状 细 胞 和 种 脊 进 入 种 子 #&’ $ ! 有些内生细菌进到植物体后可以通过次生根进入 分 生 组 织 "通 过 叶 表 吐 水 孔 的 水 液 进 入 叶 内 ! 另 外 " 植物内生细菌还可以由根际真菌的携带达到侵染 和重新分布的目的! 综上所述"内生细菌侵 入植物体的方式及途 径 会因植物组织不 同 %内 生 细 菌 的 种 类 不 同 而 存 在 差 异" 侵入及分布机制可能与其它细菌相互作用有 关 "或 与 定 位 点 的 内 部 环 境 有 关 !
$已
有利用内生细菌为载体成功向植物体内转入外源