假單胞菌Rs-198的IAA合成途徑分析

王立娟,楊義琳,高慧鑫,張延妍,何艷慧,武占省,,盧華丹

(1. 西安工程大學 環境與化學工程學院 西安市紡織化工助劑重點實驗室,陜西 西安 710048;2. 石河子大學 化學化工學院,新疆 石河子 832003)

在植物根際土壤發現的82%的促生菌(PGPRs)都可以利用色氨酸或者其中間物合成植物激素吲哚-3-乙酸(IAA)、細胞分裂素、赤霉素等調節植物生長發育的物質,刺激植物側根和根毛的過量生長,進而增加對礦物營養和水分子的吸收,最終促進植物生長[1-5]。其中,IAA是最常見的天然生長素,對植物根系的生長具有有益作用,常被用作蘸根劑的主要成分[6-7]。有研究表明,施加107CFU/mL的BacillusamyloliquefaciensSQR9可以增加黃瓜根長137%和根表面積88%,而同樣處理敲除其IAA基因的菌株卻未對黃瓜的生長產生明顯影響,由此推測菌株SQR9產生的IAA是其發揮促生作用的主要機制[8-9]。

在PGPRs中,IAA的合成主要有5種依賴色氨酸的途徑,分別是吲哚乙酰胺(IAM)途徑、吲哚丙酮酸(IPyA)途徑、色胺(TAM)途徑、吲哚乙腈(IAN)途徑和色氨酸側鏈氧化酶途徑,而且在一種細菌中可能存在一條或者多條途徑[10-12]。Liu等[13]利用高效液相色譜-質譜/質譜(HPLC-MS/MS)分析菌株B.pyrrociniaJK-SH007的發酵液,在其中檢測到了IAA及其中間物吲哚乙酰胺,同時也檢測到了微量的吲哚丙酮酸、吲哚乙腈和色胺,表明IAM途徑為菌株JK-SH007合成IAA的主要途徑。Idris等[14]發現,在添加5 mmol/L色氨酸的條件下,BacillusamyloliquefaciensFZB42菌株的IAA的分泌量增加了5倍;此外,其trp營養缺陷型突變體E101(ΔtrpBA)和E102(ΔtrpED)以及E103(ΔysnE)和E105(ΔyhcX)的培養濾液中的IAA濃度顯著降低,這3個突變株在促進植物生長方面的效率也明顯較低,說明FZB42菌株依賴色氨酸的生長素合成與其促進植物生長功能是相關的。……