干旱对荒漠生态系统的危害是世界性课题,而荒漠植物特殊的环境适应性成为科学家关注的热点。近年来植物与微生物共生成为揭示荒漠植物逆境适应机制的重点研究领域。荒漠濒危植物银沙槐(Ammodendron bifolium(Pall·))是优良固沙先锋植物,但其种子在干旱环境下萌发困难是其致濒的主要因素。前期研究由银沙槐根部分离获得37株内生细菌,经筛选35株具有缓解干旱胁迫促进种子萌发的作用。为了解银沙槐内生菌缓解干旱的机制,本研究从内生菌体外抗逆成分的产生、银沙槐种子接种内生菌萌发进程中的体内代谢产物变化等,研究了内生菌代谢产物与促种子萌发的关系,及种子共生抗干旱的代谢响应。取得如下成果:对分离自银沙槐根部的内生菌进行了吲哚乙酸、脯氨酸的检测。结果显示37株内生菌均可产生吲哚乙酸及脯氨酸,其中26株内生菌吲哚乙酸产量超过1μg/m L,10株超过2μg/m L,其中菌株AER 311-8产量最高,达49.36μg/m L。14株内生菌脯氨酸产量超过1μg/m L,其中AER 110-11产量达1.72μg/m L。但分析吲哚乙酸、脯氨酸产量与25%PEG 6000干旱胁迫下的种子萌发率,发现前期实验中以上清液促种子萌发的菌株AER 310-1、AER 317-1及AER 119的吲哚乙酸、脯氨酸产量并不高,而吲哚乙酸产量最高的AER 311-8、脯氨酸产量最高的AER 110-11,种子萌发率仅有41%和14%。结果证实银沙槐内生菌体外代谢产生吲哚乙酸与脯氨酸的能力与其促种子萌发并不相关,推测其促种子萌发功能是其它代谢产物所致。对以代谢产物为作用方式的三株内生菌,AER 310-1、AER 119、AER 317-1以牛肉膏蛋白胨培养基进行体外培养,12小时后离心取其上清,以石油醚、三氯甲烷浸提后进行气相色谱-质检分析,结果共检测出14种代谢成分,其中菌株AER 310-1产生10个成分,AER 119产生8个成分,AER 317-1产生6个成分,除菌株AER 310-1与AER 119共享2个成分外,菌株AER 310-1、AER 119、AER 317-1共享4个成分。由各代谢成分与萌发率的相关系数分析显示内生菌的代谢产物对种子萌发有不同程度的促进作用。为了解内生菌不同生长周期代谢产物对银沙槐种子萌发的影响,我们以不同生长周期的培养物,在25%PEG 6000模拟干旱条件接种银沙槐种子,试验其对银沙槐种子萌发的影响。结果表明37株内生菌中,30株在不同的生长周期对种子促萌发效果存在不同程度的差异,7株促种子萌发效果和生长周期无关。为进一步了解内生菌共生对银沙槐种子代谢的影响,将以细胞为缓解干旱的菌株AER 314-4接种银沙槐种子,同样模拟干旱条件下培养种子,取淀粉含量为14.6%(接种0时)、12.5%、11%、9.57%(依据不同处理,取样时间不等)时的不同萌发阶段种子研磨成浆,处理后以气相色谱-质谱检测其代谢组分。结果显示,对照组种子在吸水后,主要代谢产生了分子量在200-300之间的物质,这部分物质应为种子正常萌发代谢产物。其中某些物质虽与抗旱无关但却与种子萌发密切相关。试验组在萌发初期所遭受的损伤与干旱胁迫组一致,但接种内生菌后,分子量小于200的物质迅速增加,并产生特有的代谢产物,这些小分子物质降低渗透势作用显著高于大分子物质,从而促进种子吸水萌发。试验组在萌发中期,产生的小分子量物质虽然减少了,但一些在干旱胁迫下几乎不代谢的物质在试验组大量代谢,这些物质中,d-野决明碱,司巴丁与种子萌发密切相关。证实荒漠植物银沙槐的内生菌确实参与了种子的代谢,并以产生小分子物质或提高萌发关键物质含量为方式缓解了干旱胁迫。总结本研究可得出如下结论:银沙槐内生菌均可产生吲哚乙酸及脯氨酸,但与缓解干旱促种子萌发无关;银沙槐内生菌代谢时产生的一些特有的代谢产物应是内生菌抗干旱促种子萌发的主要原因。一些内生菌在不同的生长周期其促种子萌发的效果是不一致的,而有些内生菌其生长周期对促种子萌发效果没有影响。代谢组分析结果显示,内生菌能够调控种子代谢,使某些与种子萌发有关的物质在干旱环境下也能大量产生,并产生一些特有的小分子物质应对干旱胁迫从而促进种子的萌发。本文研究结果对了解荒漠植物共生抗干旱的机制有重要的理论价值,而内生菌共生抗干旱也对珍稀植物种群保护有积极的实践意义。