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隐藏在种子中发现细菌可以在百香果种子的严酷内部存活

导读 与众所周知的人类肠道常驻微生物类似,植物内部也可以为微生物提供庇护所。这些内生微生物存在于根、茎、叶、果实甚至种子中,并与其宿主形...

与众所周知的人类肠道常驻微生物类似,植物内部也可以为微生物提供庇护所。这些“内生”微生物存在于根、茎、叶、果实甚至种子中,并与其宿主形成协同关系,不一定会对植物造成伤害。相反,它们通常有利于发芽、生长和防御。然而,植物内部也含有许多“次生代谢物”,它们是具有强抗菌特性的天然生物活性化合物,使这种环境通常对微生物不利。

现在,包括东京理科大学应用生物科学系副教授 Toshiki Furuya 博士在内的研究小组有史以来第一次成功地从百香果 (Passiflora edulis) 的种子中分离出细菌。他们的研究还揭示了这些细菌在种子内的生存机制,已发表在MicrobiologyOpen杂志上。

在他们的研究中,科学家们专注于 P. edulis 的种子。这种水果的种子充满了具有强抗菌特性的次生代谢物,例如白藜芦醇和云杉醇——后者的含量高达 2.2 毫克/克。Furuya 博士揭示了为该研究选择百香果种子背后的基本原理:“极高浓度的 piceatannol 保护了 P. edulis 种子免受微生物侵害。我们认为了解是否有任何内生微生物能够在这种极端环境中存活,以及如果对,怎么办。” 早期的报道表明,能够在富含生物活性化合物的环境中生存的内生菌具有与这些化合物代谢相关的生物催化活性。

科学家们收集了自然生长的 P. edulis 的种子并对其进行了表面消毒,然后将它们切割或压碎,然后将它们放置在基于固体琼脂的生长培养基上以检查微生物的生长。虽然切下或均质的种子没有出现微生物菌落,但有趣的是,从切下的种子发芽的幼苗,当暴露于生长培养基时,会产生微生物菌落。然后,科学家们进行了测序,以确定出现在琼脂平板上的细菌。

研究结果是显着的。从这些幼苗中,科学家们分离出了 19 种菌株,其中包括 3 种以前未报道过的来自不同属的细菌菌株。他们假设在种子内部,piceatannol 对存在的细菌产生抑菌(或“细菌生长停滞”)而不是杀菌(或“杀菌”)作用。该研究的合著者 Aoi Ishida 女士解释说:“由于存在高浓度的 piceatannol,细菌的生长停滞在种子内部,但在发芽过程中传播到下一代幼苗时,细菌从 piceatannol 的作用中得到缓解,并能够再次生长。” 科学家们还发现了一种细菌,短杆菌属。PE28-2,具有将白藜芦醇和 piceatannol 转化为它们各自衍生物的能力。这是第一个表现出这种活性的内生菌。

Furuya 博士和 Ishida 女士非常希望本研究中建立的方法能够有效地从多种植物中分离出几种有用的内生细菌。此外,考虑到目前对具有多种应用的新生物分子的工程设计的关注,本研究的结果将加速对种子内生细菌的研究。

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