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Effect of environmental factors on the growth and fatty acid composition of five endophytic fungi from Sapium sebiferum

环境因子对乌桕内生真菌生长及脂肪酸的影响



全 文 :应 用 生 态 学 报    年 ! 月 第 ∀ # 卷 第 ! 期
∃ % &∋ ( )( ∗+ , − ∋ . / + 0 . 11/ &( 2 ( ∃+ /345 6 , )7 8 9 :    , ∀ # 3! 4 ; ∀ < < 一 ∀ < =
环境因子对乌相内生真菌生长及脂肪酸的影响 ‘
戴传超∀: 余伯 阳’“ 徐增莱‘ 袁 生,
3’ 中国药科大学 , 南京  ∀ ! >  南京师范大学生命科学学院 , 南京  ∀  ! ?4
【摘要】 为探讨内生菌和植物的生态关系 , 以生物量和脂肪酸组分作为主要指标 , 研究了乌柏韧皮部分离
获得的 < 种内生真菌3丝核菌 、小菌核菌 、小单头抱 、毛壳菌 、拟盘多 毛抱4在不同环境因子下的生长 : 与合
成培养基相比 , 在液体马铃薯培养基上发酵 , 生物量较高 , 脂肪酸不饱和指数较低 > 其脂肪酸主要为棕桐
酸 、油酸 、亚油酸 : 与未添加乌柏汁的合成培养基相比 , 添加乌柏浸汁对小菌核菌生长有促进作用 , 对其余
# 种菌有抑制作用 >脂肪酸不饱和指数均进一步增加 : 在合成培养基中添加 ∋ ≅ ∃& 培养小菌核菌 , 生物量均
无显著差异 >在 。一  : < Α ΒΧ: / 一 ‘ ∋≅Δ Χ 时 , 脂肪酸不饱和指数无显著差异 > 在  : Ε 一 ∀ :  Α ΒΧ: / 一 ‘∋≅Δ Χ时随
着盐浓度增加 , 脂肪酸不饱和指数却下降 > 表明该菌有较强的耐盐能力 : 添加植物油对小菌核菌菌丝生长
有促进作用 , 其中在添加 ∀ : < Φ 的植物油时 , 生物量最大 > 其脂肪酸随添加植物油而改变 : 以上特点均和二
者的共生关系有关 :
关键词 乌柏 内生真菌 菌丝生长 脂肪酸组分 环境因子
文章编号 ∀   ∀ 一 !  3   4 ! 一 ∀ <  < 一  # 中图分类号 Γ! Ε 文献标识码 .
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ΛΒ 9 ΚΣ Α Μ8 : ’ < 7 Σ Χ9 Σ Λ 7 Α 7 Θ ΚΣ Α , 9Ν 7 ]ΚΒ Α ≅ Μ Π ≅Μ ΙΒ 9 7Ν ≅ Ι Ο 7 Θ ΙΒ 9 ≅] ΧΡ > &, 0. ΚΙ Β 一  : < Α ΒΧ · / 一 & ∋ ≅ ∃Χ Π ≅Μ Ι Β 9
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9Ν 7 Ν ΚΟ Ν 7Μ 9 ]Ρ ≅ Θ Θ ΚΙ Ο ∀ : < Φ 8 Χ≅ Ι 9  ∀∀: β Ν 7 Λ7Μ Σ Χ9 Μ Α 7 Ι 9 ΚΒ Ι 7 Θ ≅ ] Β ϑ 7 Π 7 Λ 7 ΜΒ ΛΙ 7 Π ≅ Ρ Λ 7 &≅ 97 Θ 9Β 9Ν 7 Μ”]ΚΒ 9Κ7 Λ 7 Χ≅ Ξ9ΚΒ ΙΜ ] 7 9Π 77 Ι 9Ν7 7Ι Θ Β Λ,Ν Ρ9Κ7 ΗΣ Ι Ο Κ ≅ Ι Θ 9Ν 7 ΚΛ 】ΧΒ Μ 9 8 Χ≅ Ι 9 :
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Η≅ 7 9Β Λ Μ :
∀ 引 言
植物内生菌是指某一阶段生长在植物体内而不
使植物组织显示出明显感染症状的微生物闭 : 药用
植物内生菌往往可以产生和药用成分相同或相似的
物质〔“ , ’ 】, 内生菌产生的化合物对植物生长常产生
一定影响风 ! , ‘“ε > 因此它和植物的共生关系成为研
究热点之一〔# , ! , ‘ε : 脂肪酸是构成细胞膜的重要成
分 , 在研究环境条件对植物或微生物影响时 , 常和生
物量一同作为研究 的重要指标以 Ε了: 由于在 自然状
态下 , 植物内生菌受到多种因素的影响 , 研究植物对
内生菌影响有一定困难 , 因此 , 模拟植物体内环境因
子 , 在室内培养内生菌 , 考察植物对内生菌的影响 :
大戟 科 植 物 乌 柏 3肠1ΚΣ Α Μ7] ΚΗ7 ΛΣ Α 3/‘ϑ7 Χ4
− Β ⊥ ] : 4为重要 的油料作物 , 也是重要的 中药材 , 有
泻下 、解毒等作用 , 乌柏中含有的多种化合物具有强
烈的生理活性 φ’, ‘# 〕: 为此 , 以乌柏皮中 < 种内生菌为
材料 , 以脂肪酸和生物量为主要指标 , 研究环境因子
对内生菌的影响 , 为阐述内生菌和宿主共生关系及
‘ 中国科学院红壤生态开放试验站资助项目3   一 χ 一 4 :
, ‘ 通讯联系人 :
   ∀ 一  ! 一  ∀ 收稿 ,     一 # 一 ∀= 接受 :
∀ <  Ε 应 用 生 态 学 报 ∀ # 卷
开发乌柏资源进行有益的探索 :
 材料与方法
 : ∀ 供试材料
 : ∀ : ∀ 乌柏 3反1Χ Σ Α 劝伽二 Α 3&一已ϑ 7 Χ4 − Β ⊥ ] : 4 采 自南京
紫金山 , 由江苏省南京植物研究所徐增莱副研究员鉴定 :
 : ∀ :  菌种 内生菌分离 自乌柏内皮 , 包括丝核菌 3−Ν Κ、 Ξ
勿, ,必 Μ/4 : 4 、 小 菌核 菌 3 < :入哟 〕9ΚΣ Α Μ8 4、 小单 头抱 3念Λ7 Ξ
ΑΒ Ι Χ7 ς Μ8 4、 毛 壳 菌 3〔彻吻。汀Σ Α 。8 : 4 和 拟 盘 多 毛 抱
3只资人艺改奴 ςΒ1 < Κ:ϑ )8 : 4 , 菌种鉴定另文发表 :
 : ∀ : 培养基 斜面培养基为 12 . 培养基 αϑε > 合成培养
基 γ< ε为葡萄糖 ;   ! · & 一 ‘, 3∋氏 4 <  礴 ; ! · & 一 ‘, χ % ς 8认 ;  !
· & 一 ’ , δ Ο)+ # · ? %   ;  : Ο’ &一 ‘, ∋ ≅ ∃& ;  : ∀ ! · & 一 ‘, 酵母膏 ;
 :  ! · & ‘, 蛋白脉 ;  : ∀ ! · & 一‘ , 8 % Ε : Β , ∀  一 ℃ 灭菌   Α ΚΙ :
发酵用乌柏汁提取 ; 称取新鲜乌柏叶和细枝 ∀ ! , 加水
∀ 34  Α Χ, 煮沸  Α 谊 , 过滤定容至 ∀  Α Χ : 发酵时 , 合成培
养基和乌柏汁按 ∀ ∀ 添加 :
 :  培养及分析方法
将分离纯化获得的菌种转移至新斜面上 , 在  ℃ 培养
Θ , 倒人无菌水 , 用接种铲刮取菌丝 , 转移人三角瓶中, 放摇
床  < ℃ ,  <  ; · Α ΚΙ 一 ‘, 震荡培养 Ε Θ :
菌丝用布氏漏斗抽滤 , 蒸馏水洗 遍 > 菌丝 生物量测定
参数文献〔‘, η , 菌丝及植物脂肪酸分析用气相色谱法 α“∀ : 脂肪
酸用标准品对照定性 : 脂肪酸不饱和指数计算见文献 α=Χ :
结果与分析
: ∀ 内生菌脂肪酸组分和植物脂肪酸组分的比较
将 内生菌在液体马铃薯培养基上培养 , 分析其
菌丝脂肪酸组分和乌柏 茎脂肪酸组分 , 结果 3表 Χ4
表明, 内生菌脂肪酸组分主要为亚油酸3∀= ;  4、油酸
表 ∀ 乌相及其内生菌脂肪酸组分和生物量
3∀ = ; ∀ 4 、棕桐酸 3∀Ε 二4 种 , 不含或仅含少量 ≅ 一亚麻
酸3∀ = ; 4 、棕桐油酸3∀Ε ; ∀ 4、豆范酸3∀ # ;  4 : 乌柏皮
中含有高含量的 ∀Ε ;  、 ∀ = 二 、 ∀= ; 3≅ 一 4和 ∀ = ; ∀ ;仅含
有少量的 ∀ =;  和 ∀# “> 未测出 ∀Ε ; ∀ : 内生菌脂肪酸
和乌柏脂肪酸差异主要体现在 ∀= ; 3≅ 一 4上 , 植物 中
∀= ; 3。一 4很高 , 而 内生菌中很低 : 已知 ≅ 一亚麻酸可
以氧化形成茉莉酸、茉莉酸甲醋 , 在植物受到微生物
侵染时 , 常造成 。一亚麻酸增加 , 进而茉莉酸 、茉莉酸
甲醋增加 , 导致产生一系列应激反应〔‘, 〕: 内生菌自
身含有很低的 。一亚麻酸 , 因此 内生菌可能不会对茉
莉酸甲醋产生反应 : 生物量以拟盘多 毛抱和丝核菌
较大 , 小菌核菌和小单头抱居中 , 毛壳菌最小 : 这表
明在同样的条件下 , 内生菌生长的程度也不一致 :
:  合成培养基对内生菌生长和脂肪酸组分影响
内生菌的生长受培养基的影响 , 用合成培养基
对 < 种菌进行发酵 , 结果见表  : 从生物量上看 , 合
成培养基不利于菌丝生长 , 在马铃薯培养基上生物
量较大的 # 种菌生物量都减小 >尤其是丝核菌 , 生长
受到 严 重影 响 , 生 物 量仅为 马铃薯培养基 上 的
 : ! Φ : 这表明马铃薯中的某些成分可以促进内生
菌生长 : 分析其菌丝脂肪酸组分表明 , 乌柏 内生菌在
合成培养基上可以合成脂肪酸 : 其脂肪酸组成和在
马铃薯培养基上相近 , 但其脂肪酸不饱和指数增加 :
其中生物量减小最多的丝核菌 , 其不饱和脂肪酸增
加也最大 : 这说明 , 脂肪酸组分的变化和生物量的变
化有关系 : 这 种培养基 , 其氮源硫酸钱是生理酸性
盐 , 随着其氮源的利用 , 培养基 8% 会逐步变酸 : 酸
逆 境有利于不饱和脂肪酸相对 比例的增加 , 不利于
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菌 种
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脂肪酸组分 0≅ ;、Ρ ≅ Δ记 。Β Α 8Β Μ 、、、Β Ι 3Α Β Χ, Φ 4 &, 0.
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生物量
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丝核菌 撇之之以 勿 、。 Μ 8 :  : =#  ∀ : !   Ε : ?  ?  < : Ε ! !  , = ∀ ∀ :  <小菌核菌 及 ς云Λ9∗ 之> Σ 。 ; < ∀  一 = ?  < : ∀Ε # : ∀  : Ε Ε  # : ! ∀ Ε : ∀= ∀ : 一∀ # : =  ∀ # : !  ! :  <
小单头抱 八〔二、, ,‘于左 ) 8 :  : # ∀ < : < = < < : Ε ? ? ∀ ? : << ∀! : ?! ∀ 『 =  ΧΒ 9 Ε = Ε ? : ! Ε ? : ? 
毛壳菌 以召痴刀, Κ。 , , ) 8 :  : ∀  ! :  ∀  # 一 #  : # < # < : Ε < 34 : Ε  :  < ∀ ∀ : < Ε < : ! 
拟盘多毛抱 几 ‘之口ΧΒ Ψ≅ 、8 : ‘ ∀  Ε : ?= ? : Ε   ! < ∀! ‘ 〔η  = : ∀? 34 : # ∀ ∀ : ? < = # : # < ∀ ∀ : < 34
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表  在合成培养基上培养的内生菌脂肪酸组分和生物量
介]一7  ( Ι Θ Β 8 ΝΡ9三7 ΛΣ Ι Ο Κ’< Η≅ 9 9Ρ ≅ 7ΚΘ Δ Β Α 训Μ Κ9ΚΒ Ι ≅ Ι Θ ] ΚΒ Α ≅ΜΜ Δ Σ Χ9Σ Λ 7 Θ Β Ι ΜΡΙ 9Ν 7 ΜΚΨ 7 Θ Α 7 Θ ΚΣ Α
菌 种
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33
注。
∗#
! 期 戴传超等 ; 环境因子对乌柏内生真菌生长及脂肪酸组成的影响 ∀ < ?
菌丝生物量的增加α<ε :
: 合成培养基添加乌柏汁对 内生菌生长和脂 肪
酸组分的影响
在内共生关系 中 , 植物一方面需要 内生菌产生
的有利因素 , 另一方面需要限制内生菌的过度生长
而造成危害 : 为探讨植物对真菌的影响 , 用合成培养
基添加乌柏汁发酵 < 种内生菌3表 4 , 结果表明 , 与
合成培养基比较 , 乌柏汁对 # 种 内生菌有抑制作用 ,
对小菌核菌无抑制作用 >但和马铃薯培养基相 比 , 都
有抑制作用 >这和内生菌定义 中要求不表现出明显
感染症状是一致的 : 对大部分腐生菌和潜伏性病原
菌 , 植物只有抑制它们生长 , 才能保护 自己不受内生
菌过度生长的危害 , 而不表现出感染症状 : 从脂肪酸
组分看 , 在乌柏汁上培养的菌丝脂肪酸不饱和度 进
一步增加 , 其 中小菌核菌 增加 最多 : 7 Ν ≅ 9 97 Λ[7 7 9“ε 的
研究表明 , 在逆境胁迫下膜脂不饱和程度会增加 : 这
也支持我们的研究结果 :
: # 合成培养基添加 ∋ ≅ ∃& 对内生菌 生长和脂肪
酸组分的影响
植物体液有多种无机盐并有 一定的渗透压 , 渗
透压影响脂肪酸组成 : 为了探讨渗透压对内生菌生
长和其脂肪酸的影响 , 用合成培养基添加一定浓度
的 ∋ ≅∃& 来考察 内生菌的生长和脂肪酸变化情况 :
由于合成培养基添加植物提取液能促进小菌核菌生
长 , 显示出对宿主植物有较好的相关性 , 因此选用小
菌核菌作为进一步研究的对象 , 结果 3表 # 4 : 表 明 ,
随着添加 ∋ ≅∃& 的浓度加大 , 菌丝 生物量保持在
# : ? < 土  : #< ! · / 一 ‘的范围 : 这表明内生菌有较好的
耐盐性 : 虽然盐浓度达 ∀ :  Α ΒΧ · / 一 ’, 其生物量仍未
显著下降 , 这和文献α ’, ! ε 认为 内生菌可 以增 加植物
抗胁迫能力 , 如盐胁迫 、干旱 的结果相一致 > 内生菌
有在逆境下继续 吸水的能力 , 因而可能导致植物 吸
水能力增强 : 脂肪酸分析表明 , 在低 ∋ ≅∃& 的浓度 ,
脂肪酸组分和是否添加 ∋ ≅ ∃Κ 关系不 大 : 大于  : <
Α ΒΧ: / 一 ‘∋≅Δ Χ时 , 随着 ∋ ≅∃& 浓度增加 , 脂肪酸不饱
和度逐步下降 : 这也说 明内生菌对逆境胁迫反应 的
阂值要高 : Δ Ν≅ 9 97Λ[ 77α  ∀报道 , 在盐逆境诱导下 , 酵母
对盐胁迫反应的阂值增加 , 即敏感度要低得多 , 与本
研究结果一致 : 小菌核菌有较好的耐盐胁迫能力 , 引
起其脂肪酸不饱和度增加的阑值 ϕ ∀ :  ΑΒ Χ· / 一 ’弄 ,
可能和它长期内共生环境下盐胁迫锻炼有关 :
: < 合成培养基添加植物油对 内生菌生长和脂肪
酸组分的影响
脂肪酸在微生物和植物相互关系中的作用已有
学者进行研究〔‘, ’∀ : 结果表明 , 菌根菌侵染植物根时
会导致植物根系皮层质膜脂肪酸含量及组成发生改
变川 > 同时植物脂肪酸如 ∀ = ;  、 ∀= 二 又是抵御病 原
菌侵害的信号物质 Η’<〕: 植物脂肪酸对于菌根菌以外
的内生菌影响未见报道 : 研究表明 , 适 当添加油脂对
小菌核菌生长有利 , 含油 ∀ : < Φ 时生物量可以达到
最大 3表 <4 : 添加植物油后 , 内生菌可以吸收植物脂
肪酸成分 , 其脂肪酸组分和植物相近 : 这表明在 自然
表 在 ∀κ  合成 λ ∀κ  乌相汁的培养基上培养的内生菌脂肪酸组分和生物童
β ≅ ] Χ7 ( Ι Θ Β 8 ΝΡ9 Κ7 ΗΣ Ι Ο Κ’ < Η≅ 9 9Ρ ≅ 7ΚΘ ΔΒ Α 卯Μ‘9ΚΒ Ι ≅ Ι Θ ] ΚΒ Α ≅ Μ Μ 7 Σ Χ9 Σ Λ7 Θ ‘, Ι ΜΡΙ 9Ν 7 Μ ΚΨ 7 Θ Α 7 Θ ΚΒ Α Π Κ9Ν 勘1ΚΣΑ Μ7] 反Η7门州 7 ⊥ 9Λ ≅ Δ 9
菌种) 9 Λ ≅ ΚΙ Μ 脂肪酸组分
0 ≅ 9 9Ρ ≅ 7 ΚΘ 7 Β Α 因Μ , 9 , Β Ι 3, Ι Β Χ, Φ 4
∀ # ;  ∀Ε ;  ∀ = ;  ∀= ; ∀ ∀= 二 ∀= ; 其它
&, 0. 生物量
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表 ∀ 小菌核菌在添加 Θ Ε −. 的合成培养基上培养 , 脂肪酸组分生物量
Ο Ε Ρ 0Κ ∀ 叙曰℃£=>Λ ; Χ % ’ Δ ΠΕ ΦΦ Σ Ε Κ =Τ Κ Β Λ 即 ; =Φ =Β ∗ Ε ∗ Τ Ρ =Β ΛΕ ; ; ≅ > 0Φ > ΓΚ Τ Β ∗ ;Σ∗ Φ Ι Κ; =Α ΚΤ Λ Κ Τ = > Λ Υ =Φ Ι Θ Ε− .
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Β Π Θ Ε − .ΩΛ Β 0· . 一 8 Ξ
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表 < 小菌核菌在添加油脂的合成培养基上培养的脂肪酸组分和生物且
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条件下 , 植物脂肪酸可能被真 菌吸收 % ≅ ΙΕ Φ ΚΓ4 Κ Κα ’Ζ
的研究表明 , 人为增加酵母不饱和脂肪酸含量可以
增加真菌对热和盐等多种胁迫的耐受性 % 植物脂肪
酸富含 ) 7 Μ 8 Ω Ε 一 Ξ , 我们检测表明 , 在叶片中可以高达
Δ Ψ 以上 , 在乌柏皮 中 )7 二8 也可以达到 )( Ψ , 这 比
本研究用的植物油不饱和脂肪酸含量高得多 , 如果
这种高不饱和度的脂肪酸能被内生菌利用 , 对其抗
逆是有帮助的 %
∀ 结 论
∀ % ) 乌柏内生菌脂肪酸和乌柏脂肪酸组分差异较
大 , 乌柏含有较高的 )7 Μ 8 Ω 2 一 Ξ , 而内生菌中该脂肪酸
含量极低 %
∀ % 9 内生菌生长受培养条件的影响 , 在不良培养条
件下生物量降低 , 脂肪酸不饱和指数增加 % 乌柏浸汁
导致大部分内生菌生长下降 , 脂肪酸不饱和指数增
加 % 乌柏浸汁对内生菌有一定的抑制作用 %
∀ % 8 小菌核菌有较好的耐盐能力 , 在 ) % Β Λ Τ · 1 一 ’
Θ Ε −. 条件下 , 未造成生长的显 著抑制 , 其脂肪酸不
饱和指数并未显著增加 %
∀ % ∀ 有的内生菌可以利用植物油脂 , 其脂肪酸成分
因植物油的吸收而改变 % 植物脂肪酸可以促进小菌
核菌的生长 %
综上所述 , 乌柏提取液对内生菌生长有抑制作
用 , 植物脂肪酸可能解除这种抑制 , 真菌能够耐受植
物体内的盐度 % 乌柏化合物的产生是否和内生菌的
刺激有关 , 以及内生菌如何促进乌柏的生长抗逆 , 有
待于进一步研究 %
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参考文献
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作者简介 戴传超 , 男 , ) ∃ 6 年生 , 副教授 , 博士研究生 , 主
要从事真菌学 、脂肪酸代谢和发酵工程研究 , 发表论文 9 余
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