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运用单子叶植物的内生菌群落培育农作物优质品种
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运用单子叶植物的内生菌群落培育农作物优质品种 有科学家曾预言，如果细菌可以进入单子叶植物细胞，便有可能利用生物基因工程技术通过改良品种提高粮食产量和品质。内生菌的发现一度曾点燃了人们的希望之火。 内生菌是指那些在其生活的一定阶段或全部阶段存在于健康植物的各种组织和器官内部的真菌和细菌，被感染的宿主植物不表现出外在病症。植物内生菌具有普遍存在性和生物多样性，几乎在所有植物中都发现有内生菌的存在，即内生菌普遍存在各种陆生和水生植物中，它们有细菌、真菌、放线菌等。内生菌与宿主植物在长期的协同进化过程中，彼此构成了稳定的生态关系，由于宿主植物与内生菌相互间基因交换的结果。使内生菌具有产生许多生物活性的物质，可应用于药物和营养素的开发；还能作为基因工程的载体，进行农作物品种改良，以达到提高产量，且增加粮食品种的组分的新的营养素。 现在我从一种单子叶植物的细胞组织中分离出一种水生真菌、一种古生菌以及一种植物性原生动物，它们都与宿主植物形成共生关系。它们是生物界中不同域的物种。它们之间以及与宿主植物之间的微生态关系和微生物生态关系，使它们在微生物生态系统中具有群落意义。在这个群落中，每种种群个体对微生态环境各有一定的需求和反应，使它们在群落中各处于不同的地位和起着不同的作用。一方面宿主植物影响这一群落。群落的基本特征是它的动态，当这一群落侵染不同的宿主植物时，也就是从一个生境到另一个生境的移住。群落会协调各种种群的结构适应、生理适应、繁殖适应、传播适应和行为适应等。其中在生理适应中，表现出代谢的多样性和营养的多样性。而在结构适应上，有：水生真菌表现出二形结构适应，当水生真菌侵染宿主植物细胞内，就转变为像酵母菌的单细胞那样等。另一方面这一群落也影响宿主植物，宿主植物也受群落的作用，群落的生态型效应是通过群落的代谢多样性和营养的多样性，以及生物超分子体系影响宿主植物的生长和发育，其中包括有基因的转导、外源基因（包括起始的单子叶宿主植物的基因)的转化、表达。在微生物生态系统下，促使宿主植物的性状发生变异。 另外，其一， 在特定环境下（如缺氧环境下），用这一群落对其他植物组织进行侵染，同样也表现出群落的生态型效应。即这一群落在与单子叶宿主植物的长期协同进化过程中，建立了与植物细胞间的相互识别分子信息，为侵染建立了某种机制。其二，我通过实验从上述古生菌中获得了转化子，无论它是空载的还是含有外源基因的，都是我们所期待获得东西。通过这一转化子较方便的获得重组水生真菌。 还有，这一群落应用于某生物工程（即进化工程和发酵工程的综合工程）中时，这一群落又表现出生态型效应，在工程中这一群落中的内生菌在宿主细胞内充分利用超分子体系。建立起一些超分子体系。例如，运用这一群落，在缺氧环境下，对新鲜芳香植物组织细胞，进行进化工程和发酵工程的综合工程，产生了天然的水溶性的香精。该工程使来自芳香植物组织中的许多原来不溶于水或难溶于水的芳香组分转化为水溶性。这在有机化学结构理论上是解释不通的，这间接反映了其中的超分子体系。 在生物组织细胞内原有的功能单位基础上，还有一个功能组织形式，即超分子体系。这个生物超分子体系与细胞内各种物质的协同作用，高效而且可控地完成细胞内的生命活动和进化。例如，生物超分子体系有：（1）DNA复制的超分子体系；（2）转录起始阶段的超分子体系；（3）核糖体超分子体系；（4）蛋白质分解超分子体系；（5）端粒酶超分子体系等。 下面介绍一下水生真菌的情况： 在实验室的理想环境下，在液体培养基中，该内生真菌的菌丝是从中心点向四周生长，每个“主枝”菌丝有分枝，这些分枝又与四周另几个 “主枝”上的分枝相衔接，形成立体菌丝构架，这样的菌丝构架才能稳定，能使菌落长得更大。而且菌落是一层一层的由中心点向外生长。每个菌株，最初是形成球体形状，随着菌落不断长大，在重力作用下，底部变扁，最后形成一个半球体。在良好条件下，菌落半径能长到40mm，甚至更大。 该内生真菌是一个白色的、半透明的、绒毛式的半球体菌落。这种菌株的菌丝内无隔膜。原则上讲，从菌丝内任意一点可流动达到菌落中任意一处菌丝内，这种菌落形成有规律的网络菌丝，但又不封闭，菌丝仍然是顶端生长。这样的菌丝构架协调得很完美，太奇妙了。 育种操作举例：替代性转化法 （1）用上述几种内生菌对2.5公斤的某种种子进行缺氧发酵20天，制备出5升的发酵液，连同种子一起与50公斤的人或牛或猪的粪便混合，密封发酵20~30天。即可作为秧苗地的基肥，施与秧苗地上。 （2）用一定量的上述几种内生菌，加水和种子投放入缸中，密封进行缺氧侵染16~24小时，取出种子施于秧苗地里，让种子发芽成苗，即可。 总之，在微生物生态系统和微生态系统下，这些单子叶植物的内生菌群落在粮食品种和其他农作物的育种上是有巨大商业开发价值的。我在某大学工作。我寻求对此技术感兴趣的、有实力的合作者。有意者请与我联系。 [search]植物的内生菌、群落[/search] |
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