全 文 :书 [收稿日期] 2014-08-07;2015-02-25修回
[基金项目] 国家自然科学基金项目“中国西南地区榧树属植物分类与谱系地理学研究”(31360037)
[作者简介] 谢 津(1989-),男,在读硕士,研究方向:微生物学专业。E-mail:dragon_king@126.com
*通讯作者:陈玉惠(1961-),女,教授,博士,从事资源微生物研究。E-mail:chenyuhui@swfu.edu.cn
[文章编号]1001-3601(2015)03-0132-0102-04
云南榧内生放线菌FTY2的分子鉴定及其抑菌活性
谢 津1,李 靖1,黄 伟1,马长乐2,陈玉惠1*
(1.西南林业大学 生命科学学院,云南 昆明650224;2.西南林业大学 园林学院,云南 昆明650224)
[摘 要]为探明菌株FTY2的分类地位及其发酵液的抑菌活性,采用改进的CTAB法和抑制菌丝生
长速率法对从云南榧新鲜茎叶上分离得到的1株内生放线菌FTY2进行分子鉴定及其发酵液的抑菌活性研
究。结果表明:FTY2初步鉴定为链霉菌属(Streptomyces sp.)放线菌,其发酵液对小麦雪腐病菌、油菜菌核
病菌、淡色生赤壳菌、腐皮镰刀菌、尖孢炭疽菌和水稻稻瘟病菌等6株植物病原真菌的 EC50分别为
5.90mL/L、9.48mL/L、11.56mL/L、227.19mL/L、12.35mL/L和61.87mL/L;在121℃下处理30min
后,对尖孢炭疽菌的抑菌活性开始大幅下降,抑制率从93.79%(4℃)降至26.73%(121℃);不同pH处理发
酵液的抑菌率基本不变,均达92%以上。
[关键词]云南榧;内生放线菌;分子鉴定;活性筛选;毒力
[中图分类号]S476 [文献标识码]A
Molecular Identification and Antimicrobial Activity of Endophytic Actinomycete
FTY2 Strain Isolated from Torreya Yunnanensis
XIE Jin1,LI Jing1,HUANG Wei 1,MA Changle2,CHEN Yuhui 1*
(1.College of Life Sciences,Southwest Forestry University,Kunming,Yunnan 650224;2.College of Landscape
Architecture,Southwest Forestry University,Kunming,Yunnan 650224,China)
Abstract:The molecular identification of FTY2,an endophytic actinomycete strain isolated from fresh
stems and leaves of Torreya Yunnanensis was analyzed by the improved CTAB method,and the
antibacterial activity of its fermentation liquor was determined by the inhibiting mycelium growth rate
method to study taxonomic status of FTY2strain and antibacterial activity of the fermentation liquor.The
results showed that FTY2strain is identified as Streptomyces actinomycetes(Streptomyces sp),and EC50
of the fermentation liquor against Typhla incarnata,Sclerotinia sclerotiorum,Bionectria ochroleuca,
Fusarium solani,Colletotrichum acutatum and Pyricularia oryzae is 5.90mL/L,9.48mL/L,
11.56mL/L,227.19 mL/L,12.35 mL/L and 61.87 mL/L separately.The inhibition rate of the
fermentation liquor treated for 30min at 121℃against Colletotrichum acutatumdecreases from 93.79%
(4℃)to 26.73%(121℃).The antibacterial rate of the fermentation liquors treated with different pH
condition stil is above 92%.
Key words:Torreya Yunnanensis;endophytic actinomycete;molecular identification;activity screen-
ing;toxicity
植物内生菌(Plant endophyte)是指能生活于健
康植物各种组织和器官内部或细胞间隙的、不引起
植物患病的真菌或细菌(放线菌),其多样性十分丰
富,并能与宿主植物协同进化[1-4]。近年来,随着植
物内生菌新颖代谢产物的发现,以及越来越多的实
际应用,从植物中分离内生菌用以防治植物病虫害、
人类和动物疾病等已成为科技发展的一种趋势;且
从具有药用价值的植物中分离内生菌更是目前研究
的一大热点[5]。有研究表明[6-12],植物内生菌能产
生与宿主植物代谢物相似或相同的次生代谢产物,
或者结构和活性更为新颖的化合物。Stierle[9]1993
年首次从短叶红豆杉(Taxus breviflia)中分离得到
1株能合成抗癌物质紫杉醇的内生真菌,之后,Stro-
bel[10]研究小组于2000年从澳大利亚北部土著居民
常用以治疗外伤的药用植物蛇藤(Kennedia nig-
riscans)中分离到1株新的内生链霉菌,其能产生新
颖的多肽类抗生素munumbicins A、B、C和D,该发
现掀起了从药用植物中分离内生菌的热潮。目前,
有学者[10-12]从榧树中分离出多种能产生紫杉醇及其
衍生物的内生菌,但对榧树内生菌生物活性及其用
于生物农药生产的研究较少。
我国是一个农业大国,由于农药的过多使用,目
前3R(Residue,Resistance,Resurgence)问题日益
严重。因此,寻找具有抗菌活性的微生物资源,并将
其用于生物农药生产,具有重要的理论意义和实践
价值。为此,笔者于2014年采用改进的CTAB法
和抑制菌丝生长速率法对从云南榧新鲜茎叶上分离
得到的1株内生放线菌FTY2进行分子鉴定及其发
酵液的抑菌活性研究,以期为该菌的进一步利用及
其活性成分的分离鉴定奠定基础。
贵州农业科学 2015,43(3):102~105
Guizhou Agricultural Sciences
1 材料与方法
1.1 供试材料
1.1.1 菌种 1)放线菌菌株FTY2为从云南榧
新鲜茎叶分离的内生菌,由西南林业大学园林学院
提供;2)小麦雪腐病菌(Typhla incarnata)、油菜
菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)、淡色生赤壳菌
(Bionectria ochroleuca)、腐皮镰刀菌(Fusarium so-
lani)、尖孢炭疽菌(Colletotrichum acutatum)和水
稻稻瘟病菌(Pyricularia oryzae)等6种常见植物
病原真菌,由西南林业大学生命科学学院生物化学
教研室提供。
1.1.2 培养基 参照文献[13-15]的方法配制马
铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)、高氏一号培养基和
小米培养液(放线菌发酵培养基)。
1.2 内生放线菌FTY2的分子鉴定
采用改进的 CTAB 法[16]提取 DNA。利用
PCR扩增16SrDNA 的基因片段,将16SrDNA
PCR扩增产物交上海生工生物技术服务有限公司
进行测序。登陆NCBI,利用BLAST将16SrDNA
测序结果与GenBank中的已知序列进行比对,确定
菌株所属类群。
1.3 内生放线菌FTY2的抗菌活性测定
采用抑制菌丝生长速率法[17-18]进行测定。将菌
株采用摇瓶发酵法在小米培养液中发酵10d,在无
菌条件下经超滤装置过滤发酵液,得无菌发酵液;然
后,将10mL无菌发酵液加入到90mL温度适宜的
PDA培养基中混匀后,倒入培养皿中即制得含
10%发酵液的带药平板;以加未接内生放线菌的无
菌小米液体培养液制得的平板为对照;在每个培养
皿中接入1块直径()为0.6cm的供试植物病原真
菌菌块,每个处理3次重复,培养3~5d;用十字交叉
法测量菌落直径,根据下式计算菌丝生长抑制率。
抑制率=[(φ对照-φ处理)/φ对照]×100%
1.4 内生放线菌FTY2发酵液的毒力(EC50)测定
根据内生放线菌FTY2的抗菌活性测定结果,
分别制备上述6株供试植物病原真菌的不同浓度梯
度的带药平板,采用抑制菌丝生长速率法,参照文献
[19-20]测定内生放线菌FTY2的发酵液对菌丝生
长的毒力(EC50)。
1.5 内生放线菌FTY2发酵液的稳定性测定
1.5.1 温度 参照文献[21]的方法,将FTY2的
无菌发酵液在60℃、80℃、100℃和121℃下处理
30min,然后以4℃下保存的无菌发酵液为对照,并
以尖孢炭疽菌为指示菌,参照上述抑制菌丝生长速
率法测定发酵液对温度的稳定性。
1.5.2 pH 在超净工作台中用1mol/L的 HCl
和 NaOH 将 FTY2的无菌发酵液的pH 值调至
3.00,4.00,5.00,6.00,7.00,8.00和9.00,以尖孢
炭疽菌为指示菌,参照上述抑制菌丝生长速率法测
定发酵液对酸碱的稳定性。
2 结果与分析
2.1 内生放线菌FTY2的分子鉴定
提取得到的总DNA经PCR扩增16SrDNA的
基因,得到600bp左右的片段。测序结果登陆NC-
BI(Sequence ID:gb|KC990785.1|),利用BLAST
将测序结果与GenBank中的已知序列进行比对,初
步确认该菌为链霉菌属(Streptomyces sp.)放线菌。
2.2 内生放线菌FTY2的抗菌活性
从图1可见,含有10%FTY2菌株发酵液的平
板对供试的6株植物病原菌有不同程度的抑菌活
性。其中,对小麦雪腐病菌、油菜菌核病菌、淡色生
赤壳菌和尖孢炭疽菌有较强的抑制作用,抑制率均
达89%以上,且能对小麦雪腐病菌和油菜菌核病菌
达到完全抑制。
抑
制
率
/%
病原菌
小麦雪腐病菌
油菜菌核病菌
淡色生赤壳菌
腐皮镰刀菌
尖孢炭疽菌
水稻稻瘟病菌
0
20
40
60
80
100
In
hi
bi
tio
n
ra
te
120
Pathogen
图1 菌株FTY2发酵液对6株植物病原真菌菌丝
生长的抑制率
Fig.1 Inhibition rate of FTY2fermentation liquor on
mycelium growth of six plant pathogenic fungi
2.3 内生放线菌FTY2发酵液的毒力(EC50)
从表可见,该内生放线菌的发酵液对小麦雪腐
病菌、油菜菌核病菌、淡色生赤壳菌和尖孢炭疽菌的菌
丝生 长 具 有 极 强 的 抑 制 作 用,其 EC50 分 别 为
5.90mL/L、9.48mL/L、11.56mL/L和12.35mL/L。
表 菌株FTY2发酵液对6株植物病原真菌的毒力(EC50)
Table Toxicity of FTY2fermentation liquor against six plant pathogenic fungi(EC50)
病原真菌
Pathogenic fungi
毒力曲线
Toxicity curve
相关系数
(R2)
EC50/
(mL/L)
小麦雪腐病菌T.incarnata y=34.420x+0.296 9 0.993 6 5.90
油菜菌核病菌S.sclerotiorum y=23.354x+0.278 7 0.998 6 9.48
淡色生赤壳菌B.ochroleuca y=51.795x-0.099 0 0.973 3 11.56
腐皮镰刀菌F.solani y=2.083 3x+0.026 7 0.970 5 227.19
尖孢炭疽菌C.acutatum y=29.130x+0.140 3 0.994 6 12.35
水稻稻瘟病菌P.oryzae y=2.527 8x+0.343 6 0.988 3 61.87
·301·
谢 津 等 云南榧内生放线菌FTY2的分子鉴定及其抑菌活性
XIE Jin et al Molecular Identification and Antimicrobial Activity of Endophytic Actinomycete FTY2Strain Isolated fromTorreya Yunnanensis
2.4 内生放线菌FTY2发酵液的稳定性
从图2和图3可见:1)温度。该内生放线菌发
酵液经过60℃、80℃和100℃处理30min后,其抑
菌率均能保持在85%以上;仅121℃下处理30min
后,发酵液抑菌活性大幅下降,其抑制率仅为
26.73%,抑菌率远低于其他几个温度处理后的抑菌
结果。2)pH。该内生放线菌发酵液在经过不同pH
条件处理后,其抑菌率基本不变,均达92%以上。
抑
制
率
/%
10
20
30
60
40
50
70
80
0
90
100
91
92
93
96
94
95
97
抑
制
率
/%
温度/℃
pH
4 60 80 100 121
3 4 5 6 7 8 9
In
hi
bi
tio
n
ra
te
Temperature
In
hi
bi
tio
n
ra
te
图2 不同温度和pH处理菌株FTY2发酵液对
尖孢炭疽病菌菌丝生长的抑制率
Fig.2 Inhibition rate of FTY2fermentation liquor
on mycelium growth of C.acutatumunder
different temperature and pH
A
B
注:A为温度的稳定性,B为pH的稳定性。
Note:A,temperature stability;B,pH stability.
图3 不同温度和pH处理菌株FTY2发酵液对
尖孢炭疽菌菌丝生长的抑制作用
Fig.3 Inhibition effect of FTY2fermentation liquor
on mycelium growth of C.acutatumunder
different temperature and pH
3 结论与讨论
1)该内生放线菌FTY2初步确认为链霉菌属
(Streptomyces sp.)放线菌。
2)该内生链霉菌的无菌发酵液对小麦雪腐病
菌、油菜菌核病、淡色生赤壳菌和尖孢炭疽病菌的生
长有较强的抑制作用,且在发酵液浓度为10%的条
件下,能够完全抑制小麦雪腐病菌和油菜菌核病菌
生长,抑菌率为100%;对淡色生赤壳菌和尖胞炭疽
病菌的抑制率也在89%以上;而对腐皮镰刀菌和稻
瘟病的菌丝生长抑制率分别为36.36%和56.15%。
毒力测定结果表明,FTY2菌株无菌发酵液对供试
的小麦雪腐病菌、油菜菌核病、淡色生赤壳菌和尖孢
炭疽病菌菌丝的EC50均小于13mL/L,其中,对小
麦雪腐病菌和油菜菌核病效果最好,其EC50分别为
5.90mL/L和9.48mL/L。
3)该菌株的发酵液对温度和酸碱具有极好的
稳定性,其发酵液对尖孢炭疽病菌的抑制活性仅在
121℃处理30min后大幅度下降,而在其他温度和
pH条件下活性变化不大。
4)由于该内生链霉菌的发酵液对6株供试病
原真菌表现出不同程度的活性,说明,该菌的抑菌谱
有一定的范围;该菌的无菌发酵液在经过不同温度
和酸碱处理一段时间后仍能保持抑菌活性,说明,该
菌产生的抗菌物质是一类对温度和酸碱有一定稳定
性的物质,这也间接证明了该内生链霉菌具有潜在
的开发应用价值。目前对放线菌FTY2的研究还
处于开始阶段,因此,对该菌活性产物的分离及结构
鉴定还有待进一步研究验证。
[参 考 文 献]
[1] 贾 栗,陈疏影,翟永功,等.近年国内外植物内生菌
产生物活性物质的研究进展[J].中草药,2007,38
(11):1750-1754.
[2] Herre E A,Mejia L C,Kylo D A,et al.Ecological
implications of anti-pathogen effects of tropical fugal
endophytes and mycorrhizae[J].Ecology,2007,88
(3):550-558.
[3] 李 端,郭利伟,郭伟云,等.抗肿瘤药用植物及其内
生菌活性代谢产物的研究[J].安徽农业科学,2009,
37(16):7508-7509.
[4] 陈雪英,都晓伟,李 滨.内生菌与药用植物活性成分
相关性研究进展[J].国外医药:植物药分册,2008,23
(2):47-52.
[5] 石晶盈,陈维信,刘爱媛.植物内生菌及其防治植物病
害的研究进展[J].生态学报,2006,26(7):2395-
2401.
[6] 黎万奎,胡之璧.内生菌与天然药物CJNM[J].中国
天然药物,2005,3(4):193-199.
[7] 白志强,林秀萍,刘永宏.内生拟盘多毛孢菌化学成分
研究进展[J].天然产物研究与开发,2013(25):706-
715,697.
[8] 杨春平,陈华保,吴文君,等.植物内生真菌次生代谢
产物的多样性及潜在应用价值[J].西北农业学报,
2005,14(2):126-132.
[9] Stierle A,Strobel G,Stierle D.Taxol and taxane
·401·
贵 州 农 业 科 学
Guizhou Agricultural Sciences
production by Taxomyces andreanae,an endophytic
fungus of Paific yew[J].Science,1993,260(5102):
214-216.
[10] Richard Stone.Profile gary strobel:biologist gets
under the skin of plants-and peers[J].Science,2002,
296:1597-1599.
[11] 易官美,邱迎君.榧树的研究现状与展望[J].资源开
发与市场,2013,29(8):844-847.
[12] 马长乐,胥 辉,白 琼,等.ICP-OES法测定云南榧
树不同部位的矿质元素[J].东北林业大学学报,
2012,40(7):30-31,36.
[13] 邓墨渊.抗菌活性植物内生菌筛选及其发酵条件优化
[D].重庆:重庆大学,2007.
[14] 杨春平.卫矛科植物内生菌的分离及其农药生物活性
研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2008.
[15] 王贺详,李 颖,袁红莉,等.农业微生物学[M].北
京:中国农业大学出版社,2003.
[16] 刘 丽,张永军,许长征.等.一种改良的CTAB法提
取产多糖真菌DNA[J].中国生物工程杂志,2014,34
(5):75-79.
[17] 沈 萍,范秀荣,李广武.微生物学实验[M].北京:高
等教育出版社,1999.
[18] 何 劲,宋贞富,雷帮星.等.内生菌DEB-2对枇杷灰
斑病病原的室内毒力[J].贵州农业科学,2014,42
(4):127-129.
[19] 冯志珍,李金岭,陈太春,等.番茄疫霉根腐病拮抗细
菌FC12-05的筛选、鉴定及其抑菌活性初探[J].西北
农林科技大学学报:自然科学版,2012,40(4):107-
114.
[20] 杨昌跃,文庭池,康冀川,等.虫草及相关真菌发酵产
物对烟草黑胫病的抑制效果[J].贵州农业科学,
2013,41(7):89-94.
[21] 敖新宇,李永艳,陈玉惠.深绿木霉SS003菌株抗病原
真菌活性成分的基本性质[J].河南农业科学,2012,
41(2):97-100.
(责任编辑:王 海
櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁
)
(上接第101页)
[参 考 文 献]
[1] 沈中泉.有机无机肥配合施用对烟草品质的影响[J].
烟草科技,1988(6):49-53.
[2] 钱立信,温祥哲.烤烟有机肥与无机肥配合施用的效
果[J].中国烟草,1990(3):17-20.
[3] 唐莉娜,熊德中.有机无机肥配施对烤烟N、P、K营养
分配及产量的影响[J].福建农业大学学报,1999,14
(2):50-55.
[4] 唐莉娜,熊德中.有机肥与化肥配合施用对烤烟生长
发育的影响[J].烟草科技,2000(10):32-35.
[5] 刘敬珣,刘晓晖,陈长清.湘西烟区土壤肥力状况分析
与综合评价[J].中国农学通报,2009,25(2):46-50.
[6] 李宏图,罗建新,彭德元,等.绿肥翻压还土的生态效
应及其对土壤主要物理性状的影响[J].中国农学通
报,2013,29(5):172-175.
[7] 李 正,刘国顺,敬海霞,等.翻压绿肥对植烟土壤微
生物量及酶活性的影响[J].草业学报,2011,20(3):
225-232.
[8] 刘国顺,李 正,敬海霞,等.连年翻压绿肥对植烟土
壤微生物量及酶活性的影响[J].植物营养与肥料学
报,2010,16(6):1472-1478.
[9] 张会芳,刘喜平,崔文艺.绿肥在烤烟中的应用及其对
烟叶品质的影响[J].安徽农业科学,2007,35(29):
9291-9292.
[10] 王 岩,刘国顺.绿肥中养分释放规律及对烟叶品质
的影响[J].土壤学报,2006,43(2):273-279.
[11] 孟玉山,陈 波,陈 伟,等.不同植烟模式对遵义烤
烟土壤微生物和土壤酶的影响研究[J].西南农业学
报,2013,26(6):2572-2575.
[12] 徐祥玉,王海明,袁家富,等.不同绿肥对土壤肥力质
量及其烟叶产质量的影响[J].中国农学通报,2009,
25(13):58-61.
[13] 郭红详,刘卫群,姜占省.施用饼肥对烤烟根系土壤微
生物的影响[J].河南农业大学学报,2002,36(4):
344-347.
(责任编辑:聂克艳)
·501·
谢 津 等 云南榧内生放线菌FTY2的分子鉴定及其抑菌活性
XIE Jin et al Molecular Identification and Antimicrobial Activity of Endophytic Actinomycete FTY2Strain Isolated fromTorreya Yunnanensis