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珊瑚菜内生真菌的分离鉴定与抑菌活性



全 文 : [收稿日期] 2015-03-20;2015-08-27修回
 [基金项目] 河北省教育厅资助科研项目“北沙参内生真菌多样性及抗菌活性研究”(2011108);廊坊师范学院重点学科项目“微生物学”
(2015001)
 [作者简介] 侯晓强(1979-),男,副教授,博士,从事药用植物菌根生物学研究。E-mail:xqhou1979@126.com
[文章编号]1001-3601(2015)09-0514-0157-04
珊瑚菜内生真菌的分离鉴定与抑菌活性
侯晓强1,2,明月梅1,乔 洁1,2,付亚娟1,2,刘 平1,贾 敏1
(1.廊坊师范学院,河北 廊坊065000;2.河北省高校食药用菌应用技术研发中心,河北 廊坊065000)
  [摘 要]为探明珊瑚菜内生真菌的抑菌活性,采用植物组织分离法和分子鉴定法对珊瑚菜内生真菌进
行分离和鉴定,以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色假丝酵母为指示菌株,研究其抑菌活性。结果表明:分离
得到珊瑚菜内生真菌68株,其中,22个菌株具有抑菌活性,占内生真菌总数的32.35%,分别对金黄色葡萄
球菌(17株)、大肠杆菌(6株)和白色假丝酵母菌(3株)具有抑制作用。经分子鉴定,此22株真菌分属5目7
科8属11种。珊瑚菜植物中存在多种抑菌活性内生真菌,为新型抑菌活性物质的发现奠定了基础。
[关键词]珊瑚菜;内生真菌;抑菌活性;真菌鉴定
[中图分类号]S567.23 [文献标识码]A
Isolation and Identification of Endophytic Fungi from Glehnia
litoralis and the Antimicrobial Activities
HOU Xiaoqiang1,2,MING Yuemei 1,QIAO Jie1,2,FU Yajuan1,2,LIU Ping1,JIA Min1
(1.Langfang Teachers University,Langfang,Hebei 065000;2.Edible and Medicinal Fungi Research and
Development Center of Hebei Universities,Langfang,Hebei 065000,China)
  Abstract:To explore the antimicrobial activities of endophytic fungi fromG.littoralis,the endophytic
fungi were isolated and identified from G.littoralis by plant tissue separation method and molecular
identification method.The antimicrobial activities were studied taking Escherichia coli,Staphylococcus
aureus and Candida albicans as indicator strains.Results:A total of 68endophytic fungi were isolated
fromG.littoralis.And 22strains(32.35%)of fungi with antimicrobial activity were attributed to five
genera,seven families,eight orders and eleven species.These fungi were of different antimicrobial
spectrum to S.aureus(17strains),E.coli(6strains)and C.albicans(3strains).This study laid the
foundation to find new antimicrobial metabolites.
Key words:Glehnia littoralis;endophytic fungi;antimicrobial activity;fungal identification
   珊瑚菜 (Glehnia littoralis Fr.Schmidt ex
Miq.)为伞形科植物,主要分布于山东、辽宁、河北、
江苏等地,生长于沿海沙地。其干燥根为传统中药
材北沙参,主要用于治疗肺热燥咳,劳嗽痰血,胃阴
不足,热病津伤,咽干口渴等病症[1]。由于珊瑚菜的
生境遭受破坏,野生资源十分稀少。1999年,珊瑚
菜被列为国家Ⅱ级重点保护野生植物[2]。近年来,
珊瑚菜引种、栽培技术日趋成熟,河北省安国市、山
东省莱阳市已成为北沙参药材的主产地。
植物在长期进化过程中与内生真菌形成共生关
系,内生真菌能够调控植物的生长发育,具有促生抗
逆等重要的生物学功能,并可以产生一些结构新颖、
具有抗菌活性的次生代谢产物[3]。内生真菌是继药
用植物之后又一新天然产物及抑菌活性物质的重要
来源,其中药用植物的内生真菌资源备受关注。毕
江涛等[4]研究发现,内生真菌在次生代谢过程中可
以产生与宿主相同或相似的生理活性物质。中药北
沙参含有香豆素类、聚炔类、糖苷和挥发油等化学成
分[5],还含有很强的抗革兰氏阳性细菌活性的聚炔
类成分Falcarindiol[6]。珊瑚菜内生真菌是否也具
备产生抑菌活性物质的能力,目前,有关珊瑚菜内生
真菌抑菌活性的研究尚未见报道,相关研究对于珊
瑚菜内生真菌资源的发掘具有重要意义。为此,笔
者于2011年采用组织分离法从药用植物珊瑚菜的
根、茎和叶中分离纯化内生真菌,并对其抑菌活性进
行研究,以期为珊瑚菜内生真菌资源的开发利用提
供依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
1.1.1 供试植物 珊瑚菜健康植株于2011年8
月采自河北省安国市,由廊坊师范学院侯晓强副教
授鉴定。大肠杆菌(Escherichia coli 1.797)、金黄
色葡萄球菌(Staphylococcus aureus 1.2465)和白色
假丝酵母菌(Candida albicans 2.3990)购自中国普
通微生物菌种保藏中心。
1.1.2 引物 ITS1:5’-TCCGTAGGTGAACCT-
GCGG-3’;ITS4:5’-TCCTCCGCTTATTGATAT-
GC-3’。
1.1.3 培养基 1)PDA培养基:马铃薯200g,葡
萄糖20g,琼脂15g,蒸馏水1 000mL,自然pH。
2)牛肉膏蛋白胨培养基:牛肉膏3g,蛋白胨10g,
 贵州农业科学 2015,43(9):157~160
 Guizhou Agricultural Sciences
氯化钠5g,琼脂15g,蒸馏水1 000mL,pH 7.0~
7.2。3)酵母培养基:葡萄糖10g,蛋白胨10g,酵
母提取物5g,琼脂15g,蒸馏水1 000mL,自然
pH。
1.2 内生真菌的分离
珊瑚菜内生真菌的分离采用植物组织分离
法[7]。随机选取健康的珊瑚菜根、茎和叶,用自来水
洗净,切成1cm左右小段。用70%乙醇浸泡30s,
无菌水冲洗1次,然后用0.1%的升汞溶液浸泡消
毒,根、茎、叶消毒时间分别为5min、3min、2min,
无菌水冲洗3次。无菌条件下,将材料剪成0.2~
0.4cm小段,置于PDA培养基上,25℃黑暗培养。
待植物材料长出真菌菌丝,挑取菌丝先端接种至
PDA培养基上,25℃黑暗培养6~7d,根据内生真
菌的菌落形态和显微形态特征,对内生真菌进行纯
化。
采用侵染率、分离率度量珊瑚菜样品中内生真
菌的丰度[8]。侵染率是样本中受内生真菌侵染的组
织块数占全部组织块数的百分率,能够反映出同一
植物的不同组织受内生真菌的侵染程度;分离率是
样本组织块中得到的菌株数占全部样本组织块数的
百分率,可以衡量植物组织中内生真菌的丰富程度
和每个组织块受多重侵染的频率。
1.3 抑菌试验
内生真菌接种于PDA培养基平板上,25℃黑
暗培养7d。大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别接种
至液体牛肉膏蛋白胨培养基,37℃、200r/min黑暗
培养24h。白色假丝酵母菌接种至液体酵母培养
基,25℃、160r/min黑暗培养48h。用生理盐水分
别对 各 指 示 菌 菌 液 进 行 稀 释,浓 度 为 107 ~
108个/mL。
采用改进的菌饼法[9]进行抑菌试验。分别取稀
释的指示菌菌液0.1mL均匀涂布在相应的固体培
养基平板上,大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别涂布
于牛肉膏蛋白胨培养基上,白色假丝酵母菌涂布于
酵母培养基上。用Φ5mm打孔器在内生真菌菌落
中央打孔,挑取菌饼放在指示菌平板上,菌饼培养基
的一面贴在指示菌培养基表面,每个指示菌平板放
5~6个不同的内生真菌菌饼。指示菌平板4℃放置
24h,待菌饼中的抑菌物质扩散后,分别置于相应的
培养条件下培养:大肠杆菌和金黄色葡萄球菌平板
37℃黑暗培养48h,白色假丝酵母菌平板25℃黑暗
培养48h,3次重复,分别测定抑菌圈直径。以抑菌
圈直径平均值作为抑菌活性强弱的指标:抑菌圈直
径<10mm,表明内生真菌抑菌活性弱;抑菌圈直径
介于10~15mm,表明抑菌活性中等;抑菌圈直
径>15mm,表明抑菌活性强。
1.4 抑菌活性内生真菌的鉴定
依据rDNA的内部转录间隔区(ITS)序列对抑
菌活性内生真菌进行分子鉴定。内生真菌基因组
DNA采用柱式真菌基因组DNA抽提试剂盒(上海
生工)提取,用引物ITS1、ITS4扩增rDNA ITS全
序列[10]。PCR反应体系50μL:2×PCR Master(上
海生工)25μL,10μmol/L上下游引物各2μL,
5μg/mL DNA模板1μL,ddH2O 20μL。PCR热
循环程序:94℃预变性4min,进入循环,94℃变性
30s,55℃复性30s,72℃延伸1min,共35个循环,
72℃延伸10min。PCR产物送上海生工生物工程
有限公司测序。将不同真菌的ITS序列在 Gen-
Bank中进行BLAST分析,寻找与查询序列相似性
≥95%的rDNA ITS序列[11],用ClustalX 2.0.11
软件[12]进行全序列比对,用 MEGA 5.0软件[13]进
行聚类分析,构建最大邻接树,获得与待测菌株聚在
同一分支且相似性最大的已知真菌,根据序列相似
性原则[14],进行菌种的鉴定。若相似性≥99%,可
鉴定到种;相似性为95%~99%,可鉴定到属。
2 结果与分析
2.1 珊瑚菜内生真菌的分离
从表1可见,在127个珊瑚菜样品组织块中有
51块受到内生真菌的侵染,从中共分离到内生真菌
68株,分离率为53.54%。其中,根的内生真菌侵染
率为14.04%,分离出内生真菌9株,分离率为
15.79%;茎的内生真菌侵染率为33.33%,分离出
内生真菌12株,分离率为47.22%;叶的内生真菌
侵染率为91.18%,分离出内生真菌42株,分离率
为123.53%。表明,珊瑚菜植物组织内存在丰富的
内生真菌,以叶片中分布最多,茎次之,根最少。
表1 珊瑚菜不同植物组织内生真菌的侵染率和分离率
Table 1 Colonization rate and isolation rate of endophytic fungi fromG.littoralis
取样部位
Sampling part
组织块数/块
Tissue number
长菌块数/块
Tissue of fungal colonization
菌株数/株
Strain quantity
侵染率/%
Colonization rate
分离率/%
Isolation rate
根 Root  57  8  9  14.04  15.79
茎Stem  36  12  17  33.33  47.22
叶Leaf  34  31  42  91.18  123.53
合计Sum  127  51  68  40.16  53.54
2.2 内生真菌的抑菌活性
从表2可见,珊瑚菜内生真菌中有22株真菌至
少对1种指示菌具有抑菌活性,占内生真菌总数的
32.35%。其中,从根中得到4株具有抑菌活性的内
生真菌,占内生真菌总数的5.88%;从茎中得到5
株,占内生真菌总数的7.35%;从叶中得到11株,
占内生真菌总数的16.18%。
有17株真菌对金黄色葡萄球菌有不同程度的
抑制作用,菌株01-S-2、01-S-13、01-L-13和01-L-35
的抑菌活性较强;有6株真菌对大肠杆菌有抑制作
用,分别为菌株01-R-3、01-S-10、01-L-2、01-L-3、01-
L-12和01-L-31;有3株真菌对白色假丝酵母菌有
抑制作用,菌株01-S-4和01-L-3的抑制作用高于菌
株01-S-16。内生真菌菌株01-R-3和01-L-31同时
·851·
                                        贵 州 农 业 科 学
                                   Guizhou Agricultural Sciences
表2 珊瑚菜不同菌株内生真菌对3株供试菌株的抑菌效果
Table 2 Antimicrobial effects of endophytic fungi fromG.littoralis on three test strains
内生真菌
Endophytic fungi
供试菌株
Test strains
金黄色葡
萄球菌
大肠杆菌 白色假丝
酵母菌
内生真菌
Endophytic fungi
供试菌株
Test strains
金黄色葡
萄球菌
大肠杆菌 白色假丝
酵母菌
01-R-1 + - - 01-L-2 - + -
01-R-2 + - - 01-L-3 - + ++
01-R-3 + + - 01-L-9 ++ - -
01-R-5 + - - 01-L-12 - + -
01-S-2 +++ - - 01-L-13 +++ - -
01-S-4 - - ++ 01-L-17 + - -
01-S-6 ++ - - 01-L-20 + - -
01-S-10 - + - 01-L-24 ++ - -
01-S-13 +++ - - 01-L-25 ++ - -
01-S-14 ++ - - 01-L-31 + + -
01-S-16 + - + 01-L-35 +++ - -
 注:-,无明显抑菌作用;+,5mm<Ф(抑菌圈直径)<10mm;++,10mm<Ф<15mm;+++,Ф>15mm。
 Note:-,Without antimicrobial effects;+,5mm<Ф(Average diameter of the antibiotic circles)<10mm;++,10mm<Ф<15mm;+++,
Ф>15mm.
表3 珊瑚菜抑菌活性内生真菌ITS序列的GenBank比对
Table 3 Endophytic fungi and their closest relatives from GenBank
菌株 
Strains 
GenBank比对(ITS序列)
Blast in GenBank(ITS sequence)
Closest BLAST match  Accession No. Identity/%
01-R-1  Lophodermium conigenum  AB470864  100
01-R-2  Coniothyrium fuckelii  AB665314  100
01-R-3  Cladosporium cladosporioides  KM265457  100
01-R-5  Stemphylium lycopersici  JX845139  99
01-S-2  Alternariasp. KM051394  100
01-S-4  Mucor sp. JN315019  99
01-S-6  Alternaria brassicae  KJ728680  100
01-S-10  Alternaria astragali  FJ379591  100
01-S-13  Alternaria arborescens  KM246236  100
01-S-14  Alternariasp KM215646  100
01-S-16  Phomasp. HQ832812  99
01-L-2  Alternaria alternata  KF841548  99
01-L-3  Colletotrichum trifolii  AF451909  100
01-L-9  Alternaria porri  JF422727  100
01-L-12  Alternaria tenuissima  KF280474  100
01-L-13  Alternaria alternata  KJ716876  100
01-L-17  Stemphyliumsp. KF313117  99
01-L-20  Alternariasp KJ935028  100
01-L-24  Alternaria tenuissima  KJ082100  100
01-L-25  Alternaria alternata  JX081261  100
01-L-31  Alternariasp. KF887145  100
01-L-35  Alternaria brassicae  JX290140  100
对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抑菌活性,菌株
01-S-16同时对金黄色葡萄球菌和白色假丝酵母菌
有抑菌活性,菌株01-L-3同时对大肠杆菌和白色假
丝酵母菌有抑菌活性。
2.3 抑菌活性内生真菌的鉴定
从表3可见,共有22株抑菌活性内生真菌与匹
配菌株相似性≥99%,其中,菌株01-R-1、01-R-2、
01-R-3、01-R-5、01-S-6、01-S-10、01-S-13、01-L-2、
01-L-3、01-L-9、01-L-12、01-L-13、01-L-24和01-L-
25、01-L-35等15株内生真菌的分类地位与匹配菌
株一致,可鉴定到种;菌株01-S-2、01-S-4、01-S-14、
01-S-16、01-L-17、01-L-20和01-L-31等7株内生真
菌的匹配菌株只鉴定到属,因此,这7株内生真菌只
能鉴定到属。22株抑菌活性内生真菌归属于5个
目7个科8个属11个种,其中,交链孢属(Alterna-
ria)真菌为优势菌群,包括菌株01-S-2、01-S-6、01-
S-10、01-S-13、01-S-14、01-L-2、01-L-9、01-L-12、01-
L-13、01-L-20、01-L-24、01-L-25、01-L-31和01-L-35
等,占抑菌活性菌株的63.64%,占内生真菌总数的
20.59%。
从表2和表3可知,归属于同一个种的不同菌
株的抑菌谱及抑菌作用存在差异,可能是内生真菌
种下亚种的分化或株系间存在的差异,从而导致次
生代谢产物种类及产量的不同。Mapperson等[15]
在内生真菌Preussia isomera的抑菌活性研究中发
现,不同菌株的抑菌谱及抑菌作用存在差异。
3 结论与讨论
研究从珊瑚菜植株中共分离到内生真菌68株,
分离率为53.54%,其中具有抑菌活性的22株内生
真菌,经分类鉴定归属于5个目7个科8个属11个
种。在抑菌活性菌株中,交链孢属真菌为优势菌群,
·951·
 侯晓强 等 珊瑚菜内生真菌的分离鉴定与抑菌活性
 HOU Xiaoqiang et al Isolation and Identification of Endophytic Fungi fromGlehnia littoralis and the Antimicrobial Activities
占抑菌活性菌株的63.64%,占内生真菌总数的
20.59%。此8个属的真菌中,交链孢属真菌是常见
的植物内生真菌,能够产生多种抑菌活性物质,如,
萘骈-γ-吡酮(Naphtho-γ-pyrone)类衍生物[16]、Alt-
enusin[17]、三萜皂苷[18]等。Colletotrichum属、Cla-
dosporium属、Stemphylium 属和Phoma属的内生
真菌也可以产生抑菌活性物质,如C.gloeospori-
oides可以产生 Coletotric acid[19],Cladosporium
sp.可以产生吡啶生物碱 Aspernigrin[20]和Brefel-
din A[21],Stemphyliumsp.可以产生α吡喃酮衍生
物Infectopyrones A、B[22],P.lingam中可分离到
Phomenoic acid和Phomenolactone[23]。另外,Lo-
phodermium、Coniothyrium 和Mucor等3个属的
内生真菌虽未见有关其抑菌活性化合物的报道,但
其菌丝体或发酵液粗提物具有抑菌活性。如L.
caulium具有抑制大肠杆菌的作用[21],C.carteri具
有抑制白色假丝酵母的活性[24],Mucor sp.可以抑
制金黄色葡萄球菌[25]。由此推测,珊瑚菜抑菌活性
内生真菌具有合成多种抑菌活性化合物的潜力,是
产生上述化合物还是产生其他类型的抑菌活性物
质?今后的研究将着重分离抗菌活性内生真菌的次
生代谢产物,进一步明确抑菌化合物的结构和特性。
这对于从药用植物珊瑚菜内生真菌中发现新型抗菌
素具有重要意义。
[参 考 文 献]
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(责任编辑:王 海)
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