内生菌在水生蕨类植物满江红大孢子果发育过程中的结构特征和细胞响应

水生植物满江红(Azolla)是蕨类、蓝藻(Cyanobacterium)和细菌的共生体.在满江红营养生长期,共生藻和内生菌共生于宿主的叶腔中.在满江红孢子果形成期,共生藻会移居到满江红的孢子果内.本研究借助超薄切片、荧光原位杂交和免疫金标记技术,通过荧光显微镜和电子显微镜观察,以揭示内生菌在满江红结孢期间的菌体形态特征和细胞响应.结果表明,内生菌伴随共生藻进入发育中的大孢子果并最终被定位在大孢子果顶端区域内.大约43％进入果腔的内生菌分泌胞外泡囊,有的还释放出DNA和多糖类似物等,25％的内生菌形成荚膜,17％的内生菌细胞质中累积了聚β羟基丁酸颗粒,9％的细菌呈现类似自噬性或坏死性的细胞死亡.大孢子果完全成熟时大部分的细菌栖身在类似生物被膜的基质中.本研究阐明了内生菌在宿主有性繁殖阶段形态结构特征和细胞响应,进而保持与宿主同步发育的节奏,以过渡到新的共生世代.这将为人工构建作物-微生物共生固氮体系提供新的思路.