北京優(yōu)質(zhì)雜交玉米種子內(nèi)生細(xì)菌種類多樣性

李南南, 劉 洋, 趙 燃, 王榮煥, 肖 明, 趙久然, 程 池

(1.上海師范大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 上海 200234；2.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院 中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心， 北京 100015；3.北京市農(nóng)林科學(xué)院 玉米研究中心， 北京 100097)

北京優(yōu)質(zhì)雜交玉米種子內(nèi)生細(xì)菌種類多樣性

李南南1,2, 劉 洋2,3,*, 趙 燃2, 王榮煥3, 肖 明1,*, 趙久然3, 程 池2

(1.上海師范大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 上海 200234；2.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院 中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心， 北京 100015；3.北京市農(nóng)林科學(xué)院 玉米研究中心， 北京 100097)

通過傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法研究北京市自主培育并具有遺傳相關(guān)性的優(yōu)質(zhì)雜交玉米種子內(nèi)生細(xì)菌種類的多樣性。實(shí)驗(yàn)表明來自共同父本京2416的雜交玉米京華8號(hào)、京農(nóng)科728、京單68和NK718種子的內(nèi)生細(xì)菌分別有10，14，13和18個(gè)OTUs；MicrobacteriummaritypicumDSM 12512T(AJ853910)是京農(nóng)科728種子的第一優(yōu)勢(shì)種，是京單68種子的第二優(yōu)勢(shì)種，也是NK718種子的并列第三優(yōu)勢(shì)種；MicrobacteriumsaperdaeIFO 15038T(AB004719)是京農(nóng)科728和京單68的并列第三優(yōu)勢(shì)種。來自共同父本京92的雜交玉米京科968和京科665種子的內(nèi)生細(xì)菌分別有14和7個(gè)OTUs；京科968種子的第二優(yōu)勢(shì)種BacillushorneckiaeDSM 23495T(FR749913)也是京科665的第一優(yōu)勢(shì)種。結(jié)果表明玉米種子基因型對(duì)其內(nèi)生細(xì)菌的種類多樣性具有一定的影響，來自共同父本的雜交玉米內(nèi)生菌在OTU數(shù)目上相近，并且具有相同的優(yōu)勢(shì)菌種；不同父本的玉米種子內(nèi)生菌OTU數(shù)目不同，且內(nèi)生菌群落結(jié)構(gòu)也有所差異。這是首次以具有遺傳相關(guān)性的北京優(yōu)質(zhì)玉米雜交種子為實(shí)驗(yàn)材料研究玉米種子內(nèi)生細(xì)菌種類多樣性與其基因型的關(guān)系。

雜交玉米； 種子； 內(nèi)生細(xì)菌； 種類多樣性

玉米不僅是世界第一大糧食作物，也是我國(guó)第一大糧食作物，是中國(guó)近年來糧食作物中產(chǎn)量和面積增長(zhǎng)最快的。玉米具有適應(yīng)性廣、產(chǎn)量潛力高等優(yōu)點(diǎn)，并具有糧、經(jīng)、果、飼、能等很多用途，發(fā)展玉米生產(chǎn)對(duì)于國(guó)家糧食安全的保障、畜牧業(yè)的加速發(fā)展、城鄉(xiāng)人民膳食結(jié)構(gòu)的改善及人民生活水平的提高具有重要意義[1]。雜交玉米具有果穗大、籽粒飽、抗逆性強(qiáng)、抗病高產(chǎn)等優(yōu)良特性[2]。到目前為止，國(guó)家和省級(jí)審定的玉米新品種就已達(dá)到4 000多個(gè)，但其中已真正轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的品種卻很少[3]。

內(nèi)生細(xì)菌是一類內(nèi)共生微生物，能夠定殖在健康植物組織內(nèi)并且對(duì)植物組織無害，可通過直接或者間接作用影響植物生長(zhǎng)和發(fā)育。諸多研究證實(shí)在種子表面和種子內(nèi)部有豐富的微生物群落，包括各種病菌和有益的細(xì)菌[4]。有益內(nèi)生細(xì)菌能夠?qū)χ参锏慕】瞪L(zhǎng)起到直接或者間接促進(jìn)作用，如生物防治、植物促生、內(nèi)生固氮等[5]。目前關(guān)于有益內(nèi)生細(xì)菌生態(tài)功能的報(bào)道很多，其中對(duì)植物的直接促生作用主要包括生物固氮[6-7]、分泌和誘導(dǎo)產(chǎn)生植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)[8-9]、改善植物對(duì)礦物質(zhì)的利用率[10]等；對(duì)植物的間接促生作用主要是植物內(nèi)生細(xì)菌的生防作用，主要包括分泌抗菌物質(zhì)[10]、競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)位與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[11]、誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性[12-13]等。

近年來，隨著植物微生態(tài)學(xué)研究的快速發(fā)展，人們逐步認(rèn)識(shí)到與植物相聯(lián)合的細(xì)菌，特別是其中的有益細(xì)菌對(duì)植物的健康生長(zhǎng)發(fā)揮著重要的生物學(xué)作用。雖然與植物相聯(lián)合細(xì)菌的相關(guān)研究報(bào)道越來越多[14]，但相對(duì)于水稻而言，與玉米相聯(lián)合細(xì)菌的研究報(bào)道相對(duì)較少，且主要集中于與玉米根系相聯(lián)合細(xì)菌的研究[15-16]。與玉米種子相聯(lián)合的細(xì)菌的研究鮮有報(bào)道[17-18]，有關(guān)不同基因型玉米種子內(nèi)生細(xì)菌的研究則更少[19]。在本課題組對(duì)植物種子相聯(lián)合的微生物研究基礎(chǔ)上[19-22]，用傳統(tǒng)微生物純培養(yǎng)方法研究具有遺傳相關(guān)性的北京優(yōu)質(zhì)玉米雜交品種間的內(nèi)生細(xì)菌種類的多樣性，可為植物基因型與定殖在其內(nèi)的內(nèi)生細(xì)菌群落間的相關(guān)性的研究提供理論依據(jù)，為指導(dǎo)玉米種子生產(chǎn)與貯藏過程中的微生物控制與強(qiáng)化及保障種子的健康與活力提出科學(xué)依據(jù)，這將對(duì)推進(jìn)種子科學(xué)研究及種業(yè)發(fā)展具有重要理論依據(jù)和實(shí)踐意義。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 玉米種子的采集

試驗(yàn)樣品為北京農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心自主培育并提供的6種雜交玉米品種(京華8號(hào)，京農(nóng)科728，京單68，NK718，京科968，京科665)，樣品具有遺傳相關(guān)性，見表1，于2013年采自位于甘肅張掖的北京農(nóng)林科學(xué)院試驗(yàn)基地 (北緯39°04′57.94″，東經(jīng)100°12′49.40″)，4 ℃保存。

表1 樣品間遺傳相關(guān)性

1.1.2 培養(yǎng)基及試劑

LB、TSA和R2A成品培養(yǎng)基，購(gòu)于北京陸橋公司；細(xì)菌基因組DNA提取試劑盒和PCR相關(guān)試劑購(gòu)于TIANGEN公司；實(shí)驗(yàn)所用PCR引物由北京諾賽生物公司合成。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品表面滅菌

先用無菌水清洗雜交玉米種子，之后依次用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液浸泡3 min，次氯酸鈉溶液(氯離子濃度為2.5%)浸泡5 min，70%乙醇浸泡30 s，最后用無菌水淋洗5～7次，在無菌濾紙無菌條件下晾干[19]；同時(shí)取最后一次淋洗水120 μL涂于LB固體平板上，28 ℃恒溫培養(yǎng)72 h，檢測(cè)玉米種子表面滅菌效果[4]。表面滅菌徹底的種子用于實(shí)驗(yàn)。

1.2.2 內(nèi)生細(xì)菌的分離與純化

玉米內(nèi)生細(xì)菌群落多樣性研究采用傳統(tǒng)分離培養(yǎng)技術(shù)[20]。取5.0 g表面滅菌的玉米種子用無菌研缽研磨成粉末，采用梯度稀釋法制備1×10-1g/mL到1×10-3g/mL的系列稀釋液。每一梯度稀釋液分別取200 μL涂布于R2A、LB、TSA平板上，每個(gè)處理組設(shè)置三個(gè)平行，30 ℃培養(yǎng)3天后根據(jù)平板上菌落的形態(tài)(大小、顏色、形狀、表面光澤度、透明度、邊緣整齊度等)隨機(jī)挑取具有代表性單菌落[15]，純化后4 ℃保存?zhèn)溆?，同時(shí)保存于中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏中心(CICC)。

1.2.3 內(nèi)生細(xì)菌的16S rDNA序列分析

用細(xì)菌基因組DNA提取試劑盒(TIANGEN)提取細(xì)菌基因組DNA。采用正向引物27F(5′-AGAGTTTCATCTGGCTCAG-3′)和反向引物1492R(5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′)擴(kuò)增細(xì)菌16S rDNA。PCR反應(yīng)體系(50 μL)為DNA模板3 μL、10×buffer 5 μL、引物27F(10 mmol/L)1 μL、引物1492R(10 mmol/L)1 μL、dNTP(2.5 mmol/L)4 μL、Taq酶(5 U/L)0.25 μL，最后用ddH2O補(bǔ)足至50 μL。反應(yīng)程序?yàn)?4 ℃預(yù)變性5 min，94 ℃變性1 min，55 ℃復(fù)性1 min，72 ℃延伸1 min，共30個(gè)循環(huán)后72 ℃延伸10 min。用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物。擴(kuò)增出的PCR產(chǎn)物用ABI 3730型DNA測(cè)序儀測(cè)序(ABI，USA)，將所有序列信息提交到NCBI，測(cè)序得到的結(jié)果在EzTaxon server 2.1進(jìn)行比對(duì)，確定與已知序列同源關(guān)系，比對(duì)后序列相似性達(dá)到98.65%以上的歸為同一個(gè)運(yùn)算的分類單位(operational taxonomic units，OTU)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過傳統(tǒng)分離培養(yǎng)方法從雜交玉米品種京華8號(hào)、京農(nóng)科728、京單68、NK718、京科968和京科665種子中分別挑取20，29，26，39，30，16株細(xì)菌，分別有10，14，13，18，14，7個(gè)代表菌株(表2～表7)，將代表菌株序列信息提交到GenBank，并獲得登錄號(hào)。

表2 玉米京華8號(hào)種子內(nèi)生細(xì)菌分布

表3 玉米京農(nóng)科728種子內(nèi)生細(xì)菌分布

父本為京2416的雜交玉米品種在OTU數(shù)目相近，京華8號(hào)，京農(nóng)科728，京單68和NK718種子分別有10，14，13和18個(gè)OTUs，京農(nóng)科728、京單68的OTU數(shù)目最相近；父本為京92的雜交玉米品種京科968和京科665種子分別有14和7個(gè)OTUs。父本為京2416的雜交玉米品種種子內(nèi)生細(xì)菌的OTU數(shù)目多于父本為京92的雜交玉米品種。

研究玉米京華8號(hào)種子內(nèi)生細(xì)菌分布，見表2，由實(shí)驗(yàn)可知，本實(shí)驗(yàn)中的6種雜交玉米品種優(yōu)勢(shì)菌種不同。京華8號(hào)第一優(yōu)勢(shì)種是PseudomonastaiwanensisBCRC 17751T(EU103629)；PantoeaagglomeransDSM 3493T(AJ233423)和CitrobacteryoungaeCECT 5335T(AJ564736)是并列第2優(yōu)勢(shì)種。

表4 玉米京單68種子內(nèi)生細(xì)菌分布

表5 玉米NK718種子內(nèi)生細(xì)菌分布

研究玉米京農(nóng)科728種子內(nèi)生細(xì)菌分布，見表3，由實(shí)驗(yàn)可知，京農(nóng)科728第一優(yōu)勢(shì)種和第二優(yōu)勢(shì)種分別是MicrobacteriummaritypicumDSM 12512T(AJ853910)和Leuconostocmesenteroidessubsp.dextranicumNRIC 1539T(AB023246)；MicrobacteriumsaperdaeIFO 15038T(AB004719)和MicrobacteriumparaoxydansCF36T(AJ491806)是并列第三優(yōu)勢(shì)種。

研究玉米京單68種子內(nèi)生細(xì)菌分布，見表4，由實(shí)驗(yàn)可知京單68第一和第二優(yōu)勢(shì)種分別是EnterococcuslactisBT159T(GU983697)和MicrobacteriummaritypicumDSM 12512T(AJ853910)；AcinetobacterlwoffiiNCTC 5866T(AIEL01000120)和MicrobacteriumsaperdaeIFO 15038T(AB004719)是并列第三優(yōu)勢(shì)種。

研究玉米NK718種子內(nèi)生細(xì)菌分布，見表5，由實(shí)驗(yàn)可知Leuconostocmesenteroidessubsp.dextranicumNRIC 1539T(AB023246)和ChryseobacteriumindoltheticumLMG 4025T(AY468448)是NK718并列第一優(yōu)勢(shì)種；MicrobacteriummaritypicumDSM 12512T(AJ853910)和PantoeavagansLMG 24199T(EF688012)是并列第二優(yōu)勢(shì)種。

研究玉米京科968種子內(nèi)生細(xì)菌分布，見表6，由實(shí)驗(yàn)可知京科968第一和第二優(yōu)勢(shì)種分別是Leuconostocmesenteroidessubsp.dextranicumNRIC 1539T(AB023246)和BacillushorneckiaeDSM 23495T(FR749913)；PantoeavagansLMG 24199T(EF688012)，EnterococcuslactisBT159T(GU983697)，EnterococcusmundtiiCECT972T(AJ420806)，ArthrobacterbambusaeGM18T(KF150696)，MicrobacteriumsaperdaeIFO 15038T(AB004719)和ChryseobacteriumindoltheticumLMG 4025T(AY468448)是并列第三優(yōu)勢(shì)種。

表6 玉米京科968種子內(nèi)生細(xì)菌分布

研究玉米京科665種子內(nèi)生細(xì)菌分布，見表7，由實(shí)驗(yàn)可知京科665第一優(yōu)勢(shì)種是BacillushorneckiaeDSM 23495T(FR749913)；MoraxellaosloensisNCTC 10465T(X74897)和MicrobacteriummaritypicumDSM 12512T(AJ853910)是并列第二優(yōu)勢(shì)種。

雖然各品種的優(yōu)勢(shì)菌種存在差異，但是來自共同父本有遺傳相關(guān)性的雜交玉米品種存在共同的優(yōu)勢(shì)菌種。父本為京2416的雜交玉米品種種子內(nèi)生菌中，京農(nóng)科728的第一優(yōu)勢(shì)種MicrobacteriummaritypicumDSM 12512T(AJ853910)是京單68的第二優(yōu)勢(shì)種，也是是NK718的并列第三優(yōu)勢(shì)菌種；京農(nóng)科728和京單68的并列第三優(yōu)勢(shì)菌種均為MicrobacteriumsaperdaeIFO 15038T(AB004719)。父本為京92的雜交玉米品種種子內(nèi)生菌中京科968的第二優(yōu)勢(shì)菌種BacillushorneckiaeDSM 23495T(FR749913)也是京科665的第一優(yōu)勢(shì)種。

表7 玉米京科665種子內(nèi)生細(xì)菌分布

3 結(jié)果與討論

種子是種子植物遺傳信息的傳遞者與保存者，是植物的延續(xù)器官。同時(shí)種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其開發(fā)及利用水平是衡量一個(gè)國(guó)家種植業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志[23]。種子表面和內(nèi)部存在多種微生物，是多種有益微生物和病原菌的傳遞載體。目前對(duì)根際微生物的研究已較深入，但與種子相聯(lián)合微生物的研究相對(duì)較少，其中對(duì)雜交玉米種子內(nèi)生細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性的研究較水稻少[19]。本研究以北京市自主培育，并具有遺傳相關(guān)性的優(yōu)質(zhì)玉米雜交品種為研究對(duì)象，通過傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法，對(duì)玉米種子內(nèi)生細(xì)菌種類多樣性進(jìn)行研究，旨在揭示具有遺傳相關(guān)性的不同玉米品種對(duì)其種子內(nèi)生細(xì)菌種類多樣性的影響。

雜交玉米品種在遺傳上具有相關(guān)性。由表1可知，京華8號(hào)、京農(nóng)科728、京單68和NK718雜交玉米品種來共同父本，內(nèi)生菌在OTU數(shù)目上基本相同且存在相同的優(yōu)勢(shì)菌種，如京華8號(hào)、京農(nóng)科728、京單68和NK718種子內(nèi)生菌分別有10，14，13和18個(gè)OTUs，京農(nóng)科728、京單68和NK718種子內(nèi)生菌中都有MicrobacteriummaritypicumDSM 12512T(AJ853910)，京農(nóng)科728和京單68種子內(nèi)生菌中都存MicrobacteriumsaperdaeIFO 15038T(AB004719)。來自共同父本的京科968和京科665種子內(nèi)生菌也表現(xiàn)出相似的結(jié)果，它們分別有14和7個(gè)OTUs并且都存在BacillushorneckiaeDSM 23495T(FR749913)。雖然種植土壤、空氣和水分等環(huán)境因素對(duì)雜交后代內(nèi)生菌群結(jié)構(gòu)具有一定影響，本實(shí)驗(yàn)為規(guī)避環(huán)境因素差異對(duì)內(nèi)生菌群落結(jié)構(gòu)的影響，玉米材料均從相同環(huán)境條件下采集得到，因此雜交玉米品種內(nèi)生菌在OTU數(shù)目、優(yōu)勢(shì)菌種的相似性與其父本基因型相同有關(guān)聯(lián)。植物的基因型對(duì)與其相聯(lián)合的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)具有重要的影響。Weinert 等研究馬鈴薯的根際細(xì)菌群落時(shí)發(fā)現(xiàn)不同品種之間及遺傳轉(zhuǎn)化的馬鈴薯與其親本植株的根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)具有明顯差異[24]。不同水稻品種根面定殖的細(xì)菌種類和數(shù)量有明顯差異，抗病性強(qiáng)的品種定殖的具有拮抗性的細(xì)菌數(shù)量比抗病性弱的品種多[25]。

種子是攜帶親本基因的雛形植物體[26]，種子的基因型對(duì)相聯(lián)合的細(xì)菌具有一定的影響。Adams等對(duì)不同棉花品種的內(nèi)生菌研究中發(fā)現(xiàn)，棉花品種不同，遺傳關(guān)系、生理學(xué)和外部形態(tài)學(xué)特征方面的差異會(huì)使定殖在種子中的內(nèi)生菌群落結(jié)構(gòu)有明顯差異[27]。不同基因型番茄種子內(nèi)生細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)不同[28]。鄒媛媛等[29]對(duì)具有遺傳相關(guān)性雜交水稻組合及其各自親本的種子固有細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)雜交子代種子的優(yōu)勢(shì)菌屬及其豐度與親本種子的基因型具有一定的相關(guān)性。Liu等[19]在對(duì)具有遺傳相關(guān)性的玉米雜交組合及其親本種子內(nèi)生細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)子代與親本種子的內(nèi)生細(xì)菌類群數(shù)量及種類存在著明顯差異，但是子代中優(yōu)勢(shì)菌大都能在親本種子中檢測(cè)到，同時(shí)發(fā)現(xiàn)具有遺傳相關(guān)性的子代內(nèi)生優(yōu)勢(shì)菌種類與其親本具有一定關(guān)聯(lián)性。

據(jù)報(bào)道，本研究中的很多菌屬(Citrobacter、Pantoea、Pseudomonas、Bacillus、Acinetobacter)屬于植物促生菌。研究發(fā)現(xiàn)Citrobacter能夠超表達(dá)植酸酶并且引發(fā)植物生長(zhǎng)，這是由于Citrobacterbraakiiphytasegene (appA)基因具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)特性，appA的超表達(dá)能夠增加它們作為生物菌劑的潛能[30]。非致病菌Pantoeaspp.在很多植物扮演著生物肥料和生物菌劑角色，能夠增加作物產(chǎn)量，除此之外還有多種作用如固氮，拮抗病菌等[31]。Chickpea(CicerarietinumL.)中的Pseudomonasputida和Bacillus能夠改善干旱脅迫[32]。水稻根中分離到的Bacillus能夠參與抗菌、促進(jìn)植物生長(zhǎng)和系統(tǒng)性抗性活動(dòng)[33]。植物促生菌Acinetobacter能增加單子葉植物L(fēng)emna minor (duckweed)和雙子葉植物L(fēng)actucasativa(lettuce)的葉綠素含量[34]。Bacillussubtilis可以快速定殖于玉米苗中，對(duì)玉米紋枯病菌具有明顯抑制作用并能夠促進(jìn)玉米生長(zhǎng)[35]，并且對(duì)玉米小斑病菌有明顯拮抗作用[36]。Pseudomonasgeniculata和Arthrobactersp.是新的玉米內(nèi)生固氮菌資源，能夠促進(jìn)玉米生長(zhǎng)[37]。這些植物促生菌能夠增加植物產(chǎn)量，提高質(zhì)量，增強(qiáng)耐受性，固氮和改善環(huán)境條件等[15]。

4 結(jié) 論

這是首次用傳統(tǒng)分離培養(yǎng)方法研究北京市自主培育并具有遺傳相關(guān)性的優(yōu)質(zhì)玉米雜交品種種子內(nèi)生細(xì)菌群落多樣性，對(duì)推進(jìn)首都種子科學(xué)研究及種業(yè)發(fā)展具有積極的理論與實(shí)踐價(jià)值。為進(jìn)一步挖掘植物與共生內(nèi)生細(xì)菌之間的互作關(guān)系提供參考依據(jù)，可為深入研究種子內(nèi)生微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)與植物基因型相關(guān)性提供理論依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)首次分離到的北京雜交玉米品種種子內(nèi)生細(xì)菌資源，能為今后合理開發(fā)新的植物益微菌劑奠定資源基礎(chǔ)。

[1] 趙久然, 王榮煥. 中國(guó)玉米生產(chǎn)發(fā)展歷程、存在問題及對(duì)策[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào), 2013, 15(3): 1-6.

[2] 楊虎.20世紀(jì)中國(guó)玉米種業(yè)發(fā)展研究[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

[3] 佟屏亞. 中國(guó)玉米種業(yè)形勢(shì)和發(fā)展前景：寫在中國(guó)加入世貿(mào)組織10周年之際[J]. 中國(guó)種業(yè),2012(3):13-18.

[4] NELSON E B. Microbial dynamics and interactions in the spermosphere[J]. Annual Review of Phytopathology, 2004, 42: 271-309.

[5] KLOEPPER J W, BEAUCHAMP C J. A review of issues related to measuring colonization of plant roots by bacteria[J]. Canadian Journal of Microbiology, 1992(38): 1219-1232.

[6] AZEVEDO J L,WATER M J,JOSE O P,et al. Endophytic microorganisms:a review on insect control and recent advances on tropical plants[J]. Electronic J Biotechnol, 2000, 3(1): 40-65.

[7] 何紅,邱思鑫,胡方平,等.植物內(nèi)生細(xì)菌生物學(xué)作用研究進(jìn)展[J].微生物學(xué)雜志,2004,24(3):40-45. HE H,QIU S X,HU F P,et al.Advance in biological effects of endophytic bacteria[J].Journal of Microbiology,2004,24(3):40-45.

[8] RAMAMOORTHY V,VISWANATHAN R,RAGUCHANDER T. Induction of systemic resisitance by plant growth promoting rhizobacteria in crop plants against pest and diseases[J]. Crop Protection, 2001, 20(1): 1-11.

[9] LAZAROVITS G,NOWAK J. Rhizobacteria for improvement of plant growth and establishment[J]. Hort Science, 1997, 32(2): 188-192.

[10] MURTY M G, LADHA J K. Influence ofAzospirilluminoculation on the mineral uptake and growth of rice under hytroponic conditions[J]. Plant Soil, 1988,108: 281-285.

[11] 閻孟紅, 蔡正求, 韓繼剛, 等. 植物內(nèi)生細(xì)菌在防治植物病害中應(yīng)用的研究[J].生物技術(shù)通報(bào), 2004(3): 8-12,22. YANG M H,CAI ZH Q,HAN J G,et al.The applied research of endophytic bacteria in biological control of plant disease[J].Biotechnology Bulletin, 2004(3): 8-12,22.

[12] 孔慶科,丁愛云,劉招艦,等.根際細(xì)菌誘導(dǎo)的系統(tǒng)抗性[J].山東科學(xué),2001,14(4):18-25. KONG Q K,DING A Y,LIU Z J,et al.Systemic resistance induced by rhizosphere bacteria[J].Shandong Science,2001,14(4):18-25.

[13] 高增貴, 陳捷, 劉軍華, 等. 拮抗內(nèi)生細(xì)菌B20- 006對(duì)玉米主要防御酶系的影響[J].植物病理學(xué)報(bào), 2007, 37(1): 102-104.

[14] 鄒媛媛,劉洋,王建華,等.種子微生物生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(10):2906-2914. ZOU Y Y,LIU Y,WANG J H,et al.Advances in plant seed-associated microbial ecology[J].Acta Ecologica Sinica,2011,31(10):2906-2914.

[15] OROLE O O, ADEJUMO T O. Bacterial and fungal endophytes associated with grains and roots of maize[J]. Journal of Ecology and the Natural Environment, 2011,3(9): 298-303.

[16] PEREIRA P,IBANEZ F,ROSENBLUETH M,et al. Analysis of the bacterial diversity associated with the roots of maize(ZeamaysL.)through culture-dependent and culture-independent methods[J].International Scholarly Research Network, 2011: 1-10.

[17] NEAL J L, LARSON R I, ATKINSON T G. Changes in rhizosphere populations of selected physiological groups of bacteria related to substitution of specific pairs of chromosomes in spring wheat [J]. Plant and Soil, 1973, 39(1): 209-212.

[18] CANKAR K, KRAIGHER H, RAVNIKAR M, et al. Bacterial endophytes from seeds of Norway spruce (PiceaabiesL. Karst) [J]. FEMS Microbiology Letters, 2005, 244(2): 341-345.

[19] LIU Y,ZUO S,XU L,et al. Study on diversity of endophytic bacterial communities in seeds of hybrid maize and their parental lines[J]. Archives of Microbiology, 2012, 194(12): 1001-1012.

[20] Cheng C,Cao Y H,Yao S,et al. Isolation and identification of endophytic bacteria from fruit ofMorinadacitrifolia(noni)[J]. Food Science and Technology, 2014, 39(3): 7-12.

[21] CHENG C,LI H,LIU Y,et al. Investigation on diversity of endophytic fungus community in Xisha wild noni(MorindacitrifoliaL.)seed[J]. Food and Fermentation Industries,2013b , 39(9): 7-10.

[22] CHENG C, LIU Y, CAO Y H, et al. Separation and screening of endophytic bacteria in Xisha wild noni (MorindacitrifoliaL.) seed [J]. Biotechnology Bulletin, 2013(9): 142-145.

[23] 邱軍.加快推進(jìn)種子產(chǎn)業(yè)化做大做強(qiáng)我國(guó)種業(yè)[J].中國(guó)種業(yè), 2010(10): 5-7. QIU J. Accelerate the improvement of seed industrialization and strengthen national seed market[J].China Seed Industry,2010 (10):5-7.

[24] WEINERT N,MEINCKE R,GOTTWALD C,et al. Rhizosphere communities of genetically modified zeaxanthin-accumulating potato plants and their parent cultivar differ less than those of different potato cultivars[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2009, 75(12): 3859-3865.

[25] MALIK K A, MIRZA M S, LADHA J K. Nitrogen fixation with non-legumes[M]. Heidelberg: Springer-Verlag, 1998: 41-48.

[26] 官康林.種子生理生態(tài)學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2009: 1-7.

[27] ADAMS P D,KLOEPPER J W. Effect of host genotype on indigenous bacterial endophytes of cotton (GossypiumhirsutumL.)[J]. Plant and Soil, 2002, 240(1): 181-189.

[28] SIMON H M,SMITH K P,DODSWORTH J A,et al. Influence of tomato genotype on growth of inoculated and indigenous bacteria in the spermosphere[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2001, 67(2): 514-520.

[29] 鄒媛媛, 劉琳, 劉洋, 等. 不同水稻品種種子固有細(xì)菌群落的多樣性[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 36(8): 880-890. ZOU Y Y, LIU L, LIU Y, et al. Diversity of indigenous bacterial communities inOryzasativaseeds of different varieties[J].Chinese Journal of Plant Ecology,2012,36(8):880-890.

[30] PATEL K J,VIG S,NARESH K G,et al. Effect of transgenic rhizobacteria overexpressing citrobacter braakii appA on phytate-pavailability to mung bean plants[J]. Journal of Microbiology and Biotechnology, 2010, 20(11): 1491-1499.

[31] 洪永聰,胡方平,陳慶河,等.從稻谷上分離、篩選用于拮抗水稻白葉枯病的泛菌[J].福建農(nóng)業(yè)科技,2001 (4):1-3. HONG Y C,HU F P,CHEN Q H,et al.Agglomeras pantoea separated and selected from grains to antagonize bacterial blight of rice[J].Fujian Agricultural Science and Technology,2001(4):1-3.

[32] KUMAR M,MISHRA S,DIXIT V,et al. Synergistic effect ofPseudomonasputidaandBacillusamyloliquefaciensameliorates drought stress in chickpea (CicerarietinumL.)[J]. Plant Signaling and Behavior, 2016, 11(1): 1-7.

[33] CHUNG E J,HOSSAIN M T,KHAN A,et al.Bacillusoryzicolasp. nov., an endophytic bacterium isolated from the roots of rice with antimicrobial, plant growth promoting, and systemic resistance inducing activities in rice[J]. The Plant Pathology Journal, 2015, 31(2): 152-164.

[34] SUZUKI W,SUGAWARA M,MIWA K,et al. Plant growth-promoting bacteriumAcinetobactercalcoaceticusP23 increases the chlorophyll content of the monocotLemnaminor(duckweed) and the dicotLactucasativa(lettuce)[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2014, 118(1): 41-44.

[35] 辜運(yùn)富,張?jiān)骑w,張小平.一株抗玉米紋枯病內(nèi)生細(xì)菌的分離鑒定及其抗病促生作用[J].微生物學(xué)通報(bào),2008,35(8):1240-1245. GU Y F,ZHANG Y F,ZHANG X P.Isolation and identification of one anti-rhizoctonis solani endophytic bacteria strain from corn and its antagonism and promoting research[J].Microbiology,2008,35(8):1240-1245.

[36] 于蘋蘋,阿依努爾·阿不都熱合曼,古力山·買買提,等. 一株玉米小斑病拮抗菌的分離、篩選及鑒定[J]. 生物技術(shù),2008(3):40-42.

[37] 張多英,張淑梅,蔡柏巖.玉米內(nèi)生聯(lián)合固氮菌的分離與鑒定[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,41(2):6-10. ZHANG D Y,ZHANG S M,CAI B Y.Isolation and identification of associative nitrogen-fixing endophytic bacteria in maize[J].Journal of Northeast Agricultural University,2010,41(2):6-10.

Diversity of Endophytic Bacteria in Beijing High-quality Hybrid Maize(ZeamaysL.) Seed

LI Nannan1, 2, LIU Yang2, 3,*, ZHAO Ran2, WANG Ronghuan3, XIAO Ming1,*,ZHAO Jiuran3, CHENG Chi2

(1.CollegeofLifeandEnvironmentalSciences，ShanghaiNormalUniversity,Shanghai200234,China；2.ChinaCenterofIndustrialCultureCollection,ChinaNationalResearchInstituteofFoodandFermentationIndustries,Beijing100015,China；3.MaizeResearchCenter,BeijingAcademyofAgricultureandForestrySciences,Beijing100097,China)

The objective of this study was to investigate the endophytic bacterial communities in seeds of Beijing high-quality hybrid maize varieties, which had genetic relationships used microbial culture-dependent methods. The results of this study indicated that the hybrid maize, which had same male parent Jing 2416, Jinghua 8, Jingnongke 728,Jingdan 68 and NK718 had 10,14,13 and 18 OTUs, respectively. The first dominant species (MicrobacteriummaritypicumDSM 12512T) (AJ853910) of the hybrid Jingnongke 728 was consistent with the second dominant species of the hybrid Jingdan 68 and consistent with the tied for third dominant species of the hybrid NK718. The tied for second dominant species (MicrobacteriumsaperdaeIFO 15038T) (AB004719) of the hybrid Jingnongke 728 was consistent with the tied for second dominant species of the hybrid Jingdan 68. Jingke 968 and Jingke 665 with the same male parent Jing 92 had 14 and 7 OTUs, The second dominant species (BacillushorneckiaeDSM 23495T (FR749913)) of the hybrid Jingke 968 was consistent with the first dominant species of the hybrid Jingke665. The result indicated that the endophytic bacterial diversity had certain relevance in the seeds of hybrid maize which were genetically related. Hybrid maize with the same male parent had same dominant species and had similar OTU number while hybrid maize with different male parents had different OTU numbers and community structures. Accrording to the available literature, this was the first research reported in world on the diversity of endophytic bacterial communities in seeds of Beijing high-quality hybrid maize varieties.

hybrid maize; seed; endophytic bacteria; diversity

李 寧)

10.3969/j.issn.2095-6002.2016.05.008

2095-6002(2016)05-0055-09

李南南，劉洋，趙燃，等. 北京優(yōu)質(zhì)雜交玉米種子內(nèi)生細(xì)菌種類多樣性[J]. 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2016,34(5):55-63. LI Nannan, LIU Yang, ZHAO Ran, et al. Diversity of endophytic bacteria in Beijing high-quality hybrid maize(ZeamaysL.) seed[J]. Journal of Food Science and Technology, 2016,34(5):55-63.

2016-03-16

雜交水稻國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(2014KF06)； 公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201403002)； 北京市科技新星計(jì)劃項(xiàng)目(Z141105001814095)。

李南南，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槲⑸飬^(qū)系分析與分類鑒定；

*劉 洋，男，高級(jí)工程師，博士，主要從事微生物分類鑒定與植物內(nèi)生菌方面的研究。通信作者。

*肖 明，男，教授，博士，主要從事微生物與植物的相互作用及微生物分子生物學(xué)方面的研究。

。

TS210.1

A