全 文 :508 - 514
04 /2015
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
32 卷 04 期
Vol. 32,No. 04
DOI:10. 11829 \ j. issn. 1001-0629. 2014-0189
孙一丹,张兴旭,古丽君,李秀璋,王萍,李春杰.醉马草 -内生真菌共生体中生物碱的抑菌活性[J].草业科学,2015,32(4):508-514.
SUN Yi-dan,ZHANG Xing-xu,GU Li-jun,LI Xiu-zhang,WANG Ping,LI Chun-jie. Antifungal activity of the crude extraction of endo-
phyte-infected and endophyte-free drunken horse grass[J]. Pratacultural Science,2015,32(4) :508-514.
醉马草 -内生真菌共生体中生物碱的抑菌活性
孙一丹,张兴旭,古丽君,李秀璋,王 萍,李春杰
(草地农业生态系统国家重点实验室 兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州 730020)
摘要:本研究以 Epichloё属内生真菌侵染(E +)和未被侵染(E -)的醉马草(Achnatherum inebrians)生物碱提取液
为材料,测定其对麦角菌(Clavieps purpurea)、德氏霉(Drechslera erythrospila)、燕麦镰孢(Fusarium avenaceum)、根腐
离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)、新月弯孢(Curvularia lunata)、半裸镰孢(Fusarium semitectum)、腐皮镰孢(Fusarium
solani)和细交链孢(Alternaria alternata)8 种植物病原真菌菌落生长和孢子萌发的抑制率,明确醉马草生物碱提取
液的抑菌活性。高效液相色谱(HPLC)检测结果发现,E +醉马草提取液中含有麦角新碱和麦角酰胺两种生物碱,
其浓度分别为 26. 178 和 369. 074 mg·kg -1,而 E -醉马草提取液中不含这两种生物碱。不同浓度的 E +和 E -
醉马草提取液对供试植物病原真菌的菌落繁殖和孢子萌发均具有不同程度的抑制作用,E +对真菌菌落生长的抑
制率要大于 E -,其中对腐皮镰孢菌落生长和孢子萌发的抑制率最大,分别达到 63%和 57%。生物碱提取液浓度
与供试真菌孢子萌发抑制率呈显著正相关(P < 0. 05)。内生真菌的侵染提高了醉马草提取液的抑菌活性,共生
体中含有生物碱成分,具体的抑菌机制和机理有待后续研究。
关键词:内生真菌;生物碱提取液;菌落直径;孢子萌发
中图分类号:S544. 034;Q946. 88 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2015)04-0508-07*
Antifungal activity of the crude extraction of endophyte-infected and
endophyte-free drunken horse grass
SUN Yi-dan,ZHANG Xing-xu,GU Li-jun,LI Xiu-zhang,WANG Ping,LI Chun-jie
(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems College of Pastoral Agriculture Science and
Technology,Lanzhou University,Lanzhou 730020,China)
Abstract:Antifungal activities of the alkaloid extraction from endophyte-infected (E +)and endophyte-free (E
-)Achnatherum inebrians were tested against Claviceps purpurea,Drechslera erythrospila,Fusarium avenaceum,
Bipolaris sorokiniana,Curvularia lunata,F. semitectum,F. solani and Alternaria alternata to definite the bacterio-
static activity of drunken horse grass (Achnatherum inebrians)alkaloid extract. The results of HPLC analysis found
that ergot alkaloids,ergonovine and ergine were existed in the E + drunken horse grass. The concentrations were
26. 178 and 369. 074 mg·kg -1,but these two alkaloids were not detected in the E - extraction. The alkaloid ex-
traction from E + and E - drunken horse grass inhibited the colony growth and spore germination of the 8 fungi dif-
ferently,extraction from E + had stronger inhibition to tested fungi than E - . The inhibition rate of E + alkaloid
extraction to the colony growth and spore germination of F. avenaceum was the highest with 63% and 57%,respec-
tively. The concentration of alkaloid extraction and the spore germination inhibition rate of tested fungi was signifi-
* 收稿日期:2014-04-15 接受日期:2014-09-04
基金项目:国家基础研究发展规划“973”(2014CB138702);国家自然科学基金项目(31372366、31402132) ;中央高校基本科研业务费
(Lzujbky-2014-75、Lzujbky-2014-197);教育部创新团队发展计划项目(IRT13019)
第一作者:孙一丹(1989-) ,女,甘肃西峰人,在读硕士生,研究方向为禾草内生真菌互作。E-mail:sunyd12@ lzu. edu. cn
通信作者:李春杰(1968-) ,男,甘肃镇原人,教授,博士,研究方向为禾草内生真菌共生体。E-mail:chunjie@ lzu. edu. cn
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cantly positive correlation (P < 0. 05). Fungi of grass endophyte infection increased the antifungal activity of
drunken horse grass extraction. The symbionts contained alkaloids ingredients,however . the specific chemical sub-
stances of the extractions and the mechanism of antifungal activity need further research.
Key words:Epichloё;alkaloid extract;colony diameter;spore germination
Corresponding author:LI Chun-jie E-mail:chunjie@ lzu. edu. cn
禾草 -内生真菌(Fungal endophyte or Endophyt-
ic fungi)是指生长在植株体内并完成大部分或全部
生活史周期,而宿主植物不显示其外部症状的一类
真菌[1-2],包括香柱菌(Epichloё)属及其无性型 Neo-
typhodium属[2]。禾草 -内生真菌共生体的双重特
性已经成为近年来研究的热点领域之一。内生真菌
侵染禾草形成互惠互利的共生体,内生真菌自宿主
禾草体内获取营养物质和生存空间,同时还提高了
禾草的抗虫性[3]和抗旱性[4],促进禾草生长,提高
禾草竞争能力[5];但是共生体中通常也会产生一些
有毒的次生代谢产物,如生物碱类物质可引致家畜
中毒,给草地畜牧业生产造成了巨大的损失[5-7]。有
关禾草内生真菌共生体和家畜的研究,主要集中在
内生真菌侵染的高羊茅(Festuca arundinacea)和多
年生黑麦草(Lolium perenne)等禾草,如美国的“牛
狐茅中毒症”是由于内生真菌(E. coenophiala)侵染
高羊茅产生麦角酸 Ergovaline 所致[6],新西兰的“绵
羊黑麦草蹒跚病”是由内生真菌(E. festucae var. lo-
lii)侵染多年生黑麦草产生吲哚双萜类 Lolitrem B
所致[7]。
近年来,兰州大学草地农业科技学院对醉马
草 -内生真菌共生体开展了系统研究,南志标和李
春杰课题组对醉马草(Achnatherum inebrians)中内
生真菌带菌率检测和共生体的分布[8-9];内生真菌侵
染提高醉马草的抗旱性[10]、耐盐碱性[11]、抗寒
性[12]、耐重金属胁迫[13-14]和抗虫性[15];内生真菌和
病原真菌互作[8,16]、共生体的生物碱[17-19]和动物饲
喂试验[20-21]等诸多方面进行了研究。有关醉马草
-内生真菌共生体中生物碱的研究,目前主要集中
在共生体中麦角新碱和麦角酰胺的时空分布和季节
动态[8,17]、影响共生体产碱的因素[19,22]及其对胁迫
的响应[18]等。
有关黑麦草内生真菌的研究发现,黑麦草内生
真菌可以显著抑制细交链孢(Alternaria alternata)、
燕麦镰刀菌(Fusarium avenaceum)、小孢壳二孢(As-
cochyta leptospora)、燕麦镰孢(Fusarium avenaceum)
和新月弯孢(Curvularia lunata)等多种植物病原真
菌的菌落繁殖和孢子萌发,从而提高黑麦草离体叶
片的抗病性[23-24]。有关醉马草内生真菌的抗病性
研究亦发现,E. gansuensis 可显著抑制包括锐顶镰
孢(F. acuminatum)、细交链孢和新月弯孢在内的多
种植物病原真菌的菌落扩张及孢子萌发[16]。杨松
等[25]和张兴旭[26]的研究结果也表明,醉马草草粉
浸提液和粗提物各部分浸膏对常见植物病原真菌具
有很强的抑菌活性。本研究旨在通过比较带内生真
菌(E +)和不带内生真菌(E -)的醉马草生物碱提
取液对 8 种常见的植物病原真菌,麦角菌(Clavieps
purpurea)、德氏霉(Drechslera erythrospila)、燕麦镰
孢、根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)、新月弯孢、半
裸镰孢(F. semitectum)、腐皮镰孢(F. solani)和细
交链孢的抑菌活性,明确内生真菌侵染醉马草产生
生物碱的抑菌作用。
1 材料与方法
1. 1 材料
1. 1. 1 植物 试验所用的醉马草种子于 2013 年
10 月采自兰州大学榆中校区温室(103°3652″ E,
36°2842″ N)种植的带内生真菌(E +)和不带内生
真菌(E -)的醉马草植株。挑选籽粒饱满、表面健
康的醉马草种子于 2013 年 11 月播种于装有 300 g
混合培养基质(蛭石∶ 珍珠岩 = 3∶ 1)的聚乙烯花
盆(口径 15 cm,底径 10 cm,深 12 cm)中,在温室条
件下[光周期 12 h光照,温度(20 ± 1)℃,光照强度
120 μmol·m -2·s - 1]培养幼苗。
1. 1. 2 菌种 试验所用的菌种(麦角菌、德氏霉、
燕麦镰孢、根腐离蠕孢、新月弯孢、半裸镰孢、腐皮镰
孢、细交链孢)均由草地农业生态系统国家重点实
验室草地保护所自多年生黑麦草、醉马草和草地早
熟禾(Poa pratensis)等禾草分离获得并于(22 ± 2)
℃黑暗条件下在葡萄糖 -琼脂 -马铃薯(PDA)培
养基上培养(生化培养箱 LRH-250A,广东)。各菌
种纯化后密闭保存在斜面试管培养基上,4 ℃低温
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保存。
1. 2 方法
1. 2. 1 生物碱提取 分别将 E +和 E -醉马草风
干,研磨后将粉样装袋备用。按照 Zhang 等[19]的方
法,继续醉马草生物碱的提取。分别取草粉样品
6. 25 g放入两个 1 000 mL 的三角瓶中,并加入 125
mL的 75 ∶ 25 ∶ 2 的 CHCl3(氯仿)∶ MeOH(甲
醇)∶ NH4OH(氨水)液体于三角瓶中,用锡箔纸包
装并打开盖子在通风处放置 12 ~ 15 h,待其挥发至
无液体存在后再加入 375 mL 的 1∶ 2 的 MeOH(甲
醇)∶ CCl4 (四氯化碳)溶液和 125 mL 0. 375
g·100 mL -1的酒石酸溶液,轻微震荡,待其完全溶
解后,用锡箔纸对瓶子进行遮光处理静置 25 h 左
右,待溶液分层,用一次性注射器吸取水相部分液体
放入棕色瓶子中,即得到醉马草生物碱提取液的原
液,置于 4 ℃冰箱中保存以备用。分别用 C1、C2、C3
代替原液的 100%、50%及 25%浓度。
1. 2. 2 醉马草内生真菌提取液原液浓度的测定
参考 Zhang等[18-19]的方法,称取 50 mg 已经冷冻干
燥的醉马草草粉,用 Agilent 1100 series 高效液相色
谱系统(Agilent,USA)进行检测。以 ZORBAX-XDB
C18 反相色谱柱(Agilent,USA),流动相流速 1 mL
· min -1,进样量 20 μL,以 VWD 紫外检测器(Agi-
lent,USA)进行检测。流动相分别为:A,0. 1 mol·
L -1 NH4OAc;B,乙腈∶ 0. 1 mol·L
-1 NH4OAc = 3∶
1。按照 95%A液 5 min、80%A液 20 min、50%A液
5 min、90% A 液 10 min 流动相配比与时间,检测波
长为 312 nm。通过安捷伦色谱工作软件(ChemSta-
tion for LC Rev. A. 10. 01,USA)检测进程并测定峰
值面积,根据标样确定的相关方程(标样分别稀释
至 5、10、15 和 20 mg·kg -1浓度,用外标法来建立标
准方程)和样品稀释的倍数,计算两种生物碱的浓
度。麦角新碱标样分离自内生真菌侵染的甘肃夏河
醉马草(纯度为 99. 99%) ,麦角酰胺标样由新西兰
AgResearch公司 Wade Mace博士提供。
1. 2. 3 抑菌活性测定 将各供试菌种接种于 PDA
培养基上,恒温 25 ℃培养 7 d后,用直径 6 mm打孔
器把活化的菌种打成菌碟,分别接种到含有不同浓
度醉马草提取液的培养基上,在(22 ± 2)℃培养箱
内培养,每个处理重复 3 次。并以同样的真菌菌碟
接种到不含有提取液 PDA培养基上作为对照,在相
同条件下培养。
生长速率测定:从接种之日起,于 3 d 后开始测
量并记录结果,每隔 3 d 测定一次,持续测定 2 周。
测量菌落直径时,用游标卡尺读数,采用十字交叉法
读取数据。对真菌菌落生长的抑制作用采用生长速
率测定法[27]。
菌落生长抑制率 =(DCK -DT)/DCK ×100%。
式中,DCK为对照菌落直径,DT 为处理菌落直径。
孢子萌发率测定:对真菌孢子的萌发抑制作用
采用孢子萌发法[28],在无菌双凹载玻片凹面内,滴
加 1 mL各极性段已经溶解好的活性成分,并滴加 1
mL植物病原真菌的孢子悬浮液将其混匀,孢子浓度
以单个视野里面 90 ~ 100 个为宜(10 × 40 倍镜),对
照为未加活性成分的孢子悬浮液再加 1 mL无菌水,
然后将其置于培养皿内(直径为 11 cm)恒温 25 ℃
条件下保湿培养。每隔 2 h 检测一次孢子萌发情
况。取 3 次重复的平均值,每个重复观测 100 个孢
子来检查孢子萌发情况。
孢子萌发抑制率 =(SCK - ST)/SCK × 100%。
式中,SCK为对照菌落直径,ST 为处理菌落直径。
1. 3 统计分析
所有数据均用 Microsoft Excel 录入,用 Word 进
行表格制作。采用 SPSS 13. 0(Ver. 13. 0,SPSS
Inc.,Chicago,IL,USA)统计分析软件分别对各浓度
处理条件下 8 种植物病原真菌菌落生长的指标(菌
落直径和孢子萌发)进行单因素方差分析(ANO-
VA),选用 Duncan 法进行多重比较,并就醉马草提
取液中生物碱浓度与孢子萌发抑制率进行相关性分
析。
2 结果与分析
2. 1 E +和 E -醉马草麦角类生物碱的含量
本研究所用 E +醉马草提取液的生物碱浓度,
原液中麦角酰胺含量为 369. 1 mg·kg -1,麦角新碱
含量为 26. 2 mg·kg -1;原液稀释 50%提取液中的
麦角酰胺含量为 189. 2 mg·kg -1,麦角新碱含量为
22. 5 mg·kg -1;原液稀释 25%提取液中的麦角酰胺
含量为 86. 1 mg· kg -1,麦角新碱含量为 7. 9
mg·kg -1。E -醉马草提取液中不含有这两种麦角
类生物碱。
2. 2 E +和 E -醉马草提取液对 8 种植物病原真菌
菌落生长的影响
E +和 E -醉马草草粉浸提液对 8 种供试真菌
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菌落生长均表现出一定的抑制作用,E +的抑制率
整体高于 E -(表 1)。其中,E + C1 浓度对腐皮镰
孢的抑制率最高,达到了 63%,E + C3 浓度对新月
弯孢的抑制率最低,为 10%。E - C1 浓度对腐皮镰
孢的抑制作用最高,为 51%,E - C3 浓度对新月弯
孢的抑制率最低,仅有 6%。
E +和 E -醉马草草粉浸提液对供试真菌菌落
生长的抑制率随着其浓度的减少呈逐渐下降的趋
势,新月弯孢在 E + C1 ~ C3 各浓度之间差异均显著
(P < 0. 05) ;燕麦镰孢和半裸镰孢在 E + C1 和 C3 浓
度之间差异显著。离孺孢在 E - C3 浓度下与 C1、C2
之间差异均显著;半裸镰孢和腐皮镰孢在 E - C2 和
E - C3 之间差异显著。
在 E + C1 浓度条件下,腐皮镰孢和麦角菌之间
差异不显著(P > 0. 05) ,与其他各菌株之间差异均
显著(P < 0. 05)。在 E + C2 浓度条件下,腐皮镰孢
和麦角菌之间差异不显著,与其他各菌株之间差异
均显著;半裸镰孢、新月弯孢、麦角菌、德氏霉和离孺
孢之间差异显著。在 E + C3 浓度条件下,腐皮镰孢
与其他各菌株之间差异均显著;细交链孢与燕麦镰
孢和德氏霉之间无显著差异,与其他各菌株之间差
异均显著。腐皮镰孢、麦角菌和新月弯孢在E - C1
浓度条件下差异显著,且与其他各菌株之间差异均
显著。腐皮镰孢、麦角菌、细交链孢和新月弯孢在
E - C2 浓度条件下差异显著,且与其他各菌株之间
差异均显著。腐皮镰孢、麦角菌和燕麦镰孢在 E -
C3 浓度条件无显著差异,但与其他各菌株之间差异
均显著;细交链孢和离孺孢之间无显著差异,但与其
他各菌株之间差异均显著。
2. 3 E +和 E -醉马草提取液对 8 种植物病原真菌
孢子萌发的影响
E +和E -醉马草草粉浸提液对8种供试真菌
表 1 醉马草内生真菌生物碱提取液对不同菌落大小的抑制率影响
Table 1 Effects of ergot alkaloids extraction from E + and E - Achnatherum inebrians
on the mycelia growth of 8 grass pathogens %
菌种
Fungi species
E + (Endophyte-infected)
C1 C2 C3
E - (Endophyte-free)
C1 C2 C3
离孺孢
Bipolaris sorokiniana 39 ±7Abc 22 ±3ABd 18 ±25ABd 25 ±2ABcd 22 ±6ABc 15 ±10Cc
燕麦镰孢
Fusarium avenaceum 43 ±3Abc 35 ±4ABc 29 ±7Bc 31 ±2ABc 31 ±12ABb 25 ±4Ba
德氏霉
Drechslera erythrospila 36 ±17ABc 48 ±6Ab 33 ±4ABc 22 ±17Bcd 32 ±6ABb 19 ±2Bb
麦角菌
Clavieps purpurea 48 ±10Aab 58 ±10Aa 43 ±27ABb 39 ±29ABb 29 ±13Bb 25 ±17Ba
新月弯孢
Curvularia lunata 27 ±4Ac 21 ±9Bd 10 ±7Ce 16 ±12BCe 12 ±7Cd 6 ±3Cd
细交链孢
Alternaria alternata 32 ±16ABc 39 ±6Abc 34 ±14ABc 27 ±5ABcd 21 ±6ABc 15 ±6Bc
半裸镰孢
Fusarium semitectum 38 ±8Abc 36 ±1Ac 20 ±2Bd 20 ±11Bd 29 ±3ABb 12 ±13Ccd
腐皮镰孢
Fusarium solani 63 ±6Aa 59 ±6Aa 56 ±6Aa 51 ±8ABa 41 ±4Ba 26 ±11Ca
注:同行不同大写字母表示相同菌种不同浓度处理间差异显著(P < 0. 05) ,同列不同小写字母表示同一浓度不同菌种处理间差异显著(P <
0. 05)。C1、C2、C3 表示生物碱浓度分别为 100%、50%、25%。下同。
Note:Different capital letters within the same row show significant difference among different concentration of the same fungi at 0. 05 level,different lower
case letters within the same column show significant difference among the different fungi in the same concentration at 0. 05 level. C1,C2,C3 mean ergot al-
kaloids extraction concentration are 100%,50% and 25%,respectively. The same below.
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表 2 醉马草内生真菌生物碱提取液对不同菌落孢子萌发的抑制率影响
Table 2 Effects of ergot alkaloids extraction from E + and E - Achnatherum inebrians on
the spores germination of 8 grass pathogens %
菌种
Fungi species
E + (Endophyte-infected)
C1 C2 C3
E - (Endophyte-free)
C1 C2 C3
离孺孢
Bipolaris sorokiniana 29 ±5Ad 23 ±5Bd 14 ±4Cd 19 ±3Bc 11 ±5Cc 8 ±8Cc
燕麦镰孢
Fusarium avenaceum 49 ±1Ab 33 ±7Cbc 24 ±6Dc 39 ±2Bab 33 ±4Ca 23 ±6Db
德氏霉
Drechslera erythrospila 38 ±3Ac 30 ±2Bbc 17 ±8Cd 29 ±2Bb 18 ±3Cb 17 ±2Cbc
麦角菌
Clavieps purpurea 45 ±6Ab 36 ±6Bb 34 ±5Bb 34 ±5Bb 22 ±3Cb 19 ±33Cbc
新月弯孢
Curvularia lunata 55 ±2Aa 47 ±5ABa 41 ±3Ba 44 ±5Ba 36 ±3Ca 30 ±7Ca
细交链孢
Alternaria alternata 37 ±3Ac 31 ±10Abc 26 ±3Bc 35 ±5Ab 23 ±5Bb 24 ±4Bb
半裸镰孢
Fusarium semitectum 48 ±5Ab 38 ±1Bb 35 ±5Bab 36 ±5Bb 29 ±6Cab 24 ±7Db
腐皮镰孢
Fusarium solani 57 ±5Aa 34 ±5Cb 28 ±5Cbc 46 ±5Ba 29 ±3Cab 20 ±42Dbc
孢子萌发均表现出一定的抑制作用,E +的抑制率
整体高于 E -(表 2)。其中,E + C1 浓度对腐皮镰
孢的抑制率最高,达到了 57%,E + C3 浓度对离孺
孢的抑制率最低,为 14%。E - C1 浓度对腐皮镰孢
的抑制作用最高,为 46%,E - C3 浓度对离孺孢的
抑制率最低,仅有 8%。
E +和 E ―醉马草草粉浸提液对供试真菌孢子
萌发的抑制率随着其浓度的减少呈逐渐下降的趋势。
离孺孢、燕麦镰孢和德氏霉在 E + C1、C2、C3 浓度下均
差异显著 (P <0. 05);新月弯孢和细交链孢在 E + C1
和 C3 有显著差异;半裸镰孢和腐皮镰孢在 E + C1 浓
度与 C2 和 C3 之间有显著差异。离孺孢、德氏霉和细
交链孢在 E― C1 浓度与 C2 和 C3 之间有显著差异,
但是在 C2 和 C3 之间无显著差异(P > 0. 05)。其他
各菌株在 E - C1 ~ C3 浓度之间均差异显著。
腐皮镰孢和新月弯孢在 E + C1 浓度条件下无
显著差异(P > 0. 05) ,但与其他各菌株之间差异均
显著(P < 0. 05) ;燕麦镰孢、麦角菌和半裸镰孢在
E + C1 浓度条件下无显著差异,但与其他各菌株之
间差异均显著。新月弯孢、麦角菌和离孺孢在 E +
C2 浓度条件下差异显著,且与除燕麦镰孢外的其他
各菌株之间差异均显著。新月弯孢、麦角菌和燕麦
镰孢在 E + C3 浓度条件下差异显著;离孺孢和德氏
霉之间无显著差异,但与其他各菌株之间差异均显
著。腐皮镰孢和新月弯孢在 E - C1 浓度条件下无
显著差异,但与除燕麦镰孢外的其他各菌株之间差
异均显著。燕麦镰孢和新月弯孢在 E - C2 浓度条
件下之间无差异显著,但与离孺孢、麦角菌差异显
著;离孺孢与其他各菌株之间差异均显著。新月弯
孢在 E - C3 浓度条件下与其他各菌株之间差异均
显著;燕麦镰孢与离孺孢、新月弯孢之间差异显著,
与其他菌株间无显著差异。
2. 4 生物碱浓度和植物病原真菌回归分析
E +醉马草生物碱提取液浓度与8种植物病原真
菌孢子萌发抑制率呈显著正相关关系(P < 0. 05)。
就E +生物碱和植物病原真菌孢子萌发进行回归分
析,得到 E +醉马草提取液中生物碱浓度与 8 种植物
病原真菌孢子萌发抑制率的回归方程(表 3)。
3 讨论与结论
本研究首次以带内生真菌(E +)和不带内生真
菌(E -)的醉马草生物碱提取液为材料,研究其对 8
种常见的植物病原真菌(麦角菌、德氏霉、燕麦镰孢、
根腐离蠕孢、新月弯孢、半裸镰孢、腐皮镰孢和细交
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表 3 醉马草生物碱提取液与病原真菌孢子萌发抑制率的回归分析
Table 3 Regression equation of the concentractions of E + alkaloids extraction and the spores germination of 8 grass pathogens
真菌 Fungi species 回归方程 Regression equation
离孺孢 Bipolaris sorokiniana Y = 0. 355 + 0. 067X (SE = 0. 012,t = - 5. 508,P < 0. 05)
燕麦镰孢 Fusarium avenaceum Y = 0. 617 + 0. 123X (SE = 0. 013,t = - 9. 325,P < 0. 05)
德氏霉 Drechslera erythrospila Y = 0. 463 + 0. 084X (SE = 0. 009,t = - 9. 846,P < 0. 05)
麦角菌 Clavieps purpurea Y = 0. 439 + 0. 066X (SE = 0. 008,t = - 8. 110,P < 0. 05)
新月弯孢 Curvularia lunata Y = 0. 549 + 0. 072X (SE = 0. 011,t = - 6. 273,P < 0. 05)
细交链孢 Alternaria alternata Y = 0. 618 + 0. 068X (SE = 0. 009,t = - 7. 477,P < 0. 05)
半裸镰孢 Fusarium semitectum Y = 0. 719 + 0. 160X (SE = 0. 014,t = - 11. 612,P < 0. 05)
腐皮镰孢 Fusarium solani Y = 0. 549 + 0. 079X (SE = 0. 012,t = - 6. 388,P < 0. 05)
链孢)的抑菌活性,结果表明,E +和 E -醉马草提
取液对上述 8 种植物病原真菌的菌落生长和孢子萌
发均具有显著的抑制作用,E +醉马草提取液中检
测到了麦角类生物碱,且麦角碱与植物病原真菌的
孢子萌发具有显著的相关性(P < 0. 05)。首次明确
了内生真菌侵染醉马草增强了其草粉浸提液对病原
菌菌落生长和孢子萌发的抑制作用。
Li 等[16]的研究结果表明,N. gansuense 可以显
著抑制细交链孢、根腐离蠕孢、新月弯孢和锐顶镰孢
的菌落扩张。本研究结果表明,E +和 E -醉马草粗
提物对 8 种真菌的菌落生长均具有显著的抑制作
用,这与马敏芝和南志标[23]报道的黑麦草内生真菌
可以抑制细交链孢、新月弯孢菌和燕麦镰刀菌等多
种植物病原真菌的菌落生长,从而提高黑麦草离体
叶片抗病性的结果相似;谢凤行和任安芝[29]在羽茅
(A. sibiriu)和高羊茅内生真菌抗病性的研究中也发
现,内生真菌能够抑制镰刀菌属(Fusarium spp.)、
立枯丝核菌属(Rhizoctonia spp.)、弯孢霉属(Curvu-
laria spp.)、枝孢霉属(Cladosporium spp.)和拟茎点
霉属(Phomopsis spp.)等植物病原真菌的菌落生长,
本研究结果与之相似。
Li等[16]研究表明,E. gansuensis 可以显著抑制
细交链孢、根腐离蠕孢、新月弯孢的孢子萌发;马敏
芝和南志标[23]的研究也发现,黑麦草内生真菌可以
显著抑制细交链孢、新月弯孢菌和燕麦镰刀菌等多
种植物病原真菌的孢子萌发和芽管伸长。杨松
等[25]的研究结果发现,内生真菌的侵染可增强醉马
草、披碱草(Elymus dahuricus)和野大麦(Hordeum
brevisubulatum)草粉浸提液对细交链孢、根腐离蠕
孢、燕麦镰孢和绿色木霉(Trichoderma viride)4 种真
菌孢子萌发的抑制作用。谢凤行和任安芝[29]的研
究发现,分离自羽茅和高羊茅中的内生真菌经过液
体培养后得到的发酵液亦可抑制病原真菌的孢子萌
发;本研究结果也表明,E +和 E -醉马草粗提物对
8 种供试植物病原真菌的孢子萌发均具有显著的抑
制作用,与上述研究结果相类似。
马敏芝和南志标[23]的研究发现,黑麦草内生真
菌可以显著抑制细交链孢、新月弯孢和燕麦镰刀菌
等多种植物病原真菌的芽管伸长,从而提高黑麦草
活体植株的抗病性。Tian等[24]的研究结果也表明,
黑麦草内生真菌可以显著抑制根腐离蠕孢的孢子萌
发和芽管伸长,从而提高黑麦草离体叶片的抗病性。
杨松等[25]的研究结果也发现,内生真菌的侵染可以
增加醉马草、披碱草和野大麦草粉提取液对包括细
交链孢在内的 4 种真菌芽管伸长的抑制作用。张兴
旭[26]的研究也发现,E +醉马草提取液对 6 种真菌
的芽管伸长具有显著的抑制作用。
通过高效液相色谱(HPLC)检测发现,E +醉马
草中含有大量的麦角类生物碱(麦角新碱和麦角酰
胺)和其他化合物成分,而 E -醉马草中未检测到这
些生物碱,由此可以推断内生真菌产生的生物碱可
能跟醉马草的抗病性有关。
参考文献
[1] 南志标,李春杰.禾草 -内生真菌共生体在草地农业系统中的作用[J].生态学报,2004,24(3) :605-616.
[2] Kuldau G,Bacon C. Clavicipitaceous endophytes:Their ability to enhance resistance of grasses to multiple stresses[J]. Biological
Control,2008,46:57-71.
315
PRATACULTURAL SCIENCE(Vol. 32,No. 04) 04 /2015
[3] Bacon C W,Richardson M D,White J F. Modification and uses of endophyte-enhanced turfrass:A role for molecular technology
[J]. Crop Science,1997,37(5) :1415-1425.
[4] Malinowski D P,Belesky D P. Adaptation of endophyte-infected cool-season to environment stresses:Mechanisms of drought and
mineral stress tolerance[J]. Crop Science,2000,40(4) :923-940.
[5] Malinowski D P,Brauer D K,Belesky D P. Neotyhodium coenophialum-endophyte effects root morphology of tall fescue grown un-
der phosphorus deficiency[J]. Journal of Agronamy and Crop Science,1999,183:53-60.
[6] Paterson J,Forcherio C,Larson B,Samford M,Kerley M. The effects of fescue toxicosis on beef cattle productivity[J]. Jorunal of
Animal Science,1995,73:889-898.
[7] Gallagher R T,Hawkes A D,Steyn P S,Vleggaar R. Tremorgenic neurotoxins from perennial ryegrass causing ryegrass staggers
disorder of livestock:Structure and elucidation of Lolitrem B[J]. Journal of the Chemical Society,Chemical Communications,
1984,9:614-616.
[8] 李春杰.醉马草 -内生真菌共生体生物学与生态学特性的研究[D].兰州:兰州大学,2005.
[9] Li C J,Nan Z B,Gao J H,Tian P. Detection and distribution of Neotyphodium-Achnatherum inebrians association in China[A].
Robert K,Charles R,Ryan L A. Proceedings of 5th International Neotyphodium /Grass Internation Symposium[C]. Aerkansas,
USA,2004:210.
[10] 李飞.内生真菌对醉马草抗旱性影响的研究[D].兰州:兰州大学,2007.
[11] 缑小媛.内生真菌对醉马草耐盐性影响的研究[D].兰州:兰州大学,2007.
[12] 陈娜.内生真菌提高醉马草低温萌发能力的分子机制[D].兰州:兰州大学,2011.
[13] Zhang X X,Li C J,Nan Z B. Effects of cadmium stress on growth and anti-oxidative systems in Aehnatherum inebrians symbiotic
with Neotyphodium gansuense[J]. Journal of Hazardous Materials,2010,175:703-709.
[14] Zhang X X,Fan X M,Li C J,Nan Z B. Effects of cadmium stress on seed germination,seedling growth and antioxidative enzymes
in Achnatherum inebrians plants infected with a Neotyphodium endophyte[J]. Plant Growth Regulation,2010,60(2):91-97.
[15] Zhang X X,Li C J,Nan Z B,Matthew C. Neotyphodium endophyte increases Achnatherum inebrians (drunken horse grass)re-
sistance to herbivores and seed predators[J]. Weed Research,2012,52(1) :70-78.
[16] Li C J,Gao J H,Nan Z B. Interactions of Neotyphodium gansuense,Achnatherum inebrians and plant-pathogenie fungi[J]. My-
cological Research,2007,111(10) :1220-1227.
[17] Li C J,Nan Z B,Schardl C. Levels and temporal variation of ergot alkaloids in endophyte infected drunken horse grass,Ach-
natherum inebrians,in China[A]. APS,CPS and MSA Joint Meeting Abstracts[C]. Quebec City,Canada,2006:203-204.
[18] Zhang X X,Li C J,Nan Z B. Effects of salt and drought stress on alkaloid production in endophyte-infected drunken horse grass
(Achnatherum inebrians) [J]. Biochemical Systematics and Ecology,2011,39:471-476.
[19] Zhang X X,Li C J,Nan Z B. Effects of cutting frequency and height on alkaloid production in endophyte-infected drunken horse
grass (Achnatherum inebrians) [J]. Science China Life Sciences,2011,54(6) :567-571.
[20] 李春杰,南志标,张昌吉,张崇岳,张燕慧.醉马草内生真菌对家兔的影响[J].中国农业科技导报,2009,11(2) :90-96.
[21] 梁莹.醉马草内生真菌共生体对小尾寒羊的影响[D].兰州:兰州大学,2011.
[22] Hu C X,Li C J,Nan Z B. Analysis of ergot alkaloids within various individuals of Achnatherum inebrians infected with Neoty-
phodium gansuense[A]. Nan Z B,Li C J. eds. Proceedings of the 8th International Symposium on Fungal Endophytes of Grasses
[C]. Lanzhou,China:Lanzhou University,2012:192-196.
[23] 马敏芝,南志标.黑麦草内生真菌对植物病原真菌生长的影响[J].草业科学,2011,28(6) :962-968.
[24] Tian P,Nan Z B,Li C J,Spangenberg G. Effect of the endophyte Neotyphodium lolii on susceptibility and host physiological re-
sponse of perennial ryegrass to fungal pathogens[J]. European Journal of Plant Pathology,2008,122:593-602.
[25] 杨松,李春杰,黄玺,柴青,南志标.被内生真菌侵染的禾草提取液对真菌的抑制作用[J].菌物学报,2010,29(2):234-240.
[26] 张兴旭.醉马草 -内生真菌共生体胁迫的响应及其次生代谢产物的活性研究[D].兰州:兰州大学,2012.
[27] 吴文君.植物化学保护实验技术导论[M].西安:陕西科技出版社,1998:1-333.
[28] 黄彰欣.植物化学保护实验指导[M].北京:中国农业出版社,1993:53-58.
[29] 谢风行,任安芝,王银华,林枫,高玉葆.内生真菌对草坪植物病原菌抑制作用的比较[J].生态学报,2008,28(8):3913-
3920. (责任编辑 王芳)
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