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石蕊属三种地衣内生菌物种多样性及其抑菌活性研究认领

作者：

夏闻采

学位授予单位：

贵州大学

摘要：

石蕊属地衣是一种药用地衣植物,具有环境污染监测作用和显著的医用价值。由于其生长速度缓慢、种类数量少且不易采集和难以进行人工培养的特点,使得人们难以对其活性成分进行大规模开发利用。现阶段,一些特定活性物质是由内生微生物所合成产生已被广泛证实,因此研究内生微生物已逐渐成为热点。内生微生物因其在医用、农用和工业等方面展现出巨大的应用前景而备受关注。因此本研究分离培养三种石蕊属地衣内生微生物并分析其可培养内生菌的多样性及抑菌活性,旨在筛选出具有抑菌活性的内生菌菌株并构建抑菌功能菌群。最后,基于代谢组学,分析抑菌功能菌群的主要代谢产物及通路。主要研究结果如下: 1.三种石蕊属地衣内生微生物的多样性本研究从细石蕊、喇叭石蕊和分枝石蕊3种石蕊属地衣样本中共获得613株内生菌菌株,其中内生真菌274株,分属于1门、3纲、7目、10科14属、22种;拟盘多毛孢科Pestalotiopsidaceae为优势科,优势属为拟盘多毛孢属Pestalotiopsis。内生细菌339株,分属于3门、3纲、3目、4科、6属、16种,芽孢杆菌科Bacillaceae为优势科,芽孢杆菌属Bacillus为优势属。根据多样性指数分析表明,分枝石蕊内生真菌的香农指数、辛普森指数、丰富度指数、均匀度最高,喇叭石蕊内生细菌的香农指数、辛普森指数、丰富度指数和均匀度指数最高;通过相似性分析表明,分枝石蕊和喇叭石蕊的可培养内生真菌和细菌具有较高的相似性。 2.三种石蕊属地衣内生菌的抑菌实验及其人工抑菌功能菌群的构建本研究通过平板对峙实验,初步筛选出8株对常见病原菌具有抑菌效果的内生菌菌株,其中内生真菌菌株5株,内生细菌菌株3株;通过无菌发酵液抑菌活性复筛实验,筛选出2株对茄病镰刀菌抑菌效果较好的功能菌株,为1株内生真菌和1株内生细菌。通过形态学和分子学系统学鉴定,将内生真菌鉴定为钩状木霉P-5,内生细菌鉴定为苏云金芽孢杆菌B-8。通过平板拮抗实验,发现P-5和B-8之间没有拮抗效果,可共同培养,因此可构建人工抑菌功能菌群。通过发酵培养实验,测定抑菌功能菌群的无菌发酵液对病原菌的抑菌效果,发现其抑菌率为69.41%,显著高于单菌株的抑菌效果。 3.抑菌功能菌群发酵条件优化及抑菌活性评价利用响应面法对抑菌功能菌群进行发酵条件优化,通过Design Expert 13软件分析得到以抑制率（Y）为响应值,以发酵时间（A）、接种量（B）和摇床转速（C）为变量的二阶多项式回归方程:Y=79.41+2.15 A+0.57 B-1.38 C+0.9375AB-0.9425 AC-0.2025 BC-6.07 A2-2.64 B2-3.58 C2。预测得到最佳发酵条件为发酵时间为62.5 h,微生物接种量为2.15%,摇床转速为155 r/min,此时预测的抑制率达到79.87%。实验验证结果表明,培养条件优化后的病原菌直径明显小于优化前发酵液对病原菌的直径。测得抑制率为80.65%,与之前模拟预测的79.87%接近,不存在显著差异,与优化前的抑制率69.41%相比极显著提高11.24%。 4.抑菌功能菌群及单菌株的代谢产物分析基于KEGG数据库,代谢物被注释为三大类为新陈代谢、遗传信息处理和环境信息;基于HMDB数据库被注释为14大类,其中脂质和类脂分子（Lipids and lipid-like molecules）的占比最多为26.71%。将抑菌功能菌群与细菌单菌株和真菌单菌株的抑菌差异代谢物进行比较分析发现,抑菌功能菌群的菌丝和菌液中相对丰度较高且较于单菌株含量显著提升的抑菌相关化合物有34种,共分为五大类,分别为含氧有机化合物（Organic oxygen compounds）、苯和取代衍生物（Benzene and substituted derivatives）、聚酮类化合物（Polyketides）、大环内酯类和类似物（Macrolides and analogues）、大环内酯物内酰胺（Macrolide lactams）。综上所述,本研究丰富了石蕊属地衣的内生菌多样性,获得了拮抗菌株构建的抑菌功能菌群,为有益内生菌的开发利用提供了科学资料。同时还揭示了抑菌功能菌群的主要代谢通路及产物,为抗生素的开发利用提供了有力支持。

摘要译文

关键词：

石蕊属地衣; 内生菌; 响应面法; 代谢组学

学位年度：

2025

学位类型：

硕士

学科专业：

生物与医药

导师：

韩燕峰张延威

中图分类号：

Q948[植物生态学和植物地理学]

学科分类号：

071002[植物学];071301[植物生态学]

D O I：

10.27047/d.cnki.ggudu.2025.001865