藥用植物根際土壤放線菌的研究進展

晏麗

【摘 要】本文系統地闡述了藥用植物根際放線菌資源的種類和次級代謝產物的多樣性，以及植物根際土壤放線菌的研究方法，以期為藥用植物資源的綜合開發利用、科學保護提供理論依據。

【關鍵詞】藥用植物；根際；土壤；放線菌

【Abstract】This paper systematically describes the type of the medicinal plant rhizosphere actinomycete resources and the diversity of the secondary metabolites of ， and the research methods on plant rhizosphere soil actinomycete ，in order to provide theoretical basis for the comprehensive development and utilization of medicinal plant resources and scientific protection.

【Key words】Medicinal plant； Rhizosphere soil； Actinomycetes

淚腺感染病灶分離出的鏈絲菌（streptothrix），使人們開始認識放線菌。土壤是放線菌在陸地上的主要習居場所，無論在數量和種類上都是最多的，土壤中放線菌的數量和種類會受到土壤性質、季節、營養物質的含量、地面植被等諸多條件的影響。放線菌及其代謝產物的應用極其廣泛，覆蓋了人類生產生活的各個方面，是人們深入研究的微生物類群，但隨著越來越多的放線菌被發現，從普通生境獲得新的放線菌已非常困難，人們開始從特殊生境中尋找放線菌。

1 藥用植物根際放線菌的多樣性

藥用植物入藥部分大多為其根部，說明根部一般含有較多的藥效成分，在根部與土壤之間進行物質交換的過程中，會分泌一些特殊的成分進入根際土壤，作用于周圍的根際微生物。由于長期受藥用植物根系分泌物質的影響， 周圍微生物的種類、數量以及活性代謝產物會明顯有別于其它植物根際和非根際微生物。目前從藥用植物根際土壤中分出的常見放線菌主要有鏈霉菌（Streptomyces ）和諾卡氏菌屬（Nocardia） 、小單孢菌屬（Micromonospora）等。我國氣候類型及地貌種類多樣，孕育著種類豐富的野生藥用植物資源，并且我國的中醫、草醫有著悠久的使用藥用植物的歷史，但是現在被深入研究過的大概只有數百種，這說明藥用植物及其相關生境微生物具有很大的研究潛力。

1.1 藥用植物根際放線菌種類的多樣性

在植物根際土壤中放線菌種類很多，藥用植物根際土壤中常見的放線菌種類見表1。趙坷[1]從采自攀西地區的7 種藥用植物根際土壤中共分離出196 株放線菌，分別屬于7 個亞目，10 個科，14 個屬 ；袁麗杰等[2]從60 種藥用植物根際土壤分離出 959 株根際放線菌，分別屬于 17 個不同的屬，些都充分顯示了藥用植物根際放線菌的類群和數量多樣性。

1.2 藥用植物根際放線菌代謝產物的多樣性

微生物產生的次級代謝產物數量多，種類豐富，在與植物長期的進化中相互選擇、不斷地適應多變的又特殊的環境等，使得這些次級代謝產物在結構和性質上得到優化，具有獨特性和多樣性。因此，從植物相關的環境中尋找結構新穎或具有相關生物學活性的放線菌次級代謝產物具有很強的可行性。從文獻中可見，迄今為止人們從上百種與植物相關的微生物（植物內生菌和植物根際菌）中獲得了超過400個擁有新穎化學結構或有用的生物學活性的天然代謝產物。但是，在次級代謝產物的研究中，有關植物根際微生物的研究沒有植物內生菌的研究普遍，僅有少數實驗室有此方面的研究報道。

2 植物根際土壤放線菌的研究方法

植物根際土壤中放線菌的分離主要采用純培養和免培養兩種方式。純培養方法通過配制合適的培養基，控制溫度，模擬放線菌的生存環境，用一定的抑制劑抑制細菌和霉菌的生長，從而獲得某一樣本中放線菌的多樣性及其分布。但現在有研究表明自然界中絕大多數微生物按目前的條件還不能被培養，可培養微生物的數量還不到總量的1%。免培養法主要采用直接分離DNA、核酸雜交、宏基因組DNA等現代科技手段直接研究樣本中放線菌的多樣性，可以一定程度地彌補純培養的不足。

2.1 純培養技術

純培養技術進行微生物群落結構分析的基礎主要是樣本中物種的組成。由于其可以直觀地對研究對象進行形態觀察，所以可以直接評估植物根際微生物的多樣性。因此，該方法廣泛應用于藥用植物根際土壤微生物多樣性的研究中。該方法的最大缺點是得到的微生物往往具有很大重復率，需要后期排重。適度微波、超聲波、適當的溫度預處理樣本可使放線菌孢子活化，以便獲得更多放線菌。純培養時一般根據分離對象生存環境、營養需求的不同配制特定的培養基并選用不同的抑制劑來選擇性分離放線菌。由于不同種類放線菌在生長速度上會存在差別， 因此可以在培養時適時地控制和延長培養時間，這樣可以較好地分離出生長速度不同的放線菌，以達到最佳的分離效果。而同一樣品采用不同的培養基或添加不同抗生素也會分離得到不同放線菌菌株。彭云霞[8]發現分離培養基加50～75μg/mL重鉻酸鉀，可有效抑制真菌和細菌，而又不抑制放線菌，從而大大提高放線菌的出菌率。添加兩種抑制劑：100μg/mL的放線酮或制霉菌素+20μg/mL的萘啶酮酸和50μg/mL的重鉻酸鉀都能有效提高放線菌的出菌率。

2.2 免培養技術

隨著分子生物學技術的發展以及基因測序繼續的費用的降低，免培養技術成為研究微生物多樣性的另一種重要手段。免培養技術是采用分子生物學技術直接對未培養微生物進行研究，這樣就能繞過分離培養等步驟.比如直接提取樣本中相關微生物的宏基因組，再利用DNA探針了解包含的微生物類群。這樣獲得的環境樣本微生物的多樣性比較直觀，避免了重復出現的菌落導致的誤差，而且有可能得到未知的微生物基因。而該方法最大的缺點是所獲得微生物有些難以實現實驗室的培養。免培養技術能夠快速全面地調查環境中微生物的多樣性 尤其是能獲得難以分離培養的微生物的信息。

值得注意的是，苗翠蘋[9]分別用純培養和免培養的方式對三七根際土壤的放線菌多樣性進行研究發現，純培養和免培養都發現了鏈霉菌類群，純培養中鏈霉菌占相當高的比例，而免培養檢測到的量并不突出。純培養中分離到了一些類群，高通量測序反而沒有檢測到。這一現象在其它環境相關的研究中也有報道，曹艷茹[10]在研究動物類便放線菌多樣性中，從7種動物糞便中分離到24個屬的放線菌，而免培養僅檢測到9個屬的放線菌。

藥用植物因其獨特的藥理作用具有很大的分離新種微生物及新的活性物質的潛能。而與藥用植物相關的微生物極有可能產生有藥效的活性物質，這就可以彌補野生藥用植物生長周期長、產量低、不可再生等限制。因此，研究藥用植物根際放線菌對新菌種及抑菌活性物質的發現及野生藥用植物資源的開發利用及保護都有重要的理論意義和實際價值。

【參考文獻】

[1]趙珂.攀西地區藥用植物內生及根際放線菌的多樣性與抗菌活性研究[D].四川農業大學，2010.

[2]袁麗杰，章廣玲，張玉琴，等.藥用植物根際放線菌的種群多樣性生物活性初步研究[J].中國抗生素雜志，2009，34（8）：463-469.

[3]江曙，段金廒，嚴輝，等.當歸根際微生物種群結構與生態分布的研究[J].中國中藥雜志，2009，34（12）：1483-1488.

[4]趙曉鋒，唐明.油松菌根根際放線菌的分離與鑒定[J].西北植物學報，2010，30（10）：2103-2109.

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[8]彭云霞.稀有放線菌的選擇性分離方法[J].云南大學學報：自然科學版，2007，29（1）：86-89.

[9]苗翠蘋.三七根際土壤微生物的群落特征[D].云南大學，2015.

[10]曹艷茹.動物糞便放線菌多樣性及生物活性研究[D].西北農業科技大學，2012.

[責任編輯：湯靜]