水稻植株及其内生微生物磷脂脂肪酸生物标记异质性

水稻植株及其内生微生物磷脂脂肪酸生物标记异质

性

胡桂萍，刘波*，郑雪芳，张建福，谢华安*

(福建省农业科学院，福州市，350003)

摘要：【研究目的】水稻植株和水稻内生微生物体内都含有大量的磷脂脂肪酸，利用磷脂脂肪酸分析水稻内生微生物时，内生微生物磷脂脂肪酸样本提取是连同植物体一起研磨，磷脂脂肪酸含量包含着来源于植物和微生物磷脂脂肪酸，本研究主要目的就是通过水稻组培苗磷脂脂肪酸的分析，排除植株体磷脂脂肪酸对其内生微生物的磷脂脂肪酸的干扰。【方法】试验以兴优制5、兴优HK02、准优HK05、准优航653和水稻组培苗为材料，采用改良磷脂脂肪酸法分析水稻植物自身磷脂脂肪酸和其内生微生物磷脂脂肪酸生物标记异质性。【结果】试验结果表明，水稻植株和其内生微生物共有磷脂脂肪酸有直链磷脂脂肪酸20:0、12:0、16:0、18:0和支链磷脂脂肪酸如18:3ω6с(6,9,12)、19:0 CYCLOω8с、15:1ω6с等，且共有磷脂脂肪酸在水稻中含量均低于30mg/g，共有磷脂脂肪酸在内生微生物中的含量高于30mg/g。水稻内生微生物独有磷脂脂肪酸主要为支链磷脂脂肪酸，如甲基磷脂脂肪酸，羟基磷脂脂肪酸等，共有22种如i20:0、20:1 ω9с、12:0 3OH等，含量差异很大，为0.91mg/g-11481.25mg/g。对水稻内生微生物独有磷脂脂肪酸进行对应分析CA得到，遗传距离近的水稻品种其对应距离也近，CA载荷图显示内生微生物磷脂脂肪酸对应距离小于2的为多元分布，即该磷脂脂肪酸分布在多个水稻品种中；大于2的为单一分布，即仅在特定的水稻品种中分布。【结论】水稻植株及其内生微生物磷脂脂肪酸有异质性。水稻植株和其内生微生物共有磷脂脂肪酸在水稻中含量均低于30mg/g，在内生微生物中的含量高于30mg/g。内生微生物独有磷脂脂肪酸主要为支链磷脂脂肪酸，有单一和多元分布两种，并与水稻品种遗传有关。

关键词：水稻；组培苗；内生微生物；磷脂脂肪酸；异质性

Heterogeneity of fatty acids contained in the plants from rice and their endophytes

HU Gui-ping, LIU Bo *, ZHENG Xue-fang, ZHANG Jian-fu, XIE Hua-an * （Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou, 350003, P. R. China）

Abstract: 【OBJECTIVE】The fatty acids were existed both in the rice plant and the rice endophytes. The research aim was to distinguish the fatty acids in the rice endophtes from that in the rice plant.【METHOD】The distribution characteristics of fatty acids contained in the plants from rice and their endophytes were analysised by the modified detecting method with four hybrid rices named in xingyouzhi5、xingyouHK02、zhunyouHK05、zhunyouhang653 and a rice tissue culture plantlet as a control.【RESULTS】The results revealed that fatty acids of straight chain fatty acid such as 20:0、12:0、16:0、18:0 and unsaturated fatty acids such as 18:3ω6с(6,9,12)、19:0 CYCLOω8с、a17:0、i16:1 H、16:0 N ALCOHOL、15:1ω6с、i15:0 3OH were found both in the rice plants and the rice endophytes, however, the amounts of the fatty acid in the rice plant were all less than 30mg/g compared to that of more than 30mg/g in the rice endophytes. The other 22 fatty acids including iso-, anteiso-, methyl- branched and hydroxy fatty acids etc. were only detected in the rice endophyes, for example i20:0、20:1 ω9с、12:0 3OH, the amounts of them were arranged from 0.91mg/g-11481.25mg/g

收稿日期：

基金项目：国家863项目“高产优质多抗水稻分子品种创制”（2006AA100101），国家863项目“农作物重大病害多功能广谱生防菌剂研究和创制”（2006AA10A211）；福建省财政专项－福建省农业科学院科技创新团队建设基金(STIF－Y03)。

作者简介：胡桂萍，硕士，从事微生物物质分析研究，E-mail:hugp_2007@

通讯作者：刘波，博士、研究员，从事微生物生物技术与农业生物药物研究，E-mail:fzliubo@

谢华安，研究员/中国科学院院士，从事水稻遗传育种研究，E-mail:huaanxie@

. The contents of the fatty acids from the endophytes in different rice were different and they represented to the multiple distribution that meant the definite fatty acid distributed in the endophytes in more than one rice variety and the single distribution that meant the definite fatty acid distributed in the endophytes in only one rice variety. The correspondence analysis of the fatty acids from endophytes showed that corresponding distances of the fatty acids were related with the heredity in rices. Loading chart of correspondence analysis displayed that fatty acids were multiple distribution when their corresponding distances were longer than2, contrary to that, they were single distribution.【CONCLUSION】fatty acids contained in the plants from rice and their endophytes revealed Heterogeneity. The amount of common fatty acids in the rice plant were all less than 30mg/g compared to that of more than 30mg/g in the rice endophytes. Fatty acids including iso-, anteiso-, methyl- branched and hydroxy fatty acids etc. were only detected in the rice endophyes. Distribution of fatty acids of endophytes were relation with the hereditary of rice, and they were showed as single distribution and multiple distribution.

Key words：Rice; Tissue culture plantlet; Endophytes; Fatty acids; Heterogeneity

1 引言

【本研究的重要意义】水稻是我国重要的种植作物之一。由于形态特性、生理特性、基因特性、生态特性、代谢特性的差异，水稻形成了不同的品质，产量，抗性，营养，适应，栽培等特性，构成品种特性。每个品种都伴随着不同的内生微生物的生长，形成一定的水稻内生微生物的结构特征。有结果表明：品种的遗传背景与其内生微生物的种类和数量显著相关[1]。不同的内生微生物群落结构是水稻内生环境和环境条件自然选择的结果。反过来，不同的内生微生物反应了水稻品种的特征状态。目前对水稻品种特性研究主要集中在栽培管理和分子水平研究上[2-4]，从微生态角度利用磷脂脂肪酸分析水稻内生微生物特性来反映水稻品种特性，是研究水稻品种特性的重要手段。

【前人研究进展】植物体和微生物体都含有丰富的磷脂脂肪酸。磷脂脂肪酸是植物和微生物细胞组分中一种稳定而富有的重要成分，是构成生物膜的重要物质，作为细胞表面物质与细胞识别，种族特异性和细胞免疫等有密切关系[6]。磷脂脂肪酸的种类和含量是微生物化学分类法的重要依据之一[7, 8]。研究发现植物的磷脂脂肪酸与植物的某些特性有密切关系，如抗旱性，抗寒性等[5，9-11]。秦岭等（1995）人研究发现不同种和品种的山楂属中磷脂中各组分含量配比不同，总脂磷脂脂肪酸中各组分的含量配比也有差异[11]。Garwood et al（1970）发现玉米的株高，穗高与玉米的磷脂脂肪酸有相关性[12]。磷脂脂肪酸还与微生物的种类进化、遗传变异，生物毒素、耐药性等有关[13]，是研究微生物的重要生物标记。植物体内生长大量的内生微生物，不同植物其内生微生物群落结构存在很大差异[14]，Siciliano（1998）等人发现油菜和小麦根系内生微生物的18:0, 18:3 w6c (6,9,12), 16:0 2OH, 和 15:0 2OH含量差别很大[15]。同时Van der Heijden （2006）等人发现植物内生菌可以作为在沙丘草坪上的植物产量和植物多样性结构的指标[16]。

植物及其内生微生物的磷脂脂肪酸种类存在差异，直链磷脂脂肪酸同时存在于植物植株细胞壁和内生微生物的细胞壁，如12:0、14:0、16:0、17:0、18:0、20:0、22:0等，但是，微生物的直链磷脂脂肪酸含量显著高于植物体 [38]。一部分支链磷脂脂肪酸同时存在于植物体和微生物体，但是，存在于微生物体内的支链磷脂脂肪酸含量显著高于植物体，而另一部分支链磷脂脂肪酸仅存在于微生物体内，而不存在于植物体内[37]。如利用磷脂脂肪酸分析水稻内生微生物时，内生微生物磷脂脂肪酸样本提取是连同植物体一起研磨，这样，识别来源于植物和微生物磷脂脂肪酸显得十分重要。