培养组学与基于扩增子测序分析揭示的印度胆脂（Andrographis paniculata (Burm.f.) Nees）内生微生物组及其在促进植物生长方面的意义

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Culturomics and amplicon-based insights into the endophytic microbiome of Kalmegh (Andrographis paniculata (Burm.f.) Nees) and its implications in plant growth promotion

叶片和茎部内生微生物在植物生理过程及次级代谢产物生物合成中发挥着重要作用，尤其在药用植物中尤为突出。穿心莲（Andrographis paniculata (Burm.f.) Nees）是一种重要的药用植物，具有保肝、抗炎、杀卵、杀幼虫及抗尿石等功效。其药用活性归因于所含的穿心莲内酯类化合物。本研究采用宏基因组方法，以非培养依赖的方式研究了穿心莲在育苗期、营养生长期和开花期三个阶段的内生细菌多样性。结果表明，鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）在育苗期和营养生长期为优势菌属，而盐杆菌属（Halobacterium）则在开花期占主导地位。微生物丰度在育苗期最高，其次是开花期，营养生长期最低。功能分析显示，开花期内生菌富集了特化的碳代谢和芳香化合物降解途径，可能影响穿心莲内酯的生物合成。化学分析结果支持了这一发现，开花期叶片中的穿心莲内酯含量最高（3.1%）。基因表达分析进一步表明，穿心莲内酯积累增加与甲基赤藓糖醇磷酸（MEP）途径及二萜生物合成基因的上调表达相关。从开花期叶片中分离的内生细菌表现出促进植物生长、抗真菌及提高种子萌发的活性。针对镰刀菌枯萎病和立枯丝核菌的离体试验表明，蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）菌株KL11、KL12和KL5对病原菌生长的抑制率为60%~65%。利用蜡样芽孢杆菌KL3和KL5菌株进行生物预处理可改善种子萌发和植物生长。盆栽试验显示，接种黄色微球菌（Micrococcus luteus）KES1使地上部产量、株高和穿心莲内酯含量分别提高了43%。这些发现凸显了叶片和茎部内生菌在可持续提升穿心莲产量及穿心莲内酯含量方面的潜力。