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热带苹果榕雌雄隐头果内生真菌物种多样性及其对比研究



全 文 :云南农业大学学报 Journal of Yunnan Agricultural University,2011,26 (3) :298 - 302 http:/ /xb. ynau. edu. cn
ISSN 1004 - 390X;CODEN YNDXAX E-mail:xb@ ynau. edu. cn
收稿日期:2010 - 12 - 12 修回日期:2011 - 03 - 14 网络出版时间:2011 - 05 - 13 10:25
* 基金项目:国家自然科学基金项目 (31000243) ;云南省自然科学基金项目 (2007C105M) ;中国科学院“西部之
光”西部博士项目。
作者简介:张建春 (1985 -) ,男,云南省红河州人,在读硕士研究生,主要从事内生真菌方面研究。
E-mail:zjcyn@ hotmail. com
**通讯作者 Corresponding authors:陈吉岳 (1975 -) ,男,甘肃古浪人,副研究员,主要从事热带植物内生真菌、
虫生真菌及大型真菌研究。E-mail:chenjy@ xtbg. ac. cn;李玉 (1944 -) ,男,山东济南人,中国工程
院院士,教授,博士生导师,主要从事真菌学及植物病理学研究。E-mail:yuli966@ 126. com
网络出版地址:http: / /www. cnki. net /kcms /detail /53. 1044. S. 20110513. 1025. 201103. 298_164. html
DOI:10. 3969 / j. issn. 1004 - 390X (n). 2011. 03. 002
热带苹果榕雌雄隐头果内生真菌物种
多样性及其对比研究*
张建春1,杨大荣2,陈吉岳2**,李 玉1**
(1. 吉林农业大学,食药用菌教育部工程研究中心,吉林 长春 130118;
2. 中国科学院 热带森林生态学重点实验室,中国科学院 西双版纳热带植物园,云南 昆明 650223)
摘要:2009 ~ 2010 年对西双版纳热带植物园内的苹果榕 (Ficus oligodon)雄树和雌树分别在小蜂侵入前后进
行内生真菌的分离与鉴定。初步鉴定结果表明,小蜂侵入前后,苹果榕雌雄树上分离到的内生真菌种类基本
相同,有 10 属 565 株。优势菌株变化很小,均属于镰刀菌属 (Fusarium)、青霉菌属 (Penicillium)、小丛壳
属 (Glomerella)和刺盘孢属 (Colletotrichun)。4 属真菌在雄树和雌树中分别占总真菌数的 37. 55% 和
33. 55%,18. 39%和 19. 74%,13. 03%和 12. 50%,10. 34%和 12. 50%,其它真菌所占比例均未超过 10%,
属于偶见类群。此外,Aspergillus sp. 只在雄果里分离到,而 Cephalosporium sp. 和 Trametes sp. 仅在雌果中分离
到。这可能是由于环境不同或者进入榕果内不同小蜂的身上所带菌株不同,小蜂侵入榕果后,携带真菌在榕
果内发育并在榕果内定植,从而导致真菌种类的不同。
关键词:苹果榕;隐头果;内生真菌;物种多样性
中图分类号:S 718. 81 文献标识码:A 文章编号:1004 - 390X (2011)03 - 0298 - 05
Studies on the Species Diversity and Their Comparison of Endophytic
Fungi from Female and Male Syconia of Tropical Ficus oligodon
ZHANG Jian-chun1,YANG Da-rong2,CHEN Ji-yue2,LI Yu1
(1. Engineering Research Center of Chinese Minister of Education for Edible and Medicinal Fungi,Jilin Agricultural
University,Changchun 130118,China;2. Key Laboratory of Tropical Forest Ecology,Xishuangbanna Tropical
Botanical Garden,Chinese Academy of Sciences,Kunming 650223,China)
Abstract:A study on the isolation and identification of the endophytic fungi in the male and female
trees of Ficus oligodon was carried on before and after the fig wasps invaded the figs at XTBG during
2009 ~ 2010. The preliminary results indicated that:the endophytic fungous species separated from
the male and female trees were almost the same taxa,with 10 genus 565 species. The dominant fungi
were Fusarium sp.,Penicillium sp.,Glomerella sp. and Colletotrichun sp. . The proportion of the
four genera of fungi were 37. 55% and 33. 55%,18. 39% and 19. 74%,13. 03% and 12. 50%,
10. 34% and 12. 50% in the male and female trees respectively. Other fungi did not exceed 10% . In
addition,Aspergillus sp. was only found in male figs and Cephalosporium sp. and Trametes sp only in
female figs. This probably resulted from different environments or different spores carried by different
fig wasps. The spores carried by fig wasps developed into distinctive fungi in the figs after the fig wasps
invaded the figs.
Key words:Ficus oligodon;syconium;endophytic fungi;species diversity
内生真菌是一类生活于健康植物组织内,不
引起明显植物病害症状的真菌[1 - 4]。内生真菌在
植物中普遍存在,几乎所有的高等植物中都能分
离到内生真菌[5 - 7]。在叶、叶柄、果实、刺、种
子、树皮和枝条中均有分布,并具有丰富的生物
多样性 [3,8]。内生真菌的研究虽已有 100 多年的
历史,但是在 20 世纪 80 年代初才被重视起来,
且大多数研究工作集中于温带地区和亚热带地区
的一些具有重要经济价值的植物体上,近 10 年才
有少数研究工作在热带地区植物展开[9]。
国内外有关榕树内生真菌的研究目前还处于
起步阶段,仅见有对无花果 (Ficus carica)根、
茎、叶内生真菌进行分离与鉴定的研究报
道[10 - 11];也有对无花果叶内生真菌的分离鉴定和
抗菌活性的研究[12];曾有对泰国北部无花果落叶
真菌的多样性研究的报道及对孟加拉榕 (Ficus
benghallensis)根际内生真菌的研究[13 - 15],对于
榕树隐头果内生真菌的研究尚属空白。苹果榕
(Ficus oligodon)隶属于荨麻目 (Urticales) ,桑
科 (Moraceae) ,榕 属 (Ficus) 大 果 榕 亚 组
(Neomorphe) ,是一种生于热带比较阴暗生境的高
大乔木,为雌雄异株植物,是热带雨林常见的先
锋建群树种,在西双版纳地区具有广泛分布[16]。
本研究中选取苹果榕隐头果作为研究对象,通过
分离、培养蜂侵前和蜂侵后两个不同发育阶段对
榕树隐头果内生真菌,并利用形态学的方法进行
真菌种类鉴定,对不产孢类群和个别形态方法无
法鉴定的菌株采用分子生物学方法鉴定,同时,
探讨了寄生在榕树隐头果内的内生真菌是否具有
寄主专一性及其物种多样性。
1 材料与方法
1. 1 材料
试验材料取自中国科学院西双版纳热带植物
园 (21°08 ~ 22°35 N,99°56 ~ 101°50 E)内,
选择苹果榕 (Ficus oligodon)雌树和雄树各 2 ~ 3
棵作为样树,目测都较为健康的叶片和果实,于
2009 年 12 月 4 日,2010 年 1 月 7 日和 2010 年 3
月 13 日分别在榕树园和热带雨林采集试验用果,
每批次试验所用雄树和雌树果实均健康果实,且
试验用果数量均大于 50 个,榕树园苹果榕树龄为
20 年左右,热带雨林苹果榕树龄为 60 年左右。
1. 2 培养基
分离用培养基为 PDA培养基和查氏培养基。
PDA培养基 (1 000 mL) :马铃薯 200 g,葡
萄糖 20 g,琼脂 20 g,蒸馏水 1 000 mL,pH 7. 0。
查氏培养基 (1 000 mL) :硝酸钠 2 g,磷酸
氢二钾 1 g,氯化钾 0. 5 g,硫酸镁 0. 5 g,硫酸亚
铁 0. 01 g,蔗糖 30 g,琼脂粉 20 g,蒸馏水
1 000 mL,pH 7. 0。
1. 3 方法
在选择好的样树上采集小蜂侵入前侵入后的
健康自然榕果带回实验室,供试榕果在 4 h 内处
理完毕。先对样品进行预处理,用肥皂水刷洗榕
果,再用流水冲洗去覆在表面的肥皂水,无菌水
洗 3 ~ 4 次。然后用棉球蘸 75%乙醇溶液擦洗榕
果表面,进行预先表面消毒[17]。再对榕果进行彻
底的表面杀菌消毒:75%乙醇溶液浸泡 1 min,用
无菌水冲洗 2 ~ 3 次,用 2. 5%次氯酸钠浸泡 4 ~
5 min,再用 75%乙醇溶液浸泡 1 min,无菌水冲
洗 2 ~ 3 次,晾干后水备用。
接着进行内生真菌的分离,在超净工作台上
用灭菌解剖刀剖开榕果,用灭菌解剖刀去除榕果
内壁,取榕果的果肉接种于 PDA 和查氏培养基上
平板上,每个组织块大小为 0. 5 cm × 0. 5 cm。每
个培养皿 (直径 90 mm)分离 4 ~ 5 块组织块,接
种完后用封口膜进行封口。用冲洗榕果的水均匀
地涂在培养基上面,并且封口保存培养,作为对
照,如果对照无真菌长出则认为榕果表面消毒彻
底。把培养组织块的培养皿和对照的培养皿置于
28 ℃ 恒温培养箱内培养 3 ~ 4 d 后,观察培养皿
中组织块切口处是否长出菌丝 (菌落) ,用无菌
解剖刀或者接种针挑取组织块周围菌落转接到
PDA和查氏平面培养基上进行多次纯化,并且对
992第 3 期 张建春,等:热带苹果榕雌雄隐头果内生真菌物种多样性及其对比研究
纯化的各个菌株进行记录,拍照,转接到试管中
进行编号,冷藏保存。
1. 4 菌株的鉴定
首先仔细观察记载菌落的形态、颜色等宏观特
征,比对研究记载鉴别特征;之后从纯化数天的菌
落上挑取菌丝并连同孢子制成玻片,置于光学显微
镜下观察菌丝的形态、孢子梗形态、孢子形态以及
孢子与营养体之间的着生方式,参照相关资料进行
鉴定[18 - 19],对不产孢菌落进行人工诱导产孢。对
诱导仍不产孢的菌落进行分子技术鉴定。
1. 4. 1 DNA提取方法
采用 CTAB法进行 DNA的提取[17,20]。
1. 4. 2 rDNA ITS区段的 PCR扩增
ITS区的扩增和测序采用 ITS4 和 ITS5,为真
菌通用引物。采用 PCR 仪扩增 ITS 基因时,循环
参数为:94 ℃预变性 5 min之后 94 ℃ 30 s→ 52 ℃
40 s→72 ℃ 60 s,72 ℃下延伸补齐 7 min,30 ~ 35
个循环,反应液总体积为 50 μL。扩增产物用 1%
的琼脂糖凝胶电泳,0. 5 × TBE 的电泳缓冲液,
GoldView (GV)染色后,紫外成像系统观察并
照相。[17,21 - 22]
经电泳检测后,将条带清晰的 PCR 产物进行
序列测定,采用引物 ITS4 和 ITS5 双向测定,序
列长度为 600 bp 左右[23],用 BioEdit 软件拼接成
完整的序列。然后将拼接好的序列片段输入美国
国立生物技术信息中心网 (NCBI)中,与 Gene-
bank 中已经登录的序列进行 Blast 比对,按相似
性的高低初步鉴定供试菌株 (表 1)。
表 1 苹果榕不同内生真菌的 Genbank
number和 Genbank ID
Tab. 1 The Genbank number and Genbank ID of
endophytic fungi in Ficus oligodon
菌珠 fungi Genbank number Genbank ID
Fusarium sp. EF488403. 1 134305005
Penicillium sp. HM366545. 1 306021758
Glomerella sp. EF488442. 1 134305045
Colletotrichum sp. GU066703. 1 283856821
Paecilomyces sp. hm242264. 1 300498390
Sporothrix sp. EU363038. 1 164665017
Lasiodiplodia sp. HM855219. 1 304334047
Aspergillus sp. HM535366. 1 312205539
Cephalosporium sp. AJ292405. 1 13160376
Trametes sp. DQ979682. 1 117573948
2 结果与分析
(1)苹果榕雄树小蜂侵入前共分离得到 123
株真菌,归属于 8 个属,其中镰刀菌属 (Fusari-
um) (48 株) ,青霉属 (Penicillium) (21 株) ,
小丛壳属 (Glomerella) (17 株) ,刺盘孢属
(Colletotrichum) (13 株) ,分别占分离真菌数的
39. 02%,17. 07%,13. 83 和 10. 57%。苹果榕雄
树小蜂侵入后共分离获得 138 株真菌,归属于 8
个属,其中 4 属为常见类群,它们是镰刀菌属
(Fusarium) (50 株) ,青霉属 (Penicillium) (27
株) ,小丛壳属 (Glomerella) (17 株) ,刺盘孢属
(Colletotrichum) (14 株) ,分别占分离真菌数的
36. 23%,19. 57%,12. 32 和 10. 14% (表 2)。
表 2 不同时期苹果榕雄树隐头果内内生真菌的比较
Tab. 2 Comparison of the endophytic fungi from the male
trees of F. oligodon at different stages
菌株
fungi
蜂侵前
数量
before invasion
所占比
例 /﹪
percentage
蜂侵后
数量
after invasion
所占比
例 /﹪
percentage
Fusarium sp. 48 39. 02 50 36. 23
Penicillium sp. 21 17. 07 27 19. 57
Glomerella sp. 17 13. 82 17 12. 32
Colletotrichum sp. 13 10. 57 14 10. 14
Paecilomyces sp. 8 6. 50 8 5. 80
Sporothrix sp. 7 5. 69 12 8. 70
Lasiodiplodia sp. 5 4. 07 5 3. 62
Aspergillus sp. 4 3. 25 5 3. 62
苹果榕雄树隐头果小蜂侵入前后内生真菌类
群均主要是镰刀菌属 (Fusarium sp)、青霉菌属
(Penicillium sp. )、小丛壳属 (Glomerella sp. )和
刺盘孢属 (Colletotrichum sp. ) ,所占比例均在
10%以上。小蜂侵入后青霉菌属 (Penicillium
sp. )、孢子丝菌属 (Sporothrix sp. )、和子囊菌纲
(Ascomycetes)比小蜂侵入前所占比例有所增加,
其他种类菌株所占比例变化较小。
(2)苹果榕雌树小蜂侵入前分离到 152 株真
菌,归属于 8 个属,其中镰刀菌属 (Fusarium)、
青霉菌属 (Penicillium)和小丛壳属 (Glomerella)
为优势菌,分别占总真菌总数量的 34. 87%,
17. 76%和 13. 16%。小蜂侵入后共分离到 152 株
真菌,归属于 9 个属,镰刀菌属 (Fusarium)、青
霉菌属 (Penicillium)和刺盘孢属 (Colletotri-
003 云南农业大学学报 第 26 卷
chum)真菌为优势种群,分别占总真菌总数量的
32. 24%,21. 71%和 13. 16% (表 3)。
表 3 不同时期苹果榕雌树隐头果内内生真菌的比较
Tab. 3 Comparison of the endophytic fungi from the female
trees of F. oligodon at different stages
菌株
fungi
蜂侵前
数量
before invasion
所占比
例 /﹪
percentage
蜂侵后
数量
after invasion
所占比
例 /﹪
percentage
Fusarium sp. 53 34. 87 49 32. 24
Penicillium sp. 27 17. 76 33 21. 71
Glomerella sp. 20 13. 16 18 11. 84
Colletotrichum sp. 18 11. 84 20 13. 16
Paecilomyces sp. 11 7. 24 14 9. 21
Lasiodiplodia sp. 9 5. 92 8 5. 26
Sporothrix sp. 7 4. 61 6 3. 95
Cephalosporium sp. 7 4. 61 3 1. 97
Trametes sp. 0 0. 00 1 0. 66
苹果榕雌树隐头果小蜂侵前后镰刀菌属和青
霉属种类总是占优势之外,稍有变化,小蜂侵入
前小丛壳属 (Glomerella sp. )居多,小蜂侵入后
刺盘孢属 (Colletotrichun sp. )居多;但是总体上,
镰刀菌属 (Fusarium sp. )、青霉菌属 (Penicilli-
um sp. )、小丛壳属 (Glomerella sp. )和刺盘孢属
(Colletotrichun sp. )依然是优势种类。小蜂侵入
后头孢霉属 (Cephalosporium sp. )所占比例下降
明显,并且分离得到一株形态和分子手段目前尚
无法鉴定的真菌。其他菌株变化不大。
2. 3 雄树和雌树分离到内生真菌的比较
对苹果榕雄树和雌树所分离获得内生真菌进
行分析,所得结果和单个的雄树或者雌树分析的
结果无明显差异,镰刀菌属 (Fusarium sp. )、青
霉菌属 (Penicillium sp. )、小丛壳属 (Glomerella
sp.)和刺盘孢属 (Colletotrichun sp. ) ,仍然为优
势种群。两者的差别在于:从雄树中分离到 9 株
子囊菌菌株,而雌树中没有分离得到;在雌树中
分离得到 10 株头孢霉属 (Cephalosporium sp. )菌
株和一株目前尚无法鉴定的菌株,而雄树中没有
获得 (表 4)。
3 讨论
在苹果榕隐头果内,共分离得到 565 株真菌,
经鉴定为 10 个属,表明榕树隐头果内生真菌具有
较丰富的物种多样性,其中镰刀菌属 (Fusarium
sp. )、青霉菌属 (Penicillium sp. )、小丛壳属
(Glomerella sp. )和刺盘孢属 (Colletotrichun sp. )
为优势菌群,且普遍存在于苹果榕隐头果内。此
外,Aspergillus sp. 只分布于雄果;Cephalosporium
sp. 和 Trametes sp. 仅在雌果中分离到。
表 4 苹果榕雄树和雌树内生真菌的比较
Tab. 4 Comparison of the endophytic fungi between the
male and female trees of F. oligodon
菌株
fungi
雄树 male 雌树 female
菌株数
umber
所占比
例 /﹪
percentage
菌株数
number
所占比
例 /﹪
percentage
Fusarium sp. 98 37. 55 102 33. 55
Penicillium sp. 48 18. 39 60 19. 74
Glomerella sp. 34 13. 03 38 12. 50
Colletotrichum sp. 27 10. 34 38 12. 50
Paecilomyces sp. 16 6. 13 25 8. 22
Sporothrix sp. 19 7. 28 13 4. 28
Lasiodiplodia sp. 10 3. 83 17 5. 59
Aspergillus sp. 9 3. 45 - -
Cephalosporium sp. - - 10 3. 29
Trametes sp. - - 1 0. 33
小蜂侵入前后雄树和雌树的真菌群落基本上
相同,所占比例有一定的变动,但变化不大,且
优势菌群的变化更小,说明榕小蜂的侵入对苹果
榕隐头果中内生真菌的群落影响不大,没有引起
内生真菌质的变化。可见在植物体内环境中,不
同的微生物相互作用,并建立一种平衡,在植物
体内形成一种相对稳定的真菌群落,其中一部分
属于优势种群,分离频率高,相对稳定;而另一
部分则属于稀有种群,当样本数量不够大的时候
有可能会遗漏部分分离频率小的稀有真菌[24 - 25]。
雄树和雌树分离得到的真菌群落基本相同,
表明在一定地理范围内,雌雄异株宿主在其各自
生长过程中,它的内生真菌群落的多样性是相对
不变的,基本稳定的[26]。
在小蜂侵入后的苹果榕雄果和雌果中分离得
到不同属的内生真菌,这可能是由于环境不同或
者进入榕果内小蜂的种类不同所致,因为进入榕
树雄果和雌果的小蜂种类不同。不同的小蜂身上
所带菌株可能不同,小蜂进入榕果后,携带真菌
在榕果内发育并在榕果内定植。
内生真菌在植物体内普遍存在,但其研究在
103第 3 期 张建春,等:热带苹果榕雌雄隐头果内生真菌物种多样性及其对比研究
近年来才相继开展,尚有许多真菌种类未被研究
报道,GenBank数据库中没有对应的基因序列被
收录,因此,随着研究的深入,必将会发现一些
新的真菌物种,为热带地区的真菌多样性提供基
础数据。
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203 云南农业大学学报 第 26 卷