全 文 :第 4 期
收稿日期:2012-06-25
基金项目:江西省自然科学基金项目(2008GZN0045)
作者简介:甘金莲(1964-),女,江西九江人, 副教授,主要从事微生物资源及生态学的研究工作;通讯作者,陈 晔(1966-),男,教授,
主要从事真菌资源的研究,(电话)13517929382(电子信箱)chenyejjtc@126.com。
第 52 卷第 4期
2013 年 2 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol. 52 No.4
Feb.,2013
植物内生真菌(Endophytic fungi)是指那些经
过长期协同进化,其生活史的一定阶段或全部阶段
生活于健康植物组织内,而且不会引起宿主产生可
见病症的真菌。 植物内生真菌与宿主植物在长期的
生态系统演化过程中形成了互惠共生关系,内生真
菌能产生与宿主相同或相似的生物活性物质,既具
有促进植物生长、增强抗病能力、提高抗逆性等作
用,又具有医学上抗肿瘤、抗微生物等对人类有利
的生物功效,因而在人们的生产与生活中具有重要
的应用价值。
海金沙[Lygodium japonicum(Thunb.)Sw.]系海
金沙科(Lygodiaceae)海金沙属(Lygodium Sw.)多年
生蕨类植物,主产于广东、江苏、浙江、湖南、湖北、
四川、陕西、甘肃等省[1]。 海金沙多生于阴湿山坡灌
丛中或路边林缘旁,以全草或者干燥成熟的孢子入
药,味甘淡,性寒,有清热解毒、通淋止痛、利胆消肿
的功效,为治疗泌尿系统感染、尿路结石、肾炎水
肿、感冒发热、肠炎,痢疾、癌症等疾病的常用中草
药 [2-5]。 海金沙的化学成分主要有海金沙素、反式-
对-香豆酸、咖啡酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、十六碳
烯酸,亦含脂肪油、氨基酸、黄酮、多糖等物质 [6-13],
因此海金沙植物资源的开发利用备受关注。 但目前
有关海金沙内生真菌的研究鲜见,而且由于对海金
沙自然资源的不合理开发所造成的资源匮乏和环
境破坏已成为亟待解决的问题。 试验通过对海金沙
内生真菌多样性的研究,旨在寻找替代海金沙的新
药源,为采用微生物发酵技术生产具有抗肿瘤活性
的有效成分物质提供理论依据,以减少对自然资源
的直接利用,并为药用蕨类植物资源的野生保护和
合理利用提供理论依据。
海金沙内生真菌多样性的研究
甘金莲,彭 琴,詹寿发,樊有赋,陈 晔
(九江学院生命科学学院,江西 九江 332000)
摘要:试验从海金沙的根、茎、叶器官中分离获得了内生真菌 17 株,鉴定出 16 株,另外 1 株因不产孢子
而未被鉴定出,分别属于 3 个纲 4 个目 5 个科 8 个属。 在鉴定的 8 属内生真菌中,以青霉属为优势属,占
总株数的 23.5%,其次是顶枝孢属和链格孢属,各占总株数的 17.6%。 表明海金沙不同部位、不同季节内
生真菌的数量、分布、种群及其组成存在差异,体现了内生真菌生态分布的多样性。
关键词:海金沙;内生真菌;多样性
中图分类号:Q949.36+7.2;Q948.12+2.3;Q346+.5 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)04-0865-03
Study on the Diversity of Endophytic Fungi of Lygodium japonicum
GAN Jin-lian,PENG Qin,ZHAN Shou-fa,FAN You-fu,CHEN Ye
(College of Life Science, Jiujiang University, Jiujiang 332000,Jiangxi,China)
Abstract: 17 strains of endophytic fungi were firstly isolated from root, stem and leaf tissues of Lygodium japonicum
(Thunb.) Sw., of which 16 strains were identified belonging to 8 genera, 5 families, 4 orders, 3 classes; and one strain
had not been identified owing to lack of spores. Among the 8 genera of identified endophytic fungi, Penicillium Link ex Fr.
was the dominant genera, accounting for 23.5% of the total number; the second were Acremonium Link and Alternaria Nees
ex Fr., each of which was comprised 17.6% of the total number. Quantity, distribution, and population constitution of endo-
phytic fungi in L. japonicum varied in different tissues of the plants collected in different seasons, which reflected the eco-
logical diversity of endophytic fungi in L. japonicum.
Key words: Lygodium japonicum (Thunb.) Sw.; endophytic fungi; diversity
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2013.04.055
湖 北 农 业 科 学 2013 年
表 1 海金沙内生真菌种群多样性
纲
半知菌纲(Deuteromycetes)
子囊菌纲(Ascomycetes)
核菌纲(Pyrenomycetes)
目
丛梗孢目(Moniliales)
酵母目(Saccharomycetales)
座囊菌目(Dotludeales)
球壳菌目(Sphaeriales)
科
丛梗孢科(Moniliaceae)
暗梗孢科(Dematiaceae)
掷孢酵母科(Sporobolomycetaceae)
座囊菌科(Dothideaceae)
球壳孢科(Sphaeropsidaceae)
属
青霉属(Penicillium Link ex Fr.)
顶枝孢属(Acremonium Link)
枝孢霉属(Cladosporium sp.)
镰孢菌属(Fusarium Link ex Fr.)
链格孢属(Alternaria Nees ex Fr.)
掷孢酵母属(Sporobolomyces sp.)
球座菌属(Guignardia sp.)
顶囊壳属(Gaeumannomyces Arx et Oliver)
不产孢种类
菌株数//株
4
3
1
1
3
2
1
1
1
分离频率//%
23.5
17.6
5.9
5.9
17.6
11.8
5.9
5.9
5.9
1 材料与方法
1.1 材料
分离内生真菌所用的植物材料为凤尾蕨海金
沙植株的根、茎和叶,采自江西省九江市南湖公园。
分离培养基为 WA-抗生素培养基:琼脂 20 g、氨苄
青霉素 200 mg、链霉素 200 mg、去离子水 1 000 mL;
纯化培养基为改良的马铃薯蔗糖琼脂培养基
(PDA):马铃薯 200 g、葡萄糖 20 g、琼脂 20 g、10%
海金沙叶水浸提液 100 mL 加去离子水定容至
1 000 mL,自然 pH(使用前在培养基中加 80 U / mL
庆大霉素 1 mL); 促孢培养基:KH2PO4 1.0 g、KNO3
1.0 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、KCl 0.5 g、淀粉 0.2 g、葡萄
糖 0.2 g、 蔗糖 0.2 g、 琼脂 20.0 g、 去离子水 1 000
mL,自然 pH。
1.2 海金沙内生真菌的分离鉴定
1.2.1 内生真菌的分离培养 取新鲜的海金沙根、
茎和叶,用自来水反复冲洗干净,在超净工作台上
切成 1 cm 长的小段,然后进行表面消毒,具体操作
流程是:无菌水→0.01%升汞(5 s)→无菌水→无菌
水→70%乙醇(5 s)→无菌水→无菌水→无菌水,然
后用无菌解剖刀剥取各器官的韧皮部,切成 0.5 cm×
0.5 cm 大小的小片段。 用无菌镊子将已经消毒的植
物体放在 PDA 平板上 (平板在使用前要加庆大霉
素,用量同前,并均匀推平),然后置于 25 ℃恒温培
养箱中培养,3~5 d 后即可看见从植物体周围长出
的菌丝。 为了检查表面消毒是否彻底,另外做对照
处理;将上述同样条件下处理过的材料不作切割直
接种植于 PDA平板上, 置于相同的条件下培养,以
样品周围是否有菌丝生长来判断分离菌是否能确
定为内生真菌。
1.2.2 内生真菌的分离与纯化 观察从植物体上
长出的菌落, 挑取不同的菌落在新的平板上培养,
反复多次直至得到纯种菌落,然后转入 PDA 斜面培
养基上(试管),再在 28 ℃条件下纯化培养,4 ℃冰
箱里保藏备用。
1.2.3 内生真菌的鉴定 观察纯化好的单菌落真
菌,记录其编号及来源并拍照。 从纯化培养数日的
菌落上挑取菌丝并连同分生孢子制成装片,置于光
学显微镜下观察真菌特征(菌丝、有性或无性孢子、
孢子的着生状态等形态特征)。 查阅有关真菌分类
文献资料 [14-16],确认所分离获得的内生真菌的分类
地位。
2 结果与分析
2.1 海金沙内生真菌种群多样性
从海金沙的根、茎、叶组织中共分离获得内生
真菌 17 株,鉴定出 16 株,另外 1 株因不产孢而未
被鉴定出, 分别属于 3 个纲 4 个目 5 个科 8 个属。
在鉴定的 8 属内生真菌中, 以青霉属(Penicillium
Link,Fr.)为优势属,占总株数的 23.5%,其次是顶枝
孢属 (Acremonium Link) 和链格孢属 (Alternaria
Nees ex Fr.),各占总株数的 17.6%。 这些真菌多数
属于半知菌纲,少数属于子囊菌纲和核菌纲,表明
海金沙内生真菌的分布存在生态分布的种群多样
性,具体见表 1。
2.2 不同季节对海金沙内生真菌分布的影响
由于季节更替,造成外在环境因素与海金沙体
内微生态环境发生变化,使得植物的内生真菌生长
条件也随之发生改变,因而导致培养出来的菌株出
现一定的差异。 具体情况见表 2。 从表 2可以看出,
春夏季节培养出来的菌株数量要比秋冬季节的多。
由于九江地区夏季比较潮湿,而海金沙正是在潮湿
的环境下生长发育比较好,并且这种潮湿环境比较
适合内生真菌的生长,其中主要是以青霉属、枝孢
霉属为优势属;而秋冬季的湿度与温度都比春夏季
低,对内生真菌的生长有所抑制,所以相比较春夏
季节真菌的数量较少, 但其中的优势属仍是青霉
属,另一个优势属是顶枝孢属。 这个结果说明海金
沙内生真菌的分布存在季节差异,其内生真菌的生
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第 4 期
态分布与季节有关。
2.3 不同植物器官对海金沙内生真菌分布的影响
海金沙的根、茎、叶等不同器官上发生的内生
真菌在种群分布和优势种群以及各种属出现频率
的差异比较结果见表 3。从表 3可见,海金沙不同器
官分离出的内生真菌频率高低顺序为茎、根、叶,表
明植株各器官韧皮部所占比例大的部位内生真菌
数量较多,而木质部所占比例大的部位次之,从叶
脉里分离获得的内生真菌数量最少,说明内生真菌
在海金沙不同器官上的分布是不同的。
3 讨论
海金沙根、茎、叶等不同器官上的内生真菌在
数量、 种群分布和优势种群方面都存在较大的差
异,说明海金沙内生真菌存在数量和种群多样性的
特点。 同种植物不同部位内生真菌种类产生差异的
原因可能是由于不同部位的微环境如通气状况、酶
构成和其他化学成分存在差异造成的,因而适合不
同内生真菌类群的侵入和定殖。
从植物中寻找抗菌、抗肿瘤的天然活性物质是
长期以来新型药物研究的重要内容和可行途径,现
在人类已成功地从红豆杉属(Taxus L.)植物中分离
出了内生真菌,并将之开发为生产抗癌新药的生物
来源[17];目前已报道的植物内生真菌的次生代谢产
物涉及到抗菌、杀虫、促进植物生长等多个方面 [18]。
在海金沙植物内生真菌中,某些属种真菌具有潜在
的应用价值,如自然界的广布类群青霉属等。 而关
于海金沙其他内生真菌的潜在应用价值,还有待进
一步研究。
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表 2 海金沙不同季节分离出的内生真菌菌种鉴定结果
属
青霉属
顶枝孢属
镰孢菌属
掷孢酵母属
枝孢霉属
球座菌属
链格孢属
顶囊壳属
不产孢种类
总计
菌株数//株
2
2
0
0
1
1
0
1
1
8
分离频率//%
25.0
25.0
0
0
12.5
12.5
0
12.5
12.5
100
菌株数//株
3
2
0
1
3
0
0
1
1
11
秋冬季 春夏季
分离频率//%
27.3
18.1
0
9.1
27.3
0
0
9.1
9.1
100
表 3 海金沙内生真菌在不同部位的分布情况
属
青霉属
顶枝孢属
镰孢菌属
掷孢酵母属
枝孢霉属
球座菌属
链格孢属
顶囊壳属
不产孢种类
叶
+
-
+
-
+
+
-
-
+
茎
+
+
+
+
+
+
+
+
+
根
+
+
+
-
+
+
+
-
+
注:“+”表示有分布,“-”表示没有分布。
(责任编辑 王 珞)
甘金莲等:海金沙内生真菌多样性的研究 867