生物技术通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (8): 35-45.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0735
梁振霆1(
), 唐婷1,2()
收稿日期:2021-06-08
出版日期:2021-08-26
发布日期:2021-09-10
作者简介:梁振霆,男,硕士研究生,研究方向：植物内生菌生物功能;E-mail： 基金资助:
LIANG Zhen-ting1(), TANG Ting1,2()
Received:2021-06-08
Published:2021-08-26
Online:2021-09-10
摘要：
植物次生代谢产物具有广阔的药理活性与重要的生物功能,但天然产量低,无法满足人们日益增长的医药需求,其生物合成研究备受关注。内生菌与植物长期互利共生,影响植物众多代谢过程和生理活动,是解决次生代谢产物资源短缺的重要来源。综述了内生菌促进植物萜类,黄酮类和生物碱等次生代谢产物的生物合成,以及内生菌通过调控次生代谢物以增强植物对生物和非生物胁迫的抗性,讨论了内生菌关联植物次生代谢物在现代生物领域的生产途径和应用前景,以期为利用微生物资源为药用次生代谢产物的生物合成研究和农作物抗逆性状改良提供新思路。
梁振霆, 唐婷. 内生菌对植物次生代谢产物的生物合成影响和抗逆功能研究[J]. 生物技术通报, 2021, 37(8): 35-45.
LIANG Zhen-ting, TANG Ting. Effects of Endophytes on Biosynthesis of Secondary Metabolites and Stress Tolerance in Plants[J]. Biotechnology Bulletin, 2021, 37(8): 35-45.
| 内生菌 Endophyte | 宿主植物 Host plant | 功 能 Function | 参考文献 References |
|---|---|---|---|
| 草青霉（Penicillium oxalicum） 假诺卡氏菌属（Pseudonocardia sp.YIM 63111） 印度梨形孢（Piriformospora indica） 嗜铬固氮菌（Azotobacter chroococcum） | 青 蒿（Artemisia carvifolia） | 促进倍半萜青蒿素生物合成 生物转化青蒿酸 | [ |
| 菌根真菌MF23（Mycena sp.） | 石 斛（Dendrobium nobile Lindl.） | 调控倍半萜蔓枝碱生物合成 | [ |
| 荧光假单孢菌（Pseudomonas fluorescens） | 苍 术（Atractylodes lancea） | 诱导吲哚乙酸合成促进倍半萜积累 | [ |
| 木聚糖菌GDG-102（Xylaria sp. GDG-102） | 山根豆（Sophora tonkinensis） | 促进倍半萜艾里莫芬烷生物合成 | [ |
| 内生镰刀菌（Fusarium mairei） 子囊菌属（Ascomycetes） 德特罗霉菌属（Deutromycetes） 拟盾壳霉属（Paraconiothyrium sp） | 红豆杉（Taxus chinensis） | 诱导紫杉醇生物合成关键基因表达,促进二萜紫杉醇生物合成 | [ |
| 线浅孔（Grammothele lineata） | 长蒴黄麻（Corchorus olitorius） | 促进二萜紫杉醇生物合成 | [ |
| 脆弱毛霉（Mucor rouxii AS3.3447） | 丹 参（Salvia miltiorrhiza） | 促进二萜丹参酮生物合成 | [ |
| 广生亚大茎点菌 （Macrophomina pseudophaseolina） | 毛喉鞘蕊花（Coleus forskohlii） | 诱导二萜关键酶基因表达,增加毛 喉素产量 | [ |
| 脆弱毛霉（Mucor rouxii AS3.3447） | 丹 参（Salvia miltiorrhiza） | 生物转化丹参酮等二萜类化合物 | [ |
| 草茎点霉D603（Phoma herbarum D603） | 丹 参（Salvia miltiorrhiza） | 诱导生长激素和丹参酮生物合成 | [ |
| 黄曲霉属（Aspergillus sp.） | 三 七（Panax notoginseng） | 促进三萜人参皂苷生物合成 | [ |
| 镰刀霉（Fusarium sp.） | 人 参（Panax ginseng） | 促进三萜人参皂苷生物合成 | [ |
| 深黄伞形霉（Umbelopsis isabellina） | 蛇足石杉（Huperzia serrata） | 促进三萜熊果酸生物转化 | [ |
| 青霉菌（Penicillium sp. SWUKD4.1850） | 狭叶南五味子（Kadsura angustifolia） | 促进五味子三萜类生物合成 | [ |
| 迈锡尼属真菌（Mycena sp.） | 金线莲（Anoectochilus formosanus） | 促进相关药效成分生物合成 | [ |
| 白腐真菌（Hypocrea lixii） | 木豆根（Cajanus cajan Millsp） | 促进黄酮类木豆醇生物合成 | [ |
| 黑麦草内生菌（Methylobacterium extorquens） | 黑麦草（Lolium perenne） | 促进黄酮类香豆素,白藜芦醇,芦 丁生物合成 | [ |
| 芽孢杆菌（Bacillus genus） | 夏雪片莲（Leucojum aestivum） | 促进石蒜科生物碱生物合成 | [ |
| 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis PXJ-5,CPC3） 蜡状芽孢杆菌菌株（Bacillus cereus strai ChST） 赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus sp.） | 登塔木（Miquelia dentata） | 促进喜树碱生物合成 | [ |
| 大理石雕菌属（Marmoricola） 不动杆菌属（Acinetobacter） | 罂粟（Papaver somniferum） | 诱导生物碱合成基因表达,促进吗啡生物合成 | [ |
表1 内生菌对植物次生代谢产物合成的影响
Table1 Effects of endophytes on the biosynthesis of secondary metabolites in plants
| 内生菌 Endophyte | 宿主植物 Host plant | 功 能 Function | 参考文献 References |
|---|---|---|---|
| 草青霉（Penicillium oxalicum） 假诺卡氏菌属（Pseudonocardia sp.YIM 63111） 印度梨形孢（Piriformospora indica） 嗜铬固氮菌（Azotobacter chroococcum） | 青 蒿（Artemisia carvifolia） | 促进倍半萜青蒿素生物合成 生物转化青蒿酸 | [ |
| 菌根真菌MF23（Mycena sp.） | 石 斛（Dendrobium nobile Lindl.） | 调控倍半萜蔓枝碱生物合成 | [ |
| 荧光假单孢菌（Pseudomonas fluorescens） | 苍 术（Atractylodes lancea） | 诱导吲哚乙酸合成促进倍半萜积累 | [ |
| 木聚糖菌GDG-102（Xylaria sp. GDG-102） | 山根豆（Sophora tonkinensis） | 促进倍半萜艾里莫芬烷生物合成 | [ |
| 内生镰刀菌（Fusarium mairei） 子囊菌属（Ascomycetes） 德特罗霉菌属（Deutromycetes） 拟盾壳霉属（Paraconiothyrium sp） | 红豆杉（Taxus chinensis） | 诱导紫杉醇生物合成关键基因表达,促进二萜紫杉醇生物合成 | [ |
| 线浅孔（Grammothele lineata） | 长蒴黄麻（Corchorus olitorius） | 促进二萜紫杉醇生物合成 | [ |
| 脆弱毛霉（Mucor rouxii AS3.3447） | 丹 参（Salvia miltiorrhiza） | 促进二萜丹参酮生物合成 | [ |
| 广生亚大茎点菌 （Macrophomina pseudophaseolina） | 毛喉鞘蕊花（Coleus forskohlii） | 诱导二萜关键酶基因表达,增加毛 喉素产量 | [ |
| 脆弱毛霉（Mucor rouxii AS3.3447） | 丹 参（Salvia miltiorrhiza） | 生物转化丹参酮等二萜类化合物 | [ |
| 草茎点霉D603（Phoma herbarum D603） | 丹 参（Salvia miltiorrhiza） | 诱导生长激素和丹参酮生物合成 | [ |
| 黄曲霉属（Aspergillus sp.） | 三 七（Panax notoginseng） | 促进三萜人参皂苷生物合成 | [ |
| 镰刀霉（Fusarium sp.） | 人 参（Panax ginseng） | 促进三萜人参皂苷生物合成 | [ |
| 深黄伞形霉（Umbelopsis isabellina） | 蛇足石杉（Huperzia serrata） | 促进三萜熊果酸生物转化 | [ |
| 青霉菌（Penicillium sp. SWUKD4.1850） | 狭叶南五味子（Kadsura angustifolia） | 促进五味子三萜类生物合成 | [ |
| 迈锡尼属真菌（Mycena sp.） | 金线莲（Anoectochilus formosanus） | 促进相关药效成分生物合成 | [ |
| 白腐真菌（Hypocrea lixii） | 木豆根（Cajanus cajan Millsp） | 促进黄酮类木豆醇生物合成 | [ |
| 黑麦草内生菌（Methylobacterium extorquens） | 黑麦草（Lolium perenne） | 促进黄酮类香豆素,白藜芦醇,芦 丁生物合成 | [ |
| 芽孢杆菌（Bacillus genus） | 夏雪片莲（Leucojum aestivum） | 促进石蒜科生物碱生物合成 | [ |
| 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis PXJ-5,CPC3） 蜡状芽孢杆菌菌株（Bacillus cereus strai ChST） 赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus sp.） | 登塔木（Miquelia dentata） | 促进喜树碱生物合成 | [ |
| 大理石雕菌属（Marmoricola） 不动杆菌属（Acinetobacter） | 罂粟（Papaver somniferum） | 诱导生物碱合成基因表达,促进吗啡生物合成 | [ |
| 内生菌 Endophyte | 宿主植物 Host Plant | 作用Function | 参考文献References |
|---|---|---|---|
| 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） | 多种植物 | 抵御病原菌 | [ |
| 印度梨形孢（Serendipita indica） 不动杆菌属（Acinetobacter） 节杆菌属（Arthrobacter） 芽孢杆菌属（Bacillus） 微杆菌属（Microbacterium） 泛菌属（Pantoea） 假单胞菌属（Pseudomonas） 狭营养单胞菌属（Stenotrophomonas） | 番 茄（Solanum lycopersici） | 抵御病原菌 | [ |
| 粉红粘帚霉（Clonostachys rosea） | 艾纳香（Blumea balsamifera） | 抵御病原菌 | [ |
| 非洲木霉（Trichoderma afroharzianum） | 橡皮树（Ficus elastica） | 抵御病原菌 | [ |
| 印度梨形孢（Piriformospora indica） | 青 蒿（Artemisia carvifolia） | 抵御砷胁迫 | [ |
| 巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium H3） | 水 稻（Oryza sativa） | 抵御砷胁迫 | [ |
| 青生红球菌（Rhodococcus qingshengii） | 多种植物 | 抵御多种重金属胁迫 | [ |
| 芽孢杆菌（Bacillus BM18-2） | 狼尾草（Pennisetum purpureum） | 抵御镉胁迫 | [ |
| 黄曲霉（Aspergillus flavus CHS1） | 藜（Chenopodium album） | 抵御盐胁迫 | [ |
| 茶叶籽酵母（Meyerozyma caribbica） | 玉米（Zea mays） | 抵御盐胁迫 | [ |
| 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis NUU4） 根瘤菌（Rhizobium ciceriic53） | 鹰嘴豆（Cicer ariietinum） | 抵御盐胁迫 | [ |
| 短小芽孢杆菌（Bacillus subtilis） | 甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch） | 抵御干旱胁迫 | [ |
| 印度梨形孢（Piriformospora indica） | 拟南芥（Arabidopsis thaliana） | 抵御低温胁迫 | [ |
| 蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus SA1） 根瘤菌（Rhizobium） | 大 豆（Glycine max） | 抵御高温及多种非生物胁迫 | [ |
表2 内生菌对宿主植物的抗逆性影响
Table 2 Effects of endophytes on the stress tolerance of plants
| 内生菌 Endophyte | 宿主植物 Host Plant | 作用Function | 参考文献References |
|---|---|---|---|
| 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） | 多种植物 | 抵御病原菌 | [ |
| 印度梨形孢（Serendipita indica） 不动杆菌属（Acinetobacter） 节杆菌属（Arthrobacter） 芽孢杆菌属（Bacillus） 微杆菌属（Microbacterium） 泛菌属（Pantoea） 假单胞菌属（Pseudomonas） 狭营养单胞菌属（Stenotrophomonas） | 番 茄（Solanum lycopersici） | 抵御病原菌 | [ |
| 粉红粘帚霉（Clonostachys rosea） | 艾纳香（Blumea balsamifera） | 抵御病原菌 | [ |
| 非洲木霉（Trichoderma afroharzianum） | 橡皮树（Ficus elastica） | 抵御病原菌 | [ |
| 印度梨形孢（Piriformospora indica） | 青 蒿（Artemisia carvifolia） | 抵御砷胁迫 | [ |
| 巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium H3） | 水 稻（Oryza sativa） | 抵御砷胁迫 | [ |
| 青生红球菌（Rhodococcus qingshengii） | 多种植物 | 抵御多种重金属胁迫 | [ |
| 芽孢杆菌（Bacillus BM18-2） | 狼尾草（Pennisetum purpureum） | 抵御镉胁迫 | [ |
| 黄曲霉（Aspergillus flavus CHS1） | 藜（Chenopodium album） | 抵御盐胁迫 | [ |
| 茶叶籽酵母（Meyerozyma caribbica） | 玉米（Zea mays） | 抵御盐胁迫 | [ |
| 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis NUU4） 根瘤菌（Rhizobium ciceriic53） | 鹰嘴豆（Cicer ariietinum） | 抵御盐胁迫 | [ |
| 短小芽孢杆菌（Bacillus subtilis） | 甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch） | 抵御干旱胁迫 | [ |
| 印度梨形孢（Piriformospora indica） | 拟南芥（Arabidopsis thaliana） | 抵御低温胁迫 | [ |
| 蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus SA1） 根瘤菌（Rhizobium） | 大 豆（Glycine max） | 抵御高温及多种非生物胁迫 | [ |
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