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中国沙漠, 2026, 46(1): 262-272 doi: 10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00107

罗布泊荒漠药用植物根际可培养细菌多样性

王二军,1, 张亚龙1, 刘阳3,4, 张怡洋4, 晋玲1,2, 章高森,1,3,4

1.甘肃中医药大学，药学院，甘肃 兰州 730000

2.甘肃中医药大学，西北中藏药协同创新中心，甘肃 兰州 730000

3.中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃省极端环境微生物重点实验室，甘肃 兰州 730000

4.中国科学院西北生态环境资源研究院，沙漠与沙漠化重点实验室，甘肃 兰州 730000

Cultivatable bacterial diversity in the rhizosphere of Lop Nur desert sandy soil and medicinal plants

Wang Erjun,1, Zhang Yalong1, Liu Yang3,4, Zhang Yiyang4, Jin Ling1,2, Zhang Gaosen,1,3,4

1.College of Pharmacy /, Gansu University of Chinese Medicine，Lanzhou 730000，China

2.Northwest Collaborative Innovation Center for Traditional Chinese Medicine, Gansu University of Chinese Medicine，Lanzhou 730000，China

3.Key Laboratory of Extreme Environmental Microbial Resources and Engineering /, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

4.Key Laboratory of Desert and Desertification, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

通讯作者: 章高森（E-mail： jungleson@163.com）

收稿日期: 2025-03-06   修回日期: 2025-05-06  

基金资助: 第三次新疆综合科学考察项目.  2022xjkk1204
财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系项目.  CARS-21
甘肃省科技计划科技重大专项.  23ZDFA013-1
甘肃省科技计划科技特派团专项.  23CXNA0042
中医药资源保护开发科研项目.  甘中医药发〔2025〕4号

Received: 2025-03-06   Revised: 2025-05-06  

作者简介 About authors

王二军（2001—），男，甘肃陇南人，硕士研究生，研究方向为资源保护、评价及可持续利用E-mail：wej2024@163.com , E-mail：wej2024@163.com

摘要

新疆罗布泊极端干旱区生态系统中蕴藏着丰富的微生物资源。为揭示该地区微生物资源的多样性和分布特征，采用6种培养基对样品中的细菌进行分离纯化，结合16S rRNA基因扩增、测序及系统发育分析，对分离获得的细菌进行鉴定和群落结构分析。结果表明：分离的细菌主要归属于放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria），其中放线菌门和厚壁菌门为优势菌门。在属水平上，考克氏菌属（Kocuria）、诺卡氏菌属（Nocardiopsis）和盐水球菌属（Salinicoccus）是优势菌属。不同生境中可培养细菌的数量、群落结构和多样性存在显著差异，细菌丰富度沙土>珠芽蓼>芦苇>柽柳。4种生境中共分离出54个菌属，可培养菌落数为1.280×105~2.168×106 CFU·g-1，并鉴定出41株潜在新种。本研究揭示了罗布泊地区可培养细菌的多样性特征，阐明了该地区珠芽蓼、柽柳和芦苇3种药用植物根际可培养细菌的菌属差异。

关键词： 罗布泊 ; 药用植物 ; 16S rRNA基因 ; 可培养 ; 细菌多样性

Abstract

The ecosystem of Lop Nur in the extreme arid region of Xinjiang is rich in microbial resources， which aims to reveal the diversity and distribution characteristics of microbial resources in this area. Six kinds of media were used to isolate and purify the bacteria in the samples， and the isolated bacteria were identified and community structure analysis were analyzed by 16S rRNA gene amplification， sequencing and phylogenetic analysis. The results showed that the isolated bacteria mainly belonged to Actinobacteria， Bacteroidetes， Firmicutes and Proteobacteria， among which Actinobacteria and Firmicutes were the dominant phyla. At the genus level， Kocuria， Nocardiopsis and Salinicoccus are the dominant genera. There were significant differences in the number， community structure and diversity of culturable bacteria in different habitats， and the bacterial richness was sandy soil>Bistorta vivipara>Phragmites australis>Tamarix chinensis. A total of 54 genera were isolated from the four habitats， and the number of cultivable colonies was 1.280×105~2.168×106 CFU·g-1， and 41 potential new species were identified. This study revealed the diversity characteristics of culturable bacteria in the Lop Nur area， and clarified the differences in the rhizosphere culturable bacteria of three medicinal plants， namely Knotweed， Tamarix and Phragmites australis， in this area.

Keywords： Lop Nur ; medicinal plants ; 16S rRNA gene ; culturable ; bacterial diversity

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本文引用格式

王二军, 张亚龙, 刘阳, 张怡洋, 晋玲, 章高森. 罗布泊荒漠药用植物根际可培养细菌多样性. 中国沙漠[J], 2026, 46(1): 262-272 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00107

Wang Erjun, Zhang Yalong, Liu Yang, Zhang Yiyang, Jin Ling, Zhang Gaosen. Cultivatable bacterial diversity in the rhizosphere of Lop Nur desert sandy soil and medicinal plants. Journal of Desert Research[J], 2026, 46(1): 262-272 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00107

0 引言

新疆罗布泊地区位于塔里木盆地的最低洼处，具有极端干旱、高温和强辐照等生境特征，极少生物能够在这种极端的荒漠生境中生存［1］。柽柳、芦苇和珠芽蓼作为常见的荒漠植物，不仅在荒漠生态系统中具有重要的生态价值，还在传统医学中发挥着重要作用［2-3］。柽柳不仅能通过盐腺排出盐分，改善土壤的微环境［4］，其所含的活性成分柽柳黄素还显示出显著的抗肿瘤活性，能够有效诱导肝癌细胞的凋亡［5］。芦苇除了具有改善盐渍化土壤的功能外，还因其清热生津、利尿解毒的功效，被广泛用于治疗热病烦渴和肺热咳嗽等症状［6-7］。珠芽蓼则在传统藏药和中医中广泛应用，其根茎常用于治疗腹泻和痢疾。珠芽蓼所含的珠芽蓼素具有抗病毒作用［8］。这些具有强大抗逆性的药用植物为荒漠生境中的微生物提供了有利的生态位，促进了微生物的定殖和代谢网络的进化，从而增加了荒漠微生物的多样性［9-10］。

荒漠微生物作为一类特殊的微生物群体，具有显著的抗逆特性，包括耐受极端干旱环境、抵御高强度紫外线辐射、抑制有害细菌生长以及合成抗生素等多重能力［11-12］。这类微生物可通过分泌植物激素促进药用植物的生长发育，同时显著增强宿主植物的抗逆能力［13-14］。这种植物与微生物之间的协同作用不仅能促进荒漠药用植物次生代谢产物的积累，还可改善土壤结构与肥力，从而提升荒漠生态系统的稳定性和自我恢复能力［15］。此外，由于微生物活性天然产物代谢的特异性和结构多样性，以及其能够穿透真核细胞外膜并阻止细胞大分子和靶酶的合成等特性，其在药物开发领域展现出巨大的潜力［16］，荒漠微生物的次级代谢产物中包含多种具有抗肿瘤和抗癌活性的化合物，这些化合物结构类型多样，为癌症治疗提供了新的潜在药物来源［17-18］。基于此，本研究聚焦于罗布泊荒漠生态系统，分析该地区可培养细菌的多样性，探索其潜在应用价值，并揭示荒漠药用植物根际的群落结构特征。研究旨在为极端环境中微生物的开发与利用提供科学依据，同时为荒漠生态系统的保护与修复奠定菌株资源。

1 方法

1.1　样品采集

罗布泊地跨新疆巴音郭楞蒙古自治州、吐鲁番市和哈密市，与甘肃和青海毗邻。2023年8月在罗布泊东缘荒漠-戈壁地区采集了沙土、珠芽蓼根际沙土、柽柳根际沙土和芦苇根际沙土样品，每个样点采集200~300 g的3个平行样品（图1），用无菌采样袋（Bombardier，加拿大）分装，低温保存，运回实验室后在-20 ℃的环境下保存，进行后续细菌培养实验。

图1

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图1   采样点位置

Fig.1   Locations of the sampling points


1.2　细菌的分离和培养

在超净台中称取5 g样品置于含无菌玻璃珠的50 mL离心管中，加入20 mL灭菌生理盐水，振荡后静置2~3 min。取1 mL上清液加入9 mL生理盐水，混合均匀，标记为原液10-1，依此方法梯度稀释至10-5。取200 µL稀释液涂布于6种琼脂培养基（表1），在25 ℃恒温培养箱中培养1周，随后计数并挑取不同形态、颜色的菌落进行分离、纯化。最后，将纯化的细菌存入含20%甘油的冻存管中，-80 ℃保存。

表1   培养基组成

Table 1  Medium composition

培养基成分及浓度/(g·L-1)
NFMKH₂PO₄: 1.0, K₂HPO₄: 1.54, NaCl: 0.05, CaCl₂: 0.04, FeCl₃: 0.004, MgSO₄: 0.1, 酵母浸粉: 0.8, 琼脂: 15.0, pH: 6.9±0.1
YMAK₂HPO₄: 0.5, MgSO₄: 0.2, NaCl: 0.1, 甘露醇: 10.0, 酵母浸粉: 1.0, 刚果红: 0.025, 琼脂: 15.0, pH: 7.0±0.2
ISP2麦芽浸粉: 10.0, 酵母浸粉: 4.0, 葡萄糖: 4.0, 琼脂: 20.0, pH: 7.3±0.2
ISP7L-天冬酰胺: 1.0, L-酪氨酸: 0.5, K₂HPO₄: 0.5, MgSO₄·7H₂O: 0.5, NaCl: 0.5, FeSO₄·7H₂O: 0.01, MnCl₂·4H₂O: 0.001, ZnSO₄·7H₂O: 0.001, 丙三醇: 18.9, 琼脂: 20.0, pH: 7.0±0.2
R2A胰蛋白胨: 0.25, 酸水解酪蛋白: 0.5, 酵母浸粉: 0.5, 可溶性淀粉: 0.5, K₂HPO₄: 0.3, MgSO₄: 0.1, 丙酮酸钠: 0.3, 蛋白胨: 0.25, 葡萄糖: 0.5, 琼脂: 20.0, pH: 7.2±0.2
TSB胰酪胨: 17.0, 大豆粉木瓜蛋白酶消化物: 3.0, 葡萄糖: 2.5, NaCl: 5.0, K₂HPO₄: 2.5, 琼脂: 20.0, pH: 7.3±0.2

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1.3　可培养细菌的16S rRNA基因扩增与序列测定

用液氮-沸水快速冻融法对可培养细菌进行16S rRNA基因的扩增，扩增引物为通用引物（北京擎科生物科技股份有限公司）27F（5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′）和1492R（5′-GGTTACCTTGTTACGACITT-3′）。PCR扩增体系为25 µL：12.5 µL Taq DNA聚合酶，9.5 µL ddH2O，1 µL引物。

扩增反应条件：94 ℃预变性5 min，然后94 ℃变性30 s，55 ℃退火30 s和72 ℃延伸45 s进行30个循环，最后72 ℃再延伸20 min。PCR扩增的产物送至西安擎科生物公司进行序列测序。

测序得到的细菌16S rRNA基因序列于网站Ezbiocloud（https：//www.ezbiocloud.net/）进行比对分析，比对后序列提交至National Center for Bio⁃technology Information（NCBI）。采用16S rRNA 基因相似性阈值98.65%作为潜在新种的鉴定标准［19］。

1.4　序列比对及系统发育树的构建

将提交至国家微生物科学数据中心的16S rRNA基因序列在 EZBioCloud 数据库进行比对（www.ezbiocloud.net）；然后用邻接法对序列进行分析，用MEGA11构建系统发育树，并利用在线平台iTOL（https： //itol.embl.de/）［20］进行编辑。

1.5　数据分析

罗布泊采样点分布图采用ArcGIS 10.8软件绘制。系统发育树可培养细菌丰富度柱状图使用Origin 2022绘制。基于IBM SPSS Statistics 27.0软件（美国IBM公司）对不同培养基类型及不同生境来源的可培养细菌数量进行单因素方差分析（P<0.05），完成组间统计学差异比较。

2 结果与分析

2.1　可培养细菌数量

沙土、珠芽蓼根际沙土、柽柳根际沙土、芦苇根际沙土4种生境中可培养细菌的数量范围为1.280×105~2.168×106 CFU·g-1，数量依次为沙土>珠芽蓼根际沙土>柽柳根际沙土>芦苇根际沙土（图2）。沙土生境中的细菌在R2A与ISP7培养基条件下获得的可培养细菌数量较多，ISP2培养基培养的菌株数最少；芦苇根际沙土生境中的可培养细菌在ISP2与ISP7培养基中存在菌株数较多，其他4种培养基所获得可培养菌株数均较少；珠芽蓼根际沙土与柽柳根际沙土均以ISP7培养基培养的菌株数最多，在ISP2培养基上培养的细菌最少。综合而言，4种生境中的细菌在ISP7培养基上的数量普遍较高，因此，ISP7培养基可能适合于这4种生境中细菌的培养。

图2

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图2   不同生境与培养基可培养细菌数量

注：不同小写字母代表不同处理之间采用“Duncan test”检验，具有显著性差异（P<0.05），相同字母代表不同处理之间，不具有显著差异（P>0.05）

Fig.2   The number of bacteria that can be cultured in different habitats and media


2.2　可培养细菌群落结构特征

根据菌落形态、颜色等特征差异，挑取不同的菌落进行平板划线法纯化，不同生境共获得431株细菌。通过16S rRNA基因序列比对分析发现，罗布泊荒漠4种生境分离出的菌株可归属于4个门： 放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）。在菌株数量和种属数量上，放线菌门（22个属共223株）>厚壁菌门（14个属共147株）>变形菌门（14个属共56株）>拟杆菌门（3个属共5株，图3）。

图3

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图3   罗布泊可培养细菌群落组成

Fig.3   Composition of the cultureable bacterial community in Lop Nur


放线菌门中分离出22个属，分别是考克氏菌属（Kocuria）、拟诺卡氏菌属（Nocardiopsis）、涅斯捷连科氏菌属（Nesterenkonia）、动球菌属（Kineococcus）、节杆菌属（Arthrobacter）、多栏纯洁杆菌属（Modestobacter）、芽殖球菌属（Blastococcus）、乔治菌属（Georgenia）、纤维素单胞菌属（Cellulomonas）、迪茨氏菌属（Dietzia）、微杆菌属（Microbacterium）、短状杆菌属（Brachybacterium）、血杆菌属（Sanguibacter）、戈登氏菌属（Gordonia）、糖丝菌属（Saccharothrix）、土壤球菌属（Agrococcus）、地嗜皮菌属（Geodermatophilus）、白蚁菌属（Isoptericola）、类诺卡氏菌属（Nocardioides）、红球菌属（Rhodococcus）、链霉菌属（Streptomyces）和刘志恒菌属（Zhihengliuella），其中可培养细菌数量较多的属是考克氏菌属和拟诺卡氏菌属（图3）。

厚壁菌门分离的14个菌属分别是盐水球菌属（Salinicoccus）、芽孢杆菌属（Bacillus）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、游动球菌属（Planococcus）、Marinilactibacillus属、大洋芽孢杆菌（Oceanobacillus）、肉食杆菌属（Carnobacterium）、Sediminibacillus属、土地芽孢杆菌属（Terribacillus）、链球菌属（Streptococcus）、Paraliobacillus属、副芽孢杆菌属（Metabacillus）、新颖芽孢杆菌属（Neobacillus）和纤细芽孢杆菌属（Gracilibacillus），其中盐水球菌属与芽孢杆菌属占厚壁菌门可培养细菌的丰度较高（图3）。

变形菌门包括盐单胞菌属（Halomonas）、副球菌属（Paracoccus）、Kushneria属、Stutzerimonas属、Plastorhodobacter属、Microvirga属、Aliihoeflea属、橙单胞菌属（Aurantimonas）、固氮螺菌属（Azospirillum）、Coralloluteibacterium属、Geminicoccus属、Pararoseomonas属、Ramlibacter属和Skermanella属，其中盐单胞菌属和副球菌属的丰度较高。拟杆菌门仅包含拟杆菌属（Pontibacter）、红细菌属（Rufibacter）和Kaistella属，且丰度均较低。

2.3　分离菌株的系统发育特征

对分离纯化得到的细菌菌株基于16S rRNA 基因进行系统发育学分析发现，获得的431株可培养细菌可归为124个系统发育型（图4）。系统发育型放线菌门（62株）>厚壁菌门（36株）>变形菌门（22株）>拟杆菌门（4株）。

图4

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图4   可培养细菌基于16S rRNA基因序列构建的系统发育树

注：系统发育树采用近邻相接法构建；*表示与最相似模式菌株比对后16S rRNA基因序列相似度低于98.65%的疑似新种；Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ分别表示Actinobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes、Proteobacteria

Fig.4   Phylogenetic tree of culturable bacteria based on 16S rRNA gene sequences


序列比对及系统发育树分析表明，在该可培养细菌的系统发育树中，共有41种菌株与其最相似的模式菌株之间的相似度低于98.65%，表明这些菌株很可能代表了潜在的微生物新种（表2）。这些潜在新种来源于27个不同的菌属，其中动球菌属（4株）和涅斯捷连科氏菌属（3株）是潜在新种的优势菌属。这些潜在新种的模式菌株显示出众多应用价值，模式菌株Nocardiopsis akebiae HDS 12T能够产生抗真菌剂帮助宿主植物低于病原菌［21］。Microbacterium aerolatum NBRC 103071T能够通过挥发性化合物抑制灰霉病菌（Botrytis cinerea）的生长，减轻灰霉病对植物的危害［22］。Streptomyces calidiresistens YIM 78087T的基因组分析显示其具有产生多种次级代谢产物的潜力，在药物开发和工业生物技术中具有重要应用价值［23］。这些潜在新种的进一步研究可能有助于填补微生物系统发育树中的空白，还可能为生物技术、医药开发及环境保护等领域带来新的菌株资源。

表2   罗布泊地区可培养细菌的潜在新种

Table 2  Potential new species of bacteria that can be cultured in the Lop Nur area

属名编号模式菌株相似度登录号
DietziaP35Dietzia maris DSM 43672T98.60X79290
NocardiopsisP323Nocardiopsis akebiae HDS12T98.35OM368592
Nesterenkonia2L310Nesterenkonia rhizosphaerae EGI 80099T98.34KF040423
NesterenkoniaNL36Nesterenkonia lacusekhoensis IFAM EL-30T98.41AJ290397
NesterenkoniaN32Nesterenkonia flava CAAS 251T96.79EF680886
MicrobacteriumRL39Microbacterium aerolatum NBRC 103071T98.20BJUW01000027
KocuriaP335Kocuria salina Hv14bT97.97LT674162
KineococcusR2L29Kineococcus radiotolerans SRS30216T97.39CP000750
KineococcusR217Kineococcus mangrovi L2-1-L1T98.48LC056925
KineococcusP319Kineococcus gypseus YIM 121300T97.84KP205400
Kineococcus2L35Kineococcus aureolus YIM 121940T98.26KX943589
GeodermatophilusA34Geodermatophilus sabuli BMG8133T98.38LN626269
DietziaA315Dietzia aurantiaca CCUG 35676T97.23FR821260
BrachybacteriumR39Brachybacterium sacelli LMG 20345T98.37AJ415384
RufibacterA316Rufibacter glacialis MDT1-10-3T97.89JX949546
PontibacterN34Pontibacter ramchanderi LP43T94.44jgi.1102448
PontibacterP326Pontibacter qinzhouensis GY10130T96.98MZ318048
KaistellaA110Kaistella montana WG4T98.47KX082815
StreptomycesN21Streptomyces calidiresistens YIM 78087T97.15KJ361473
SalinicoccusT55Salinicoccus hispanicus DSM 5352T96.91AY028927
PlanococcusT34Planococcus wigleyi Sa1BUA13T98.45JACSPU010000017
PlanococcusN23Planococcus donghaensis DSM 22276T98.57CP016544
ParaliobacillusI7L23Paraliobacillus sediminis 126C4T95.73KU870235
PaenibacillusR211Paenibacillus massiliensis subsp panacisoli Gsoil 1411T97.55AB245384
PaenibacillusR2L12Paenibacillus antri SYSU K30003T96.50MK943674
MarinilactibacillusR216Marinilactibacillus piezotolerans DSM 16108T98.57jgi.1067996
GracilibacillusT311Gracilibacillus ureilyticus MF38T97.83EU709020
CarnobacteriumT52Carnobacterium pleistocenium FTR1T96.40JQLQ01000002
CarnobacteriumTL56Carnobacterium inhibens subsp Inhibens DSM 13024T95.93JQIV01000006
BacillusT312Bacillus arachidis SY8T97.94OM062591
SkermanellaR31Skermanella aerolata 5416T-32T98.31DQ672568
RamlibacterA318Ramlibacter solisilvae 5-10T97.71CP010951
PlastorhodobacterTL35Plastorhodobacter daqingensis DQW12E81-30T97.08KF312713
PararoseomonasR2L313Pararoseomonas rosea 173-96T98.22AJ488505
ParacoccusI7L27Paracoccus tibetensis Tibet-S9a3T98.04DQ108402
ParacoccusP340Paracoccus nototheniae I-41R45T98.28MH065728
ParacoccusTL23Paracoccus marcusii DSM 11574T98.34Y12703
KushneriaRL211Kushneria pakistanensis NCCP-934T98.15AB970675
HalomonasTL312Halomonas rifensis HK31T97.43HM026177
HalomonasN314Halomonas desiderata FB2T97.86X92417
AzospirillumN317Azospirillum doebereinerae GSF71T98.48AJ238567

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2.4　不同生境可培养细菌共有和特有属

基于不同生境的韦恩图及可培养细菌属水平分析（图5，表3），罗布泊地区4个生境共鉴定出54个可培养细菌菌属。沙土、珠芽蓼根际沙土、芦苇根际沙土和柽柳根际沙土生境分别包含18、17、1和4个特有菌属。沙土与珠芽蓼根际沙土的菌属组成相似性较高，二者共涵盖49个菌属（占菌属总数的90.74%），其中14个为共有菌属。沙土与芦苇根际沙土、柽柳根际沙土共有菌属较少，分别仅共享5个和3个菌属。

图5

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图5   不同生境共有和特有属的韦恩图

注：SS-沙土，ZS-珠芽蓼根际沙土，LS-芦苇根际沙土，CS-柽柳根际沙土

Fig.5   Wayne diagram of different habitat common and endemic genera


表3   可培养细菌共有和特有菌属

Table 3  Common and endemic bacterial genera that can be cultured

生境菌属
SSAgrococcus，Pseudoclavibacter，Rhodococcus，Saccharothrix，Sanguibacter，Pontibacter，Rufibacter，Gracilibacillus，Paraliobacillus，Planococcus，Salinicoccus，Sediminibacillus，Streptococcus，Aliihoeflea，Pararoseomonas，Plastorhodobacter，Ramlibacter，Skermanella
ZSBlastococcus，Brachybacterium，Cellulomonas，Dietzia，Geodermatophilus，Gordonia，Nocardioides，Nocardiopsis，Carnobacterium，Neobacillus，Oceanobacillus，Aurantimonas，Azospirillum，Coralloluteibacterium，Geminicoccus，Kushneria，Microvirga
LSStutzerimonas
CSIsoptericola，Zhihengliuella，Kaistella，Terribacillus
SS&ZSArthrobacter，Kineococcus，Microbacterium，Bacillus，Metabacillus，Paenibacillus，Halomonas，Paracoccus
SS&ZS&LSGeorgenia，Nesterenkonia，Marinilactibacillus
SS&ZS&LS&CSKocuria，Streptomyces
SS&ZS&CSModestobacter

注：SS-沙土，ZS-珠芽蓼根际沙土，LS-芦苇根际沙土，CS-柽柳根际沙土。

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4种生境均存在的共有菌属为考克氏菌属，链霉菌属，而沙土、珠芽蓼根际沙土与柽柳根际沙土共有的菌属为多栏纯洁杆菌属。沙土、珠芽蓼根际沙土和芦苇根际沙土的共有属为乔治菌属、涅斯捷连科氏菌属、Marinilactibacillus属。在属水平上，沙土、珠芽蓼根际沙土生境的可培养菌属较为丰富，分别为32个和31个。柽柳根际沙土生境特有属包括白蚁菌属、刘志恒菌属、Kaistella属和土地芽胞杆菌属，而芦苇根际沙土则仅有Stutzerimonas一个特有属。总体而言，芦苇根际沙土和柽柳根际沙土的菌属资源较少。

3 讨论

罗布泊曾是塔里木河、孔雀河、车尔臣河等河流的终端湖，这一独特的地理位置使其成为了多种生态环境的交汇点，因而为微生物的多样性和分布提供了丰富的生态位［24］。罗布泊地区存在丰富的放线菌，且能够产生多种活性次级代谢产物，在生物技术与医药等领域具有广泛的应用前景［25-26］。本研究对罗布泊不同生境中的可培养细菌在6种培养基上的菌落数量进行统计分析，结果显示，罗布泊不同生境的可培养细菌归属于放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门，其中放线菌门和厚壁菌门为优势菌门，考克氏菌属、拟诺卡氏菌属和盐水球菌属为优势菌属。放线菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门是荒漠土壤主要细菌类群［27-30］。文凤等［31］从罗布泊地区土样中获得可培养细菌菌属类型与本研究所获得的菌属具有高度一致性。优势菌属考克氏菌属、拟诺卡氏菌属和盐水球菌属是极端环境中常见的可培养细菌优势类群［32-34］。从极端环境中分离出的考克氏菌属对多种致病菌具有显著的抗菌活性。玫瑰色考克氏菌（Kocuria rosea）能够有效降解高致癌性的黄曲霉毒素B1，在食品和医疗领域具有重要的应用潜力［35］。本研究从沙土环境中分离的菌株P72与模式菌株Kocuria rosea DSM 20447T的16S rRNA基因序列相似度高达99.42%，进一步证实菌株P72为玫瑰色考克氏菌。这一发现不仅丰富了玫瑰色考克氏菌的菌种资源，还为黄曲霉毒素B1的生物降解提供了新的研究材料。拟诺卡氏菌属的菌株大多具有重要的生物学价值，能够产生聚酮类和肽类等具有抗癌作用的生物活性化合物，在药物开发和疾病治疗中具有潜在的应用前景［36］。盐水球菌属的菌株同样具有潜在的医学应用价值，能够产生具有抗菌活性的次级代谢产物，对病原菌具有抑制作用［37］。

在沙土、珠芽蓼根际沙土、柽柳根际沙土和芦苇根际沙土4种生境中，可培养细菌的数量为1.280×105~2.168×106 CFU·g⁻¹，且数量依次为沙土>珠芽蓼根际沙土>柽柳根际沙土>芦苇根际沙土。不同生境中可培养细菌数量及菌属分布存在明显差异：沙土生境的可培养细菌数量及菌属分布最为丰富，珠芽蓼根际沙土的菌属分布和可培养细菌丰度与沙土相似，而柽柳和芦苇根际的细菌丰富度较低。这可能与沙土生境较低的有机质含量和较高的矿物质含量有关，这种环境更有利于耐贫营养细菌的生长［38］。相比之下，芦苇与柽柳根际的可培养细菌数量和菌属分布较低，可能与植物根系分泌物的选择性抑制作用有关，这种选择性抑制作用导致植物根际微生物群落的结构趋于单一化，从而减少了可培养细菌的多样性［39-40］。珠芽蓼根际的可培养细菌数量和菌属分布与沙土相似，可能是由于珠芽蓼的根系结构相对简单，以须根系为主，没有像柽柳和芦苇那样深且复杂的根系结构，对细菌的选择性富集作用较低导致［41-42］。

本研究发现珠芽蓼、柽柳和芦苇均与其根际的植物微生物之间存在独特的招募与共生关系，且根际存在的可培养细菌丰度差异显著。植物根际微生物可以通过多种途径促进植物的生长，包括增强植物对养分的吸收、抑制病原菌、激发植物的系统性抗性以及促进次生代谢产物的积累等［43-44］。作为反馈，微生物能够促进植物对养分的获取、诱导其系统抗性，从而提升植物对环境的适应能力［45-46］。本研究从芦苇根际分离的菌株RL37经鉴定为Gordonia terrae NBRC 100016T的近缘菌株（相似度99.2%），该菌株具有生物固氮和溶解难溶性磷的功能特性，可能通过改善芦苇对N、P营养元素的获取促进其生长［47］。另一株分离菌TL29与Marinilactibacillus piezotolerans DSM 16108T（相似度99.29%）具有高度同源性，该菌的耐高压特性提示其可能在宿主应对干旱、盐胁迫等逆境时发挥保护作用［48］。此外，从芦苇根际获得的链霉菌属菌株（Streptomyces pimonensis TRM75549T和S. griseoviridis NBRC 12874T）已被证实可通过诱导系统抗性增强植物抗病性［49］。其中S. griseoviridis菌株已被成功应用于植物病害的生物防治［50］。在珠芽蓼根际微生物组中，Azospirillum doebereinerae GSF71T［51］、Paracoccus acridae SCU-M53T［52］和芽孢杆菌属（Bacillus spp.）菌株同样存在对宿主植物的促生作用［53］。柽柳根际分离获得的 Streptomyces calidiresistens YIM 78087T可用于植物病害防治［23］，而Kocuria salina Hv14bT则通过溶磷和分泌生长素协同促进植物发育［54］。这些发现不仅印证了植物-微生物互作机制的多样性，更为解析不同药用植物根际微生态系统的功能特异性提供了新的视角。

通过16S rRNA序列比对及系统发育树分析，本研究发现41种可培养细菌菌株与其最相似模式菌株的16S rRNA基因序列相似度低于98.65%，表明这些菌株很可能代表了潜在的微生物新种。尽管16S rRNA基因序列相似性不能直接推断功能特性，但这些潜在新种的模式菌株在多个领域展现出显著的应用潜力，提示其可能具备相似的功能价值。在环境修复领域，模式菌株Dietzia aurantiaca CCUG 35676T能够高效降解全氟烷基和多氟烷基物质，处理顽固的有机污染物［55］。Nesterenkonia lacusekhoensis IFAM EL-30T和Pontibacter ramchanderi LP43T分别对偶氮染料和六氯环己烷表现出良好的降解能力［56-57］。此外，模式菌株Kineococcus radiotolerans SRS30216T和Geodermatophilus sabuli BMG8133T 具有对高辐射、强碱及重金属的耐受性，是核废料污染场地生物修复的候选菌株［58-59］。在农业领域，多株潜在新种的模式菌株展现出固氮、抗病和促生等重要功能。例如，Microbacterium aerolatum NBRC 103071T通过挥发性化合物抑制灰霉病菌的生长，并显著促进生菜幼苗生长（胚根重量增加45%）。Azospirillum doebereinerae GSF71T通过固氮作用及植物激素（如吲哚-3-乙酸）的产生，显著增强作物的抗逆性和产量［60］。此外，多个潜在新种的模式菌株在生物活性物质开发方面也展现了广阔的前景。例如，Dietzia maris DSM 43672T产生的抗菌代谢物具有靶向牛结核病原体Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis（MAP）的能力，且与传统抗生素相比，具有更低的医疗并发症风险［61］。Nocardiopsis akebiae HDS12T作为植物内生菌，能够产生抗真菌剂及多种具有抗菌、抗肿瘤和抗氧化特性的生物活性物质，为天然产物的开发提供了新的资源［61］。Bacillus arachidis SY8T产生的胞外多糖（EPS）对重金属离子（如Pb（II）、Cu（II））具有高效吸附作用，并且拥有伪塑性和非牛顿流体特性，使其在环境修复和工业材料开发中具有双重应用价值［62］。

4 结论

本研究基于不同培养基培养和16S rRNA序列比对，从罗布泊地区沙土及药用植物根际样品中共分离鉴定出431株细菌，隶属于放线菌门（51.7%）、厚壁菌门（34.1%）、变形菌门（13%）和拟杆菌门（1.2%）。在属水平上，这些菌株归属于54个菌属，其中考克氏菌属（Kocuria）、拟诺卡氏菌属（Nocardiopsis）和盐水球菌属（Salinicoccus）为优势菌属。通过系统发育分析，共发现41株潜在新种菌株，其16S rRNA基因序列与最相似模式菌株的相似度低于98.65%，表明这些菌株可能代表了新的微生物分类单元。在不同生境中，沙土、珠芽蓼根际沙土、芦苇根际沙土和柽柳根际沙土分别包含18、17、1和4个特有菌属，这些药用植物根际菌属分布存在较大差异。

综上所述，本研究不仅丰富了罗布泊地区可培养细菌的多样性数据，还为挖掘具有重要应用潜力的微生物提供了菌株资源。通过系统发育分析和16S rRNA序列比对，本研究鉴定的菌株与功能明确的模式菌株密切相关，提示这些菌株可能具备相似的代谢特性和应用潜力。未来研究需结合基因组学、代谢组学及功能验证实验，进一步揭示这些菌株的代谢潜力及其生态功能，加速从实验室发现到实际应用的转化。

参考文献

樊自立，艾里西尔·库尔班，徐海量，等.

塔里木河的变迁与罗布泊的演化

［J］.第四纪研究，2009，29（2）：232-240.

[本文引用: 1]

He H， Tang C， Cao Z，et al.

Revealing medicinal constituents of Bistorta vivipara based on non-targeted metabolomics and 16S rDNA gene sequencing technology

［J］.Molecules，2024，29（4）：860.

[本文引用: 1]

马登科，何志斌，赵文智，等.

干旱区沙生药用植物生态效益综述

［J］.中国沙漠，2025，45（1）：55-62.

[本文引用: 1]

张小霞，陈筱玥，王秋云，等.

柽柳根际一株盐单胞菌Bachu 26的分离、鉴定及其盐胁迫下的促生作用研究

［J］.微生物学报，2024，64（2）：607-622.

[本文引用: 1]

Li F， Xie W， Ding X，et al.

Phytochemical and pharmacological properties of the genus Tamarix：a comprehensive review

［J］.Archives of Pharmacal Research，2024，47（5）：410-441.

[本文引用: 1]

Yehia F O， Refaat F J， Zekry A E，et al.

Phytochemical and biological profiles of the genus Phragmites （Family Poaceae）：a review

［J］.South African Journal of Botany，2023，163：659-672.

[本文引用: 1]

付爱红，陈亚宁，李卫红.

极端干旱区旱生芦苇叶水势变化及其影响因子研究

［J］.草业学报，2012，21（3）：163-170.

[本文引用: 1]

满敬元，刘宇，邢小勇，等.

响应面法优化珠芽蓼多糖提取工艺研究

［J］.中国畜牧兽医，2025，52（3）：1416-1427.

[本文引用: 1]

Eköberl M， Eschmidt R， Ramadan E M，et al.

The microbiome of medicinal plants：diversity and importance for plant growth，quality and health

［J］.Frontiers in Microbiology，2013，4：400.

[本文引用: 1]

Abdul L K， Sajjad A， Raeid M M，et al.

Rhizosphere microbiome of arid land medicinal plants and extra cellular enzymes contribute to their abundance

［J］.Microorganisms，2020，8（2）：213-213.

[本文引用: 1]

刘阳.

塔克拉玛干沙漠可培养微生物多样性及抗辐射-抗氧化代谢机制研究

［D］.兰州：西北师范大学，2020.

[本文引用: 1]

张昺林，唐德平，张楠，等.

敦煌莫高窟中细菌多样性的研究

［J］.微生物学通报，2012，39（5）：614-623.

[本文引用: 1]

Liu Y， Shi A， Chen Y，et al.

Beneficial microorganisms：regulating growth and defense for plant welfare

［J］.Plant Biotechnology Journal，2024，23（3）：986-998.

[本文引用: 1]

强梦轲，徐奕卓，高蕊.

植物内生细菌介导的植物抗逆性研究进展

［J］.植物学研究，2020，9（3）：226.

[本文引用: 1]

潘颜霞，回嵘，李新荣.

中国沙漠微生物分布及特征

［J］.中国沙漠，2023，43（1）：244-256.

[本文引用: 1]

Baltz R H.

Renaissance in antibacterial discovery from actinomycetes

［J］.Current Opinion in Pharmacology，2008，8（5）：557-563.

[本文引用: 1]

李畅，许苗，游国浩，等.

一种最适碳源-氨基酸复配培养基对新疆典型生境土壤微生物分离培养的影响

［J］.微生物学通报，2025，52（5）：2087-2106.

[本文引用: 1]

牛小敏，吴玉洁，于雪，等.

沙漠微生物源活性天然产物研究进展

［J］.微生物学通报，2024，51（9）：3303-3316.

[本文引用: 1]

Isabel A， Monica S M， Sandra R，et al.

Primer，pipelines，parameters：issues in 16S rRNA gene sequencing

［J］.mSphere，2021，6（1）：01202-01220.

[本文引用: 1]

Ivica L， Peer B.

Interactive Tree Of Life （iTOL） v5：an online tool for phylogenetic tree display and annotation

［J］.Nucleic Acids Research，2021，49（1）：293-296.

[本文引用: 1]

Bennur T， Kumar A R， Zinjarde S，et al.

Nocardiopsis species：Incidence，ecological roles and adaptations

［J］.Microbiological Research，2015，174：33-47.

[本文引用: 1]

Francisca S E.

Seed priming by application of Microbacterium spp. strains for control of Botrytis cinerea and growth promotion of lettuce plants

［J］.Scientia Horticulturae，2023，313：111901.

[本文引用: 1]

Yan Y D， Hong M， Lei D，et al.

Streptomyces calidiresistens sp. nov.，isolated from a hot spring sediment

［J］.Antonie van Leeuwenhoek，2014，106（2）：189-196.

[本文引用: 2]

袁世斌，周婷，董微，等.

罗布泊沙土微生物生态分布特征

［J］.兰州大学学报，2009，45（1）：19-22.

[本文引用: 1]

关统伟，滕芸，任丹，等.

罗布泊盐湖可培养放线菌多样性及PKS Ⅱ功能基因筛选

［J］.生物技术，2014，24（5）：67-71.

[本文引用: 1]

庹利，旭格拉·哈布丁，郭琳，等.

罗布泊地区沙生植物根际放线菌多样性及生物活性的研究

［J］.中国抗生素杂志，2012，37（1）：21-26.

[本文引用: 1]

Manuel D B T.

Increasing aridity reduces soil microbial diversity and abundance in global drylands

［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2015，112（51）：15684-15689.

[本文引用: 1]

Soverini M， Turroni S， Biagi E，et al.

Variation of carbohydrate-active enzyme patterns in the gut microbiota of Italian healthy subjects and type 2 diabetes patients

［J］.Frontiers in Microbiology，2017，8：2079.

Fierer N， Leff J W， Adams B J，et al.

Cross-biome metagenomic analyses of soil microbial communities and their functional attributes

［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2012，109（52）：21390-21395.

刘阳，王馨悦，陈拓，等.

可培养细菌多样性及抗辐射-抗氧化相关性特征：以库姆塔格沙漠东缘为例

［J］.中国环境科学，2021，41（12）：5921-5932.

[本文引用: 1]

文凤，宋迎，张珍，等.

添加抗生素对新疆特殊生境微生物分离培养的影响

［J］.微生物学通报，2023，50（8）：3314-3329.

[本文引用: 1]

Mancuso S， Giordano S.

Influence of projection effects on the observed differential rotation rate in the UV corona

［J］.Journal of Advanced Research，2013，4（3）：283-286.

[本文引用: 1]

Wenguang X， Yongxue S， Tong Z，et al.

Antibiotics，antibiotic resistance genes，and bacterial community composition in fresh water aquaculture environment in China

［J］.Microbial Ecology，2015，70（2）：425-432.

Sandaa R A， Clokie M， Mann N H.

Photosynthetic genes in viral populations with a large genomic size range from Norwegian coastal waters

［J］.FEMS Microbiology Ecology，2008，63（1）：2-11.

[本文引用: 1]

Wang J， Nan J， Chen Q，et al.

Exploration of aflatoxin B1 degradation products via Kocuria rosea：structure elucidation and toxicity analysis

［J］.Applied Sciences，2024，14（23）：11024.

[本文引用: 1]

Bennur T， Kumar A R， Zinjarde S S，et al.

Nocardiopsis species：a potential source of bioactive compounds

［J］.Journal of Applied Microbiology，2016，120（1）：1-16.

[本文引用: 1]

徐彤，姚雪丹，王玉苗，等.

盐水球菌Salinicoccus ventosaetal B2-3-5的代谢产物分析及其抑制酪氨酸酶活性的机制

［J］.微生物学通报，2021，48（10）：3753-3764.

[本文引用: 1]

康小虎，刘鑫，刘姗姗，等.

不同时空尺度下土壤微生物群落分布及驱动因素研究进展

［J］.土壤，2024，56（4）：689-696.

[本文引用: 1]

付莉娇，李雪琴，范继辉，等.

藏北高寒草原典型植物根际土壤细菌群落结构多样性及根系特征分析

［J］.草地学报，2022，30（5）：1131.

[本文引用: 1]

康贻军，沈敏，王欢莉，等.

根际微生物群落与促生菌多样性及其筛选策略

［J］.湖北农业科学，2012，51（24）：5553-5558.

[本文引用: 1]

陈伟立，李娟，朱红惠，等.

根际微生物调控植物根系构型研究进展

［J］.生态学报，2016，36（17）：5285-5297.

[本文引用: 1]

李梦洁，李占彪，周思含，等.

植物根际微生物调控根系构型研究

［J］.中国农业气象，2021，42（11）：895-904.

[本文引用: 1]

Gang W， Ying R， Xuanjiao B，et al.

Contributions of beneficial microorganisms in soil remediation and quality improvement of medicinal plants

［J］.Plants，2022，11（23）：3200.

[本文引用: 1]

曾青，熊超，尹梅，等.

植物微生物组生态功能与群落构建过程研究进展

［J］.生物多样性，2023，31（4）：186-202.

[本文引用: 1]

Kateryna Z， Katherine B L， Zhao H，et al.

Dynamic root exudate chemistry and microbial substrate preferences drive patterns in rhizosphere microbial community assembly

［J］.Nature Microbiology，2018，3（4）：470-480.

[本文引用: 1]

Ulrich D E M， Sevanto S， Ryan M，et al.

Plant-microbe interactions before drought influence plant physiological responses to subsequent severe drought

［J］.Scientific Reports，2025.DOI：10.1038/s41598-018-36971-3 .

[本文引用: 1]

Pang Z， Xu P.

Probiotic model for studying rhizosphere interactions of root exudates and the functional microbiome

［J］.The ISME Journal，2024.

[本文引用: 1]

Daniel T L.

Marinilactibacillus piezotolerans sp.nov.，a novel marine lactic acid bacterium isolated from deep sub-seafloor sediment of the Nankai Trough

［J］.International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology，2005，55（1）：345-351.

[本文引用: 1]

Zhang P， Luo X， Luo X，et al.

Streptomyces pimonensis sp.nov.，isolated from the Taklimakan Desert in Xinjiang，China

［J］.Archives of Microbiology，2022，204（10）：607.

[本文引用: 1]

Chen Y H， Zhang J X， Min Y，et al.

Two new strains of Streptomyces with metabolic potential for biological control of pear black spot disease

［J］.BMC Microbiology，2024，24（1）：1-14.

[本文引用: 1]

穆文强，康慎敏，李平兰.

根际促生菌对植物的生长促进作用及机制研究进展

［J］.生命科学，2022，34（2）：118-127.

[本文引用: 1]

曾先锋，孙钰晨，谢学文，等.

滋养节杆菌S17的分离鉴定及其对黄瓜促生能力研究

［J］.中国生物防治学报，2024，40（1）：178-185.

[本文引用: 1]

Zhang H， Murzello C， Sun Y，et al.

Choline and osmotic-stress tolerance induced in Arabidopsis by the soil microbe Bacillus subtilis （GB03）

［J］.Molecular Plant-microbe Interactions：MPMI，2010，23（8）：1097-1104.

[本文引用: 1]

Li Y L， Yan Y C， Deng S G，et al.

The Xanthomonas oryzae pv.oryzae type IV pilus alignment subcomplex protein PilN contributes to regulation of bacterial surface‐associated behaviours and T3SS system

［J］.Plant Pathology，2020，69（4）：744-755.

[本文引用: 1]

Bhardwaj S， Lee M， O'carroll D，et al.

Biotransformation of 6∶2/4∶2 fluorotelomer alcohols by Dietzia aurantiaca J3：enzymes and proteomics

［J］.Journal of Hazardous Materials，2024，478：135510-135518.

[本文引用: 1]

Kumar S A， Nidhi G， Naseer S，et al.

Pontibacter ramchanderi sp.nov.，isolated from hexachlorocyclohexane-contaminated pond sediment

［J］.International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology，2013，63（8）：2829-2834.

[本文引用: 1]

Wadhawan G， Gupta A.

Biological treatment of methyl orange dye and textile wastewater using halo-alkaliphilic bacteria under highly alkaline conditions

［J］.Extremophiles：Life Under Extreme Conditions，2024，29（1）：6-13.

[本文引用: 1]

陆鹏，刘立丽，陈周伟，等.

耐辐射动球菌耐辐射及相关特性研究进展

［J］.微生物学通报，2016，43（6）：1345-1350.

[本文引用: 1]

Karima H， Faten G G， Carmen M C，et al.

Geodermatophilus sabuli sp.nov.，a γ-radiation-resistant actinobacterium isolated from desert limestone

［J］.International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology，2015，65（10）：3365-3372.

[本文引用: 1]

Jehani M， Singh S， Archana T，et al.

Azospirillum：a free-living nitrogen-fixing bacterium

［J］.FEMS Microbiology Reviews，2000，24（4）：487-506.

[本文引用: 1]

Gharibzahedi S M T， Razavi S H， Mousavi M.

Potential applications and emerging trends of species of the genus Dietzia：a review

［J］.Annals of Microbiology，2014，64（2）：421-429.

[本文引用: 2]

Shivani B， Pratik K H A.

Comprehensive updates on the biological features and metabolic potential of the versatile extremophilic actinomycete Nocardiopsis dassonvillei

［J］.Research in Microbiology，2023，175（4）：104171-104179.

[本文引用: 1]

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〈 〉

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