全 文 :吴亚腾,吴曼莉,柳志强,等. 大叶山楝拮抗内生真菌 DYSJ3 的鉴定及抑菌活性产物分析[J]. 江苏农业科学,2016,44(5):181 - 184.
doi:10. 15889 / j. issn. 1002 - 1302. 2016. 05. 050
大叶山楝拮抗内生真菌 DYSJ3 的鉴定
及抑菌活性产物分析
吴亚腾,吴曼莉,柳志强,李晓宇
(海南大学环境与植物保护学院,海南海口 570228)
摘要:从大叶山楝体内分离得到 1 株内生真菌 DYSJ3,发现其对香蕉炭疽病菌、橡胶炭疽病菌、香蕉枯萎病菌和芒
果炭疽病菌具有较强的拮抗作用,皿内抑制率分别为 61. 9%、57. 9%、55. 3%和 65. 9%。通过形态学观察结合 ITS 序
列分析,初步将菌株 DYSJ3 鉴定为杂色曲霉(Aspergillus versicolor)。对菌株 DYSJ3 产生的抑菌活性物质进行了初步分
析,发现菌株 DYSJ3 的抑菌活性物质集中于菌丝体中,其菌丝体乙酸乙酯浸提物对多种植物病原真菌具有较强的抑
菌活性,且热稳定性较好,100 μg /mL 浸提物对香蕉炭疽病菌及苹果轮纹病菌具有明显抑制活性,抑制率分别为
72. 7% 和 62. 0%。当浓度为 1 000 μg /mL时,浸提物对香蕉炭疽病菌、苹果轮纹病菌、黄瓜枯萎病菌、橡胶炭疽病菌、
小麦赤霉病菌的抑制率均大于 90%。
关键词:大叶山楝;内生真菌;杂色曲霉;抑菌活性
中图分类号:S182 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2016)05 - 0181 - 03
收稿日期:2015 - 10 - 30
基金项目:国家自然科学基金(编号:31160377)。
作者简介:吴亚腾(1990—),男,安徽合肥人,硕士研究生,主要从事
微生物天然产物研究。E - mail:18976092621@ 163. com。
通信作者:李晓宇,博士,副教授,主要从事微生物学研究。Tel:
(0898)66192915;E - mail:hdlixiaoyu@ 126. com。
大叶山楝(Aphanamixis grandifolia)为楝科(Meliaceae)山
楝属(Aphanamixis)植物,主要分布于广东、广西、云南、海南
等低海拔至中海拔山地沟谷密林或疏林地区,是一种传统的
中药。《新华本草纲要》记载大叶山楝的根及叶具有祛风除
湿、舒筋活络及通痹等功效,为祛风止痛药。据文献报道,大
叶山楝中主要含有倍半萜、二萜、三萜等萜类成分和甾体等,
具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤等活性[1 - 3]。Zeng 等从大叶山楝
中分离到四环三萜、倍半萜、木脂素、苯丙素、二肽类等化合
物,并选出多个具有肿瘤细胞抑制活性的单体化合物[4];黄
淼等从大叶山楝根分离得到 9 个化合物,发现多个化合物对
慢性髓原白血病细胞 K562 和人胃癌细胞 SGC - 7901 有生长
抑制活性[5]。然而,目前关于大叶山楝内生真菌的研究鲜有
报道。本研究从大叶山楝体内分离出 1 株内生真菌 DYSJ3,
发现其对多种植物病原菌具有较好的拮抗活性,通过形态观
察结合 ITS序列分析对该菌株进行鉴定,并对其产生的抗菌
活性物质进行初步分析。
1 材料与方法
1. 1 菌株
内生真菌 DYSJ3从大叶山楝中经组织表面消毒分离获得。
供试真菌:香蕉枯萎病菌 (Fusarium oxysporum sp.
cubense)、黄 瓜 枯 萎 病 菌 (Fusarium oxysporum sp.
cucumerinum)、小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)、香蕉炭
疽病菌(Colletotrichum musae)、橡胶炭疽病菌(Colletotrichum
gloeosporioides)、芒果炭疽病菌 (Colletotrichum gloeospori-
oides)、苹果轮纹病菌(Botryosphaeria berengriana sp. piricola)
由海南大学环境与植物保护学院提供。
1. 2 培养基
PDA 培 养 基:马 铃 薯 200 g,葡 萄 糖 20 g,蒸 馏
水 1 000 mL。
LB培养基:胰蛋白胨 10 g,酵母提取物 5 g,氯化钠 10 g,
蒸馏水 1 000 mL。
CM培养基:胰化蛋白胨 6 g,酵母提取物 6 g,蔗糖 10 g,
蒸馏水 1 000 mL。
1. 3 菌种活化及平板拮抗试验
将内生真菌 DYSJ3 及植物病原真菌接种于 PDA平板上,
28 ℃培养 5 ~ 7 d活化待用。用 5 mm 打孔器在培养 5 ~ 7 d
的供试内生真菌、病原真菌平板的菌落边缘取菌饼,将病原真
菌置于 PDA平板中央,菌株 DYSJ3 置于平板边缘,以只接种
病原真菌的 PDA平板为对照,每个处理 3 个重复,28 ℃培养
5 ~ 7 d,测量菌落半径(mm),计算抑菌率。抑菌率 =(对照组
菌落半径 -处理组菌落半径)/对照组菌落半径 × 100%。
1. 4 菌株 DYSJ3 鉴定
将菌株 DYSJ3 接种于 PDA培养基上,28 ℃培养 3 ~ 7 d,
从第 3 天开始每天挑取少量菌丝于载玻片上,在显微镜下观
察气生菌丝、分生孢子等,拍照并描述特征。
菌株基因组 DNA提取采用 CTAB 法[6],利用 ITS 通用引
物(ITS 1:5 - TCCGTAGGTGAACCTGCGG - 3,ITS 4:
5 - TCCTCCGCTTATTGATATGC - 3)进行 PCR 扩增。PCR
反应体系为:10 × buffer 2. 5 μL,Taq酶 0. 25 μL,dNTPs 2 μL,
ITS 1 0. 5 μL,ITS 4 0. 5 μL,dH2O 18. 25 μL,模板 1 μL,总体
积 25 μL。PCR反应条件为:95 ℃预变性 5 min;95 ℃变性
30 s,60 ℃退火 30 s,72 ℃ 延伸 1 min,30 个循环;72 ℃延伸
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30 min。将所得产物用纯化试剂盒回收,连接到 pMD18 - T
Vector,由上海英骏生物技术有限公司进行序列测定,将所测
序列在 GenBank 中(http:/ /www. ncbi. nlm. nih. gov)进行
Blast 分析。用 Clustal X (1. 83)软件进行多序列比对
(Multiple alignments),利用 MEGA 5. 0 软件以邻近相接法
(Neighbor - joining,NJ)构建系统进化树。
1. 5 菌株 DYSJ3 粗提物的制备及活性测定
菌株 DYSJ3 活化后,接种于 5 L 的 PDA 液体培养基中,
28 ℃、180 r /min振荡培养 7 d,室温避光静置 21 d。将菌丝体
和发酵液用 8 层纱布过滤分离,充分洗净菌丝体。发酵液浓
缩为浸膏后备用。菌丝体用 95%乙醇浸泡后超声破碎 1 h,
再用 8 层纱布过滤获得乙醇浸出液,浓缩为浸膏后备用。
配制香蕉炭疽菌的孢子悬浮液(1 × 107 CFU /mL),混入
PDA 平板中,制备带菌平板。将获得的发酵液及菌丝体浸膏
用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、甲醇进行浸提,获得各溶剂层浸
膏,丙酮溶解,利用牛津杯法检测其拮抗活性[7]。
1. 6 菌株 DYSJ3 粗提物热稳定性及抗菌谱测定
热稳定性试验:使用香蕉炭疽病菌制备带菌平板,将
DYSJ3 粗提物置于 120 ℃处理 1 h,利用牛津杯法检测其
活性。
抗菌谱测定:将 DYSJ3 菌丝体乙酸乙酯粗提物用丙酮完
全溶解后混入 PDA 培养基,制成浓度分别为 100、500、
1 000 μg /mL 的平板,以加丙酮 PDA 平板为对照组。用直径
5 mm打孔器在供试病原菌菌落边缘取菌饼接于平板中央,每
处理 3 个重复,28 ℃培养 3 ~ 7 d,十字交叉法测量所有处理
菌落生长直径(mm),按如下公式计算菌丝生长抑制率[8]:
菌丝生长抑制率 =[(对照菌落直径 - 5)-(处理菌落直
径 - 5)]/(对照菌落直径 - 5)× 100%。
2 结果与分析
2. 1 菌株 DYSJ3 皿内拮抗活性
利用对峙生长法测试了菌株 DYSJ3 对 4 种植物病原真
菌的皿内拮抗活性,结果见表 1、图 1,内生真菌 DYSJ3 对香蕉
炭疽病菌、橡胶炭疽病菌、香蕉枯萎病菌和芒果炭疽病菌具有
明显的拮抗作用,皿内抑制率均大于 50%。
表 1 菌株 DYSJ3 对 4 种植物病原真菌的皿内抑制率
供试病原真菌 抑菌率(%)
香蕉炭疽病菌 61. 9
橡胶炭疽病菌 57. 9
香蕉枯萎病菌 55. 3
芒果炭疽病菌 65. 9
2. 2 菌株 DYSJ3 鉴定
菌株 DYSJ3 在 PDA 培养基上生长缓慢,培养 14 d 直径
3 ~ 6 cm,菌落呈不规则圆形、紧密,培养基正面颜色有数环,
从青绿到红绿,背面颜色有青黄、红褐色等。分生孢子头的顶
囊近球形,顶囊着生小梗,小梗有单层、双层、单双层同时生在
1 个顶囊上,顶端有链形孢子、近球形孢子,无色(图 2)。
对菌株 DYSJ3 的 ITS序列进行 PCR扩增,测序得到 598 bp
的碱基序列。将得到的 ITS序列进行 Blast 分析,发现其与杂
色曲霉的亲缘关系最近,相似度达到 100%。选取多株曲霉
属菌株与 DYSJ3 的 ITS 序列,利用 MEGA 5. 0 构建系统发育
树(图 3),DYSJ3 在系统进化树中与 Aspergillus versicolor在同
一分支上,结合形态学特征初步将 DYSJ3 鉴定为杂色曲霉
(Aspergillus versicolor)。
2. 3 菌株 DYSJ3 粗提物制备及活性分析
利用牛津杯法测试了菌株 DYSJ3 发酵液及菌丝体粗提
物对香蕉炭疽病菌的拮抗作用,结果发现 DYSJ3 发酵液粗提
物对病原菌无拮抗作用,菌丝体乙酸乙酯浸提物具有明显的
拮抗活性(图 4 - A)。由此可见,菌株 DYSJ3 的抑菌活性物
质集中于菌丝体中。将菌丝体乙酸乙酯浸提物置于 120 ℃处
理 1 h后测试拮抗活性,抑菌圈与对照组相比无显著变化(图
4 - B),可见菌株 DYSJ3 产生的抑菌活性物质具有较好的热
稳定性。
将菌株 DYSJ3 菌丝体乙酸乙酯浸提物配制成不同浓度
(100、500、1 000 μg /mL),测试了其对 6 种植物病原菌的拮抗
活性,结果见表 2、图 5。菌丝体乙酸乙酯浸提物在
1 000 μg /mL 浓度时对香蕉炭疽病菌、苹果轮纹病菌、黄瓜枯
萎病菌、橡胶炭疽病菌、小麦赤霉病菌抑制率均大于 90%,对
香蕉炭疽病菌及苹果轮纹病菌菌丝抑制明显,500 μg /mL 浓
度下抑制率分别达到 93. 5%和 87. 3%。
3 讨论
从微生物次生代谢产物中筛选抗生素是新药开发的一个
重要途径,随着近年来对新型抗生素需求的增加,植物内生菌
次生代谢产物的研究受到了广泛的关注。药用植物内生真菌
多样性十分丰富,由于特殊的生存环境,药物植物内生真菌在
生长和代谢过程中可以产生各种具有特殊化学结构类型和特
殊生理功能的活性物质,这是研究开发农药先导化合物珍贵
的原料宝库。
本研究对分离自药用植物大叶山楝内生真菌 DYSJ3 进
行了鉴定,初步鉴定为曲霉属杂色曲霉。目前有关杂色曲霉
次生代谢产物的研究有部分报道,董世豪等从相似蜂海绵分
离到 1 株海洋真菌杂色曲霉 F62,从中分离得到了 6 个化合
物,分别为 Alantrypinone、洛伐他汀、甲酯型莫纳克林 K、土曲
霉酮、土震素 B和麦角甾醇,其中土曲霉酮具有体外抗炎活
性[9];巩婷等从海洋真菌杂色曲霉 F62 中分离得到 6 个丁内
酯类化合物,其中丁内酯Ⅰ表现出较强的抗炎活性[10];赵彩
桂从杂色曲霉中分离鉴定了 22 个化合物,主要为没药烷型倍
半萜、二苯醚类化合物、生物碱和甾体[11];王香粉从海洋真菌
杂色曲霉菌发酵液中分离纯化得到 7 个化合物,包括
5 - methylbenzene - 1,3 - diol、吡咯并哌嗪 - 1,4 - 二酮、
3 -(hydroxymethyl)cyclopentanol、3 -异丙基 -吡咯并哌嗪 2,
5 -二酮、6 -甲氧基柄曲菌素等[12]。然而,目前尚未有将杂
色曲霉用于植物真菌病害防治的研究。本研究发现菌株
DYSJ3 菌丝体乙酸乙酯浸提物对 6 种植物病原真菌具有较强
的抑制能力,具有广谱抗菌性,热稳定性较好,具有开发的潜
力。本研究为下一步进行菌株 DYSJ3 抑菌活性物质的分离、
鉴定及应用奠定了良好的基础。
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—281— 江苏农业科学 2016 年第 44 卷第 5 期
表 2 菌株 DYSJ3 菌丝体乙酸乙酯浸提物对供试病原菌
的抑制率统计
乙酸乙酯
浸提物浓
度(μg /mL)
抑制率(%)
香蕉炭
疽病菌
苹果轮
纹病菌
黄瓜枯
萎病菌
橡胶炭
疽病菌
香蕉枯
萎病菌
小麦赤
霉病菌
1 000 98. 7 93. 0 90. 9 94. 7 80. 0 96. 7
500 93. 5 87. 3 32. 7 49. 1 40. 1 53. 3
100 72. 7 62. 0 25. 5 38. 6 5. 7 26. 7
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刘 健,张德咏,张松柏,等. 湖南和福建辣椒上辣椒脉斑驳病毒的检测及系统发育分析[J]. 江苏农业科学,2016,44(5):184 - 185.
doi:10. 15889 / j. issn. 1002 - 1302. 2016. 05. 051
湖南和福建辣椒上辣椒脉斑驳病毒
的检测及系统发育分析
刘 健1,张德咏1,2,张松柏2,刘 勇1,2
(1.中南大学研究生院隆平分院,湖南长沙 410125;2. 湖南省植物保护研究所,湖南长沙 410125)
摘要:辣椒脉斑驳病毒(Chilli veinal mottle virus,ChiVMV),目前在我国仅有在海南黄灯笼辣椒上严重危害的报道。
利用湖南省和福建省采集的辣椒样本,检测辣椒 ChiVMV的检出率,并克隆 ChiVMV的 CP基因序列,用邻近法构建了
系统进化树,分析其遗传进化情况。结果表明,辣椒的 ChiVMV 省检出率湖南省为 25%,福建省为 20%;克隆了湖南
省和福建省 ChiVMV CP基因各 1 个,系统发育表明,湖南省和福建的 ChiVMV株系与源于韩国 ChiVMV株系聚在一个
亚簇,而与我国其他地区 ChiVMV亲缘关系较远,表明侵染辣椒的 ChiVMV在我国进一步扩展,且存在遗传分化趋势。
关键词:辣椒脉斑驳病毒;检测;CP基因;系统发育分析
中图分类号:S436. 418. 1 + 9 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2016)05 - 0184 - 02
收稿日期:2016 - 03 - 24
基金项目:公益性行业(农业)科研专项(编号:201303038);国家大
宗蔬菜产业技术体系(编号:CARS - 25 - B - 05)。
作者简介:刘 健(1989—),男,湖南衡阳人,硕士研究生,主要从事
植物病毒学研究。E - mail:lj46311688@ 163. com。
通信作者:刘 勇,研究员,博士生导师,主要从事植物病毒研究。
Tel:(0731)84691176;E - mail:haoasliu@ 163. com。
辣椒,一种茄科辣椒属植物,原产于中南美洲热带地区,
在全世界都有广泛栽培,是世界上消费量最大的蔬菜之一。
我国辣椒种植面积高达 140 万 hm2 以上,占据我国所有蔬菜
作物种植面积的 10%[1]。辣椒病毒病是威胁辣椒安全生产
的重要病害,目前能够侵染辣椒的病毒有 40 多种[2 - 3],其中
辣椒脉斑驳病毒(Chilli veinal mottle virus,ChiVMV)是危害辣
椒作物的最主要病毒之一;该病毒于 1979 年首次在马来半岛
的辣椒作物上被发现[4],随后在世界上许多国家的辣椒作物
上陆续被报道[5 - 7]。ChiVMV 主要依靠蚜虫进行非持久性传
播[4],还能通过病株汁液和机械接触等方式传播,不能通过
种子传播,因此,其传播扩散速度非常快。
在我国,ChiVMV首先在海南省被报道,严重危害海南的
黄灯笼椒[8],随后在陕西、云南等地区相继发生[8 - 10]。然而,
到目前为止,尚未见 ChiVMV在湖南以及福建等地区的报道。
鉴于 ChiVMV对辣椒生产的威胁,本研究检测了湖南和福建
等地辣椒上 ChiVMV 的发生情况,克隆了湖南和福建等地
ChiVMV株系的 CP基因,并分析了其系统发育关系,以期为
明确我国 ChiVMV的分布及遗传进化提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 供试材料
辣椒样品:2013 年 8 月,在湖南省和福建省进行辣椒病
毒病调查,发现部分地块辣椒病毒病的发病症状与 ChiVMV
类似,表现为植株矮小,叶片畸形(包括叶片黄化、叶卷曲、叶
面枯斑、叶沿皱缩等)。采集湖南省辣椒样本 16 个、福建省
辣椒样本 8 个。
ChiVMV ELISA检测试剂盒购自美国 RB 公司;cDNA 试
剂盒、DNTP、氨苄青霉素、EASY Taq DNA聚合酶和 DNA回收
试剂盒均购自北京全氏金生物技术有限公司,Trizol试剂盒购
自 Ambion公司,Elisa试剂盒购自 RP 公司;供试引物由华大
基因公司合成,DNA 测序测定由生物工程(上海)有限公司
完成。
—481— 江苏农业科学 2016 年第 44 卷第 5 期