桐花树内生和根际细菌多样性及抗血栓活性研究

更新时间:2023-06-28 12:26:19 阅读: 评论:0

㊀Guihaia㊀Mar.2020ꎬ40(3):335-344
贫困申请书范文800字
http://www.guihaia-journal.com
DOI:10.11931/guihaia.gxzw201909018
李菲ꎬ黄庶识ꎬ胡文进ꎬ等.桐花树内生和根际细菌多样性及抗血栓活性研究[J].广西植物ꎬ2020ꎬ40(3):335-344.
LIFꎬHUANGSSꎬHUWJꎬetal.Diversityandanti ̄thromboticactivityofendophyticandrhizosphericbacteriaisolatedfromAegicerascorni ̄culatum[J].Guihaiaꎬ2020ꎬ40(3):335-344.
桐花树内生和根际细菌多样性及抗血栓活性研究
李㊀菲1ꎬ黄庶识2ꎬ胡文进3ꎬ李㊀喆2ꎬ黄媛林2ꎬ王巧贞2ꎬ潘信利2∗
(1.广西科学院广西近海海洋环境科学重点实验室ꎬ南宁530007ꎻ2.广西科学院广西海洋天然产物与组合生物
合成化学重点实验室ꎬ南宁530007ꎻ3.广西科学院ꎬ国家非粮生物质能源工程技术研究中心ꎬ非粮生物质酶解国家重点实验室ꎬ广西生物炼制重点实验室ꎬ广西生物质工程技术研究中心ꎬ南宁530007)摘㊀要:红树植物内生菌在红树共生体的物质循环㊁能量传递和健康维护等方面起着重要作用ꎮ为探究红树植物内生菌的多样性ꎬ进一步揭示内生菌在红树共生体的功能多样性提供菌种资源ꎬ该研究选择6种分离培养基和采用传统稀释涂布法对从广西北海滩涂上采集的桐花树组织和根际土壤样品进行分离ꎬ对获得的可培养细菌进行多样性分析ꎬ并通过体外溶栓实验筛选出具有抗血栓活性的菌株ꎮ结果表明:(1)基于16SrRNA基因序列系统进化分析ꎬ从桐花树组织和根际土壤中共获得125株细菌ꎻ分布于变形菌门(Pro ̄teobacteria)㊁放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)3个门27个科39个属74个种中ꎬ芽孢杆菌属为优势菌属ꎬ菌株数量占13.5%ꎮ(2)抗血栓活性实验表明ꎬ初筛获得18株具有抗血栓活性细菌ꎬ总阳性率为24.32%ꎻ将初筛有活性的菌株进行复筛和重复验证实验ꎬ进一步验证其活性ꎬ结果复筛出3株细
菌B1850㊁B1989和B2632具有很强抗血栓活性ꎮ综上所述ꎬ广西北海滩涂上红树植物桐花树中存在丰富的可培养细菌资源ꎬ具有从中挖掘新的纤溶酶和开发溶血栓药物的潜力ꎮ
关键词:桐花树ꎬ内生细菌ꎬ根际细菌ꎬ多样性ꎬ抗血栓活性
中图分类号:Q939.1㊀㊀文献标识码:A
文章编号:1000 ̄3142(2020)03 ̄0335 ̄10开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Diversityandanti ̄thromboticactivityofendophyticandrhizosphericbacteriaisolatedfromAegicerascorniculatumLIFei1ꎬHUANGShushi2ꎬHUWenjin3ꎬLIZhe2ꎬHUANGYuanlin2ꎬ
WANGQiaozhen2ꎬPANXinli2∗
收稿日期:2020-01-03
野外玉石原石的鉴别
基金项目:国家自然科学基金(31560017)ꎻ广西自然科学基金重点项目(2014GXNSFDA118012)ꎻ广西科技计划重点研发项目(桂科AB16380071)ꎻ广西科技计划科技基地和人才专项项目(桂科AD17129019)ꎻ广西科学院基本业务费项目(2017YJJ23020)ꎻ广西海洋天然产物与组合生物合成化学重点实验室运行费项目(17 ̄259 ̄74)[SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofC
hina(31560017)ꎻKeyProgramofNationalNaturalScienceFoundationofGuangxi(2014GXNSFDA118012)ꎻKeyResearchandDeve ̄lopmentProgramofGuangxi(AB16380071)ꎻSpecialProgramfortheBaseofGuangxiScienceandTechnologyandTalents(AD17129019)ꎻFundamentalResearchFundforGuangxiAcademyofSciences(2017YJJ23020)ꎻGuangxiKeyLaboratoryofMarineNaturalProductsandCombinatorialBiosynthesisChemistry(17 ̄259 ̄74)]ꎮ
作者简介:李菲(1988-)ꎬ女ꎬ广西南宁人ꎬ硕士ꎬ助理研究员ꎬ主要从事广西北部湾海洋微生物研究ꎬ(E ̄mail)finylee@yeah.netꎮ∗通信作者:潘信利ꎬ博士ꎬ助理研究员ꎬ主要从事海洋微生物资源开发与利用研究ꎬ(E ̄mail)pxl@gxas.cnꎮ
(1.GuangxiKeyLaboratoryofMaineEnvironmentalScienceꎬGuangxiAcademyofSciencesꎬNanning530007ꎬChinaꎻ2.GuangxiKeyLaboratoryofMarineNaturalProductsandCombinatorialBiosynethesisChemistry
ꎬGuangxiAcademyofSciencesꎬNanning530007ꎬChinaꎻ3.NationalEngineeringResearchCenterforNon ̄FoodBiorefineryꎬStateKeyLaboratoryofNon ̄FoodBiomassandEnzymeTechnologyꎬGuangxiKeyLaboratoryofBio ̄refineryꎬGuangxiBiomassEngineeringTechnologyResearchCenterꎬGuangxiAcademyofSciencesꎬNanning530007ꎬChina)
Abstract:Mangroveendophytesplayanimportantroleinthematerialcycleꎬenergytransferandhealthmaintenanceofmangroveplants.Inordertoenrichmicrobiologicalresourcesforfurtherrevealingthefunctionaldiversityoftheendo ̄phytesmicroorganisminmangroveplantsꎬinthisstudyꎬweinvestigatedthedistributionanddiversityofendophyticandrhizosphericbacteriaofAegicerascorniculatumcollectedfromBeihaiCityꎬandstudiedtheanti ̄thro
觉察
mboticactivitiesofthosestrains.TheendophyticandrhizosphericbacteriawereisolatedfromA.corniculatumbyusingsixdifferentisolationmedia.Theanti ̄thromboticactivitiesofallspecieswerescreenedoutbythrombolysisexperimentinvitro.Theresultswereasfollows:(1)Basedonthephylogeneticanalysisof16SrRNAgenesequenceꎬatotalof125strainswereob ̄tainedfromthetissueandrhizospheresoilofA.corniculatum.Theywereclassifiedinto74speciesꎬ39generaꎬ27fami ̄liesand3phylasofProteobacteriaꎬActinobacteriaandFirmicutes.Bacillussp.wasthedominantgenusꎬandthetotalratewas13.5%.(2)Theresultsofanti ̄thromboticactivitytestshowedthat18strainswithanti ̄thromboticactivitywerescreenedoutꎬandthetotalpositiveratereachedto24.32%.Theactivityofthestrainswasfurtherverifiedbythere ̄screeningandre ̄verificationtest.T
hestrainsofB1850ꎬB1989andB2632withstronganti ̄thromboticactivitywereob ̄tained.TosumupꎬthereareabundantculturablebacterialresourcesinAegicerascorniculatuminBeihaiofGuangxiꎬwhichcouldbeapotentialsourceforthediscoveryofnewplasminogenandthrombolyticdrugs.
Keywords:Aegicerascorniculatumꎬendophyticbacteriaꎬrhizosphericbacteriaꎬdiversityꎬanti ̄thromboticactivity
㊀㊀血栓性疾病是一类严重威胁人类健康的常见病㊁多发病ꎬ常表现为心绞痛㊁心肌梗死㊁脑栓塞和脑梗死等ꎬ多以中老年人为主要发病群体ꎬ现发病人群逐渐趋于年轻化ꎬ且发病率与死亡率在不断上升(乔德水等ꎬ2009ꎻJäremoetal.ꎬ2013)ꎮ血栓性疾病的起因主要是血管腔中形成血栓使其变得狭窄或闭塞ꎬ导致主要器官缺血或梗死ꎮ而血栓是人体内血液组成成分在血管或心脏内形成的凝块ꎬ可脱落凝块随血液流至远端ꎬ从而堵塞血管腔(Sunetal.ꎬ2008)ꎮ目前临床上主要有三大类治疗血栓性疾病的药物ꎬ即抗血小板类㊁抗凝血类和溶血栓药物ꎮ传统的溶血栓药物在临床上虽具有确切的疗效和良好的安全性ꎬ但其存在的半衰期短㊁纤维蛋白特异性低和价格贵等缺点也不容忽
视(翁郁华等ꎬ2010)ꎮ因此ꎬ寻找能解决上述问题的溶血栓药物具有广泛的应用前景ꎮ
近年来ꎬ海洋微生物是新型纤溶酶的重要来源之一ꎮLakshmietal.(2013)从海洋沙雷菌(Ser ̄ratiasp.RSPB11)分离到一种具有纤维蛋白水解活性和高热稳定的碱性金属蛋白酶ꎮ李占强等(2009)从南海沉积物中分离到的短小芽孢杆菌(BacilluspumilusB5815)ꎬ其纤溶酶活性好且产酶量高ꎮHuangetal.(2013)从海洋枯草芽孢杆菌(BacillussubtilisHAS ̄3)分离到一种纤维蛋白水解酶ꎮ刘晨光等(2001)分离到一株海洋假单胞菌(Pseudomonassp.)可产生较强的直接溶解纤维蛋白和具有抗血栓活性的碱性蛋白酶MPAPꎮ这些为从海洋微生物来源寻找抗血栓的药物提供了很好的依据ꎮ桐花树系红树林中广布种之一ꎬ广泛分布于亚洲至大洋洲热带海岸ꎬ在我国的广东㊁广西㊁福建和海南等省(区)均有分布(缪绅裕等ꎬ2007)ꎮ我国的桐花树由于受到常年全日潮水的浸淹ꎬ使之生长状况㊁营养发育㊁生物量分配㊁激素水平和相关酶系等方面的生理生态性质表现出梯度性反应(何斌源等ꎬ2007)ꎬ其内生菌长期生活于植物体内的特殊环境中并与之协同进化ꎮ植物体为其提供生长所必需的能量和营养的同时ꎬ内生菌又会通过自身的代谢㊁信号传导对植物体产生响应(文才艺等ꎬ2004)ꎮ本研究以广西北海滩涂的桐花树中分离㊁培养和鉴定出的植物内生和根际细菌为样本ꎬ旨在筛选出具有高效抗血栓活性的菌株ꎮ1㊀材料与方法
1.1材料
1.1.1样本来源㊀桐花树于2018年8月在广西北海滩涂(108ʎ50ᶄ42ᵡE㊁21ʎ55ᶄ25ᵡN)采集ꎮ样品装于密封袋ꎬ4ħ低温保藏带回实验室ꎬ尽快完成
633广㊀西㊀植㊀物40卷
前处理和分离工作ꎮ
门户网站建设1.1.2羊血实验试剂㊀无菌脱纤维羊血(初筛羊血)和抗凝羊血(复筛羊血)ꎬ均购买于南宁茂接微生物科技有限公司ꎮ
阳性对照药物:血塞通片(云南维和药业股份有限公司)ꎬ购买于一心药业ꎮ
1.1.3培养基㊀(1)分离培养基:AGG㊁M5㊁P7㊁M10㊁M4和P3ꎬ详情信息见表1ꎮ
表1㊀细菌分离培养基配方
Table1㊀Conponentsofculturemediaforbacterialisolation
分离培养基
Isolatedculturemedium㊀㊀㊀㊀主要成分
㊀㊀㊀㊀Maincomponent其他成分㊀㊀㊀㊀㊀㊀
Othercomponents㊀㊀㊀㊀㊀㊀
AGG可溶性淀粉10.0gꎬ葡萄糖1.0gꎬ甘油10mL
Solublestarch10.0gꎬglucoseanhydrous1.0gꎬglycerol10mL琼脂14.0g
Agar14.0g
去离子水1000mL
Deionized-water1000mL
pH7.2~7.4复合盐母液10mLCompoundionconcentrate10mL
M5海藻糖5.0gꎬ脯氨酸1.0gꎬ土壤浸出液20mL
Trehalose5.0gꎬproline1.0gꎬsoilextract20mL
P7L-天门冬酰胺1.0gꎬ酪氨酸0.5gꎬ甘油10mL
L-Asparagine1.0gꎬtyrosine0.5gꎬglycerol10mL
M10可溶性淀粉10.0gꎬ水解酪素0.5g
Solublestarch10.0gꎬhydrolyzedcasein0.5g
M4L-天门冬酰胺1.0gꎬ海藻糖5.0gꎬ甘油10mL
L-Asparagine1.0gꎬtrehalose5.0gꎬglycerol10mL找一找
P3粗燕麦粉20.0g
观赏鱼饲养Crudeoat20.0g
㊀注:复合盐母液㊀㊀KNO31.0gꎬK2HPO40.5gꎬMgSO4 7H2O0.5gꎬNaCl0.5gꎬNH4NO30.1gꎬFeSO40.01gꎬZnSO4 7H2O0.001gꎬMnCl2 H2O0.001gꎬ去离子水10mLꎮ
㊀Note:Compoundionconcentrate㊀㊀KNO31.0gꎬK2HPO40.
5gꎬMgSO4 7H2O0.5gꎬNaCl0.5gꎬNH4NO30.1gꎬFeSO40.01gꎬZnSO4 7H2O0.001gꎬMnCl2 H2O0.001gꎬdeionized ̄water10mL.
㊀㊀(2)纯化培养基(改良ISP2):麦芽提取物2.0gꎬ葡萄糖2.0gꎬ酵母提取物2.0gꎬ琼脂15.0gꎬ去离子水1000mLꎮ
(3)发酵培养基:改良ISP2液体培养基ꎮ1.2菌株的分离纯化
1.2.1样品预处理㊀参照李菲等(2018)预处理方法ꎬ代表性地选择桐花树各组织进行细菌的分离实验ꎮ首先ꎬ用5%次氯酸钠溶液浸泡3~5minꎬ用无菌水冲洗多次ꎻ其次ꎬ用0.2%吐温20溶液浸泡10minꎬ用无菌水冲洗多次ꎻ最后ꎬ用75%的酒精溶液浸泡5minꎬ用无菌水冲洗多次ꎮ消毒后的组织样品ꎬ分别用无菌手术刀进行切碎ꎻ取约1g的样品进行充分研磨ꎬ加入9mL无菌水与样品混匀ꎬ即为初始的组织悬液ꎬ再依次稀释到10 ̄3和10 ̄4的组织悬液ꎬ待用ꎮ
桐花树根际样品的收集ꎬ轻轻刮下根须表面附着的土壤ꎬ平铺于无菌平皿中ꎬ经65ħ热风干燥30minꎮ称取2.0g样品装于20mL无菌水中摇匀ꎻ制成10 ̄2和10 ̄3稀释度的样液ꎬ待涂布处理ꎮ1.2.2细菌的分离纯化㊀取200μL梯度稀释的样液接种于6种复合营养培养基中ꎬ28ħ培养数周ꎬ并及时观察菌株的生长情况ꎬ挑取肉眼可见菌落进行纯化培养ꎬ记录其形态特征和相同菌落数ꎬ
30%(V/V)甘油 ̄ISP2混合液作为保护剂ꎬ将纯化好的菌株制成冻存管保藏于-70ħꎮ
1.316SrRNA系统发育分析
采用Chelex ̄100树脂(周双清等ꎬ2010)快速提取细菌的DNA作为PCR模板ꎬ并根据Walsh(1991)的方法对其进行PCR扩增ꎮ引物为27F和1522Rꎬ参照李菲等(2018)的方法设定PCR反应条件ꎮ扩增产物经1%琼脂糖 ̄TAE凝胶电泳检测合格后ꎬ委托北京擎科新业生物技术有限公司进行测序分析ꎮ序列经BioEditSequenceAlignmentEditor软件整理后ꎬ利用EzTaxon服务器进行在线比对(Kimetal.ꎬ2009)ꎻ以同源性最高菌株的有效序列作为参比对象ꎬ构建Neighbor ̄Joining系统发育树ꎬ各分支置信值检测设为Boostrap1000次ꎬ对各菌株的系统发育地位进行分析(Lietal.ꎬ2017)ꎮ1.4细菌对抗血栓活性的筛选
1.4.1羊血培养基制备㊀以改良ISP2固体培养基为基础培养基ꎬ121ħ高温蒸汽灭菌20minꎮ待培养基冷却至55ħꎬ添加10%脱纤维无菌羊血ꎬ摇匀后
733
3期李菲等:桐花树内生和根际细菌多样性及抗血栓活性研究
倒入无菌平皿中ꎬ待平皿静置冷却2h后ꎬ待用ꎮ1.4.2初筛㊀首先将排重后的74株细菌ꎬ分别接种至ISP2固体培养基上ꎬ取生长对数后期的细菌划线至羊血培养基上ꎬ每板划4株细菌ꎬ置于28ħ的恒温培养箱培养ꎮ然后于24h后观察平板上微生物的生长情况ꎬ观察是否有透明圈ꎬ颜色变化等ꎮ再将产生明显透明圈的菌落划线至ISP2固体培养基上ꎬ供复筛用ꎮ
1.4.3复筛㊀参考辛宏等(2018)的方法制备人工血栓ꎬ取300μL脱纤维无菌羊血ꎬ至于灭菌西林瓶底部ꎬ加入9μL1mol L ̄1的CaCl3溶液ꎬ放置10minꎬ待血液凝固使用ꎮ
将初筛结果良好的16株细菌ꎬ分别接种于50mL改良的ISP2液体培养基上ꎬ28ħꎬ180r min ̄1摇床培养7dꎻ取出发酵液ꎬ8000r min ̄1离心10minꎬ收集上清液ꎬ用0.22μm微孔滤膜除菌ꎬ获得抗血栓活性待测液ꎻ取2mL待测液沿壁缓慢加入凝固的人工血栓中ꎬ以2mLISP2液体培养基和2mL0.7%生理盐水作阴性对照ꎬ以2mL0.173g mL ̄1血塞通片(含三七总皂苷含量为100mg)为阳性对照ꎮ放入28ħ培养ꎬ每隔24h观察一次血凝块溶解情况ꎬ并轻微晃荡ꎬ记录结果ꎮ
2㊀结果与分析
2.1桐花树中内生及根际细菌多样性分析
根据菌落的形态㊁颜色和大小等特征进行排重ꎬ选取125株细菌进行测序对比分析ꎬ获得74种细菌ꎬ其中桐花树各组织中获得34种内生细菌ꎬ隶属于18科22属ꎻ根际细菌44种ꎬ隶属于20科27属ꎮ分别对桐花树的内生细菌和根际细菌构建N ̄J系统进化树(图1和图2)ꎮ
2.2不同培养基对内生和根际细菌的分离效果采用6种培养基ꎬ从桐花树中分别获得内生和根际细菌71株和64株ꎻ经形态法和16SrRNA基因序列对比排重后ꎬ获得74株细菌在6种培养基上分离效果(图3)ꎮ根据其分离效果分析:P3和P7培养基分离到细菌种类最多ꎬ均有17个菌属ꎻAGG培养基分离的细菌种类最少ꎬ包含4个菌属ꎬ究其原因可能是AGG培养基主要成分为淀粉ꎬ较适合优势放线菌群(链霉菌属)ꎮ由菌落数统计结果可知ꎬM10㊁M5㊁AGG㊁M4㊁P7和P3培养基上菌落数分别为4.3㊁3.1㊁1.2㊁7.3和7.2(ˑ105cfu mL ̄1)ꎮP3和P7培养基分离效果相近ꎬ获得的细菌均隶属于17属ꎬ其菌种数和多样性均较高ꎻ而AGG培养基获得的细菌均隶属于5属ꎬ故其获得较少的细菌数和多样性ꎮ
2.3内生及根际细菌的属级水平上的韦恩图分析在属级水平上对桐花树各组织和其根际来源细菌进行venn分析ꎬ结果显示ꎬ从桐花树各组织和根际中获得细菌种类存在较大的差异ꎬ桐花树内生细菌和根际细菌共有10个相同的菌属ꎬ分别为Novosphingobiumsp.㊁Sphingomonassp.㊁Gordoniasp.㊁Mi ̄crococcussp.㊁Streptomycessp.㊁Pseudomonassp.㊁Mycolici ̄bacteriumsp.㊁Myc
obacteriumsp.㊁Bacillussp.和Microbac ̄teriumsp.ꎮ对桐花树各组织与根际来源的细菌分别进行venn分析ꎬ仅有一个共同的芽孢杆菌属(图4:A)ꎻ根部分离的细菌与根际细菌有8个共同菌属(图4:B)ꎬ其他各组织分离的细菌与根际细菌的种属相差较大ꎮ
2.4细菌抗血栓活性初筛
将初筛的羊血平板放置28ħ培养24h后ꎬ观察细菌生长和晕圈情况ꎮ结果显示ꎬ筛选74种细菌的抗血栓活性ꎬ有18种细菌显示出良好的抗血栓活性ꎬ总阳性为24.32%ꎻ分别隶属于Bacillussp.㊁Curtobacteriumsp.㊁Demequinasp.㊁Kineococcussp.㊁Pseudomonassp.和Sphingomonassp.ꎮ图5显示ꎬB2061㊁B2635和B1820显示无晕圈ꎬ即判定为无溶血活性ꎻB1502㊁B1500和B1850显示出深色晕圈ꎬB1989㊁B2634和B2632表现为透明圈ꎬ两者均判定为具有溶血活性ꎮ
2.5细菌上清液对体外血栓的影响
根据上述抗血栓活性初筛结果ꎬ对18株有活性菌株进行抗血栓活性复筛ꎮ图6结果显示ꎬ24h后ꎬB1850㊁B1989和B2632的上清发酵液将凝血块全部溶解ꎮ其余细菌的上清液与血凝块均有明显分层ꎬ凝血块较空白对照组的均有变小ꎬ上层溶液呈现出红色ꎬ故展示出微弱的溶血活性ꎬISP2培养基和生理盐水空白组中凝血块均维持原样ꎬ下层为凝血块ꎬ固液分界线清晰ꎮ
3㊀讨论与结论
红树植物是生长在热带和亚热带潮间带河口地带的耐盐植物ꎬ分布在30ʎS与30ʎN之间ꎮ面对高度盐渍化㊁土壤缺氧㊁高光辐射㊁高矿物组成㊁
833广㊀西㊀植㊀物40卷
图1㊀桐花树内生细菌的16SrRNA基因序列N ̄J系统发育树
中国地理概况
国家职业技能鉴定Fig.1㊀N ̄Jphylogenetictreeof16SrRNAgenesequencesofendophyticbacteriainAegicerascorniculatum933
3期李菲等:桐花树内生和根际细菌多样性及抗血栓活性研究

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标签:细菌   活性   根际   培养基
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