浅析植物内生菌的发展

孟凡佳++孟宪文++吴春艳

摘 要：内生菌是一种存在于植物内部的微生物，其同植物之间密不可分。人们通过不断的研究，在内生菌的活性以及其同宿主之间的关系上取得了新的进步，进展也十分之迅速，并逐步的在农业生产以及实用领域中应用内生菌。近年来我国在植物宿主同内生菌之间的关系研究的进展中，发现了内生菌可以反作用于宿主。因此文章主要对内生菌的活性及其对宿主的作用进行了综述，并对其应用前景做出展望。

关键词：植物 宿主 内生菌

中图分类号：S567.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（a）-0073-02

内生菌主要指的是在其生长过程中有一段时间是生长在植物的组织内，并不会对植物组织造成危害的微生物，内生菌也包括暂时不会产生伤害性的菌根菌以及潜伏性的病原体。对内生植物微生物的研究可以追溯到十九世纪的中期，当时已知的高等植物中，接近三十种植物都同多种内生菌形成了共生关系。并且内生菌具有极大的适应性，在宿主中生长的过程中，同宿主之间相互协调适应，逐渐形成了稳定的互利共生形态。宿主通过光合作用可以产生内生菌赖以生存的养分，用以生存。而内生菌代写产生的代谢物往往能够提高宿主中抗菌以及促生物质的产生，在促进植物生长以及提高抗逆性、抗病害以及抗胁迫上具有良好的作用。从各方的报道中可以看出，人们已经开始意识到内生菌在生物生长中的作用，并逐步的将其转移到生物科学研究领域中，而研究的主要内容为内生菌的活性成分及其同宿主时间的关系，其中研究最为广泛的则是内生菌的抗虫工程。这些研究在微生物同植物性能表现有着直接关系，因此在理论上具有重要价值，同时在农作物的生产以及药用植物的生长中也具有着及其可观的应用价值。文章通过对近年来我国在内生菌活性以及应用方面的研究进行了论述，以期能够对内生菌资源的利用以及保护提供帮助。

1 内生菌的活性成分研究

目前已经发现的内生菌存在于各种植物中，种类已经超过129种，分属于54个属。其中ajmalicine，vindoline以及serpentine的产量较高，在开发潜力上前景较好。

很多内生菌即便生长在非药用植物内也能够产生相应的抗病原体活性成分，这些成分对病原菌有着拮抗作用。根据对澳大利亚的一种北部药用植物进行分析研究，其植物体内的一种链霉菌能够产出光谱抗生素Munumbicins，该抗生素对人体以及植物体的很多病原菌都具有灭杀作用，且效果良好。另外值得我们关注的是杜香中也能够分离出可以产生抗菌性的内生菌，且比例达到了10%，其中14%的产出活性物质具有抗氧化性。此外，海生植物才是内生真菌资源的重要宝库，马来群岛的植物以及海藻中，分离出的64株真菌提取物中有77%的内生菌提取物具有抗癌作用，72%的内生菌提取物具有抗菌作用，16%的内生菌提取物具有真菌抗性。截止到去年，已经发现178种还剩植物的内生菌地写物具有良好的性能，其中包括新型化合物138种。主要功能为：抗感染、酶抑制、细胞毒性、自由基清除以及清除污染。

抗生素的主要来源便是内生菌，并且主要是植物的内生放线菌，其不仅为植物同时也为人类提供了不同种类的抗生素。随着科技的发展，人们在植物放线菌中还发现了能够抗感染、抗癌的化合物。比如在欧洲的红豆杉植物中能够得到北里胞菌，该种内生菌能够产生具有抗癌作用的紫杉醇。

很多植物的内生菌只有在特定的环境下才能够产生相应的物质，所以受到操作以及提取工艺的影响，有些内生菌产物不会被检测出来。因此目前人们在内生菌的研究领域中，主要面对的问题就是高效筛选出具有活性的内生菌天然产物。目前主要应用的方式有两种：第一种通过对关键酶的检测进行提取，主要采取基因检测手段，对天然产物的合成中所需关键酶进行检测。例如：在微生物化合物的生物合成中非核糖体肽的合成酶以及多聚酮合酶是其合成的关键酶。这两种酶的存在指示了微生物中该种化合物是否合成。因此多聚酮合酶以及非核糖体肽的合成酶可以用于指示筛选植物体中活性内生菌的重要基因片段。虽然该种方式具有一定的效果，但是会对非常态合成的化合物造成遗漏，而且根据实践证明，很多真菌中毒素、抗生素以及色素不会在正常的实验条件下予以表达，其合成途径也会有所隐藏。所以，在实验中往往会过分低估真菌次级代谢。第二种方式则是通过对内生菌天然产物合成的促进予以提取。例如：用专业特殊的酶对特定种类的真菌进行处理，在其中大多数的真菌中其化合物水平普遍上调，有些甚至发现了新的化合物。

1.1 调节植物生长发育的活性物质

植物的内生菌之所以能够和植物互利共生，主要是由于其代谢的物质对植物的生长发育具有很好的调节作用。具体表现：促进幼苗的存活，促进种子的发芽，促进植物花序的形成一级促进植物的分蘖生长等。通过实验研究，内生菌对植物的生长影响主要是由于其能够产生对植物生长具有调节作用的物质，从而对植物的发育一级生长造成间接影响。这些物质主要有细胞激动素、赤霉素以及生长素，当然还有一些其他的物质。以苦荞为例，从其中分离出的两种内生菌能够产生一种物质，该物质能够对苦荞样本中的氨解酶的活性造成影响，从而调整植物的萌发，产生一定的促进作用。而从野生的铁皮石斛中分离出的内生菌，能够有效的促进铁皮石斛根系以及茎的发育生长，并通过现有的实验确定了促生的溶液最佳浓度。而龙葵中LREO7内生菌能够产生ACC以及吲哚乙酸和铁载体，能有效对矿质磷酸盐进行溶解，且对植物的生长进行促进。

2 相互关系

多数内生菌都会有益于宿主植物的生长，除了对植物生长进行促进之外，还能够对空气中的氮气进行吸收，这种内生菌能够有效的发挥固氮作用，固氮内生菌的作用发挥主要依赖于宿主植物多余的能量，且不会形成特化结构，能够在宿主植物中的各种器官中发挥作用。另外有些内生菌还能够提供啊植物对于氮、磷、钾等营养物质的吸收，以此保证植物的有效生长。

有些植物的内生菌不仅仅保证、促进了植物的生长，在植物体内发挥其应有的固氮以及促营养物质吸收的作用，而且还能够有效提升植株的环境抗性，有些植物在同内生菌共生后很多抗病性以及环境抗性都有了很大的改善。例如，从大叶桉中分离出其根部的内生菌，通过研究发现，该内生菌能够有效的对大叶桉的青枯病的致病菌进行抑制，从而提高了大叶桉对于青枯病的抗性。而辣椒的TmL2-9内生菌可以有效的预防早疫病发生在辣椒幼苗中，有效防止率高达84.4%，并且其也能对西红柿的幼苗早疫病预防产生一定作用。另外，通过对西红柿的三种内生菌进行研究，发现其在西红柿根部以及发芽的影响中能够有效降低病菌性病害的产生，同时提高芽的生物量以及西红柿中的含糖量。而在锡兰肉桂中也发现了一种内生菌，该种内生菌能够产生酸类、酮类、醇类、脂类以及油脂等有机物，而该类有机挥发物能够对致病菌产生有效的抗性。endprint

目前的研究主要集中在内生菌对宿主植物的作用，而植物对内生菌的研究报道的较少。植物组织在具有充足的水分和特定的分泌物的条件下，有利于内生菌黏附在一起形成在宿主内易于生存的生物薄膜结构，进而促进内生菌的生长。滑桃树种子提取物对其内生菌的生长有促进作用。由此可见，植物与内生菌之间是一种互惠互利的关系，两者的结合增加了各自的适应能力。

3 内生菌的应用

3.1 在活性物质生产方面的应用

利用植物内生菌尤其药用植物内生菌生产高活性物质，已经取得丰硕的成果。今后，除了对药典药内生菌开发外，利用来源于民间草药的内生菌生产新型天然活性物质是一个值得重视的途径。

3.2 在经济作物种植方面的应用

内生菌在一定的浓度范围内可以影响宿主植物对外界环境、病毒、致病菌等的抗性反应。因此，利用内生菌植物间的相互作用，可以提高植物的抗逆性。

3.3 在环境保护方面的应用

利用植物内生菌进行生物防是现在研究的热点。它可以减少化学农药的使用，减轻环境污染。土壤重金属污染是当今面临的一个全球性环境问题。利用对重金属具有积累能力的内生菌及植物共生体可为土壤重金属污染的植物修复提供可能。

3.4 在卫生保健方面的应用

内生菌产生的活性物质除可以直接作为药用成分外，还可以作为添加剂改善产品的品质。从云南烤烟组织中分离出一株内生菌株。将其发酵液添加到成品烟叶中，发现烟叶中烟碱和亚硝酸盐含量都发生了变化。烟草叶片中的硝酸盐、亚硝酸盐正是烟草特有的强致癌物质亚硝胺（TSNA）的前体物。

4 展望

目前虽然关于内生菌的研究很多，但在实际生产实践中的应用还不是很多，比如内生菌用于生物防治时，周围环境（土壤、植株表面及根际分泌物等）及植物体内部的微生态环境都对内生菌的生长和作用的发挥存在着一定的影响（如：拮抗或竞争等），从而使得内生菌剂的防治效果不稳定，妨碍了内生菌的应用。目前，对许多内生菌产的活性物质研究不完全清楚，难以得到较为纯净的有效成份。这也影响了内生菌的实际应用。但从长远角度看，内生菌的研究会给内生菌的应用带来新的契机，必将给人类的生活带来更大的利益，具有重要和广阔的开发应用前景。

由于内生菌的研究涉及植物与微生物相互作用的系统，要研究两者的关系就需要先建立一个共培养系统。在以后的研究中，还需要借助先进的科学技术平台，包括：进化、比较和群落基因组、蛋白质组、代谢组、分泌组学、转录组学、高能量下一代测序（NGS）技术和生物信息学等，使得植物内生菌这一资源能够更好地造福人类。

参考文献

[1] 冯永君，宋未.植物内生细菌[J].自然杂志，2001，23（5）：249-252.

[2] 沈德龙，冯永君，宋未.内生成团泛菌YS19对水稻乳熟期光合产物在旗叶、穗分配中的影响[J].自然科学进展，2002，12（8）：863-865.

[3] 王万能，肖崇刚.烟草内生细菌118防治黑胫病的机理研究[J].西南农业大学学报，2003，25（1）：28-31.endprint