免费文献传递   相关文献

Endophytes Isolation and Broad-spectrum Antagonistic Bacterias Screening from Banana

不同品种香蕉内生菌分离及广谱拮抗菌的筛选



全 文 :·研究报告·
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2014年第8期
香蕉是世界贸易量及消费量最大宗的鲜果,被
联合国粮农组织(FAO)定位为发展中国家仅次于
水稻、小麦、玉米之后的第四大粮食作物[1],是我
收稿日期 :2014-01-03
基金项目 :现代农业产业技术体系建设项目专项(CARS-32)
作者简介 :王梦颖,硕士,研究方向 :生态学 ;E-mail :403151373@qq.com
通讯作者 :戚春林,博士,副教授,研究方向 :生态学 ;E-mail :chunlinqu@163.com
不同品种香蕉内生菌分离及广谱拮抗菌的筛选
王梦颖1,2  周登博2  井涛3  胡一凤1,2  高祝芬2  谢晴宜2  张锡炎2  戚春林1
(1. 海南大学环境与植物保护学院,海口 570028 ;2. 中国热带农业科学院生物技术研究所,海口 571101 ;
3. 中国热带农业科学院海口试验站,海口 570102)
摘 要 : 旨在探究抗病品种与易感品种香蕉的健康株和病株内生菌与其中广谱拮抗菌的主要分布规律,并对广谱拮抗菌进
行拮抗活性的测定。以样品根、球茎、假茎、叶为材料分离培养内生菌,在实验室条件下,筛选对供试的 10 种香蕉致病菌均有良
好拮抗活性的菌株并测定它们的拮抗活性,对活性最强的菌株进行形态学、16S rDNA 序列同源性分析。结果显示,分离得到内生
菌 438 株,其中细菌 240 株,放线菌 142 株,真菌 56 株。抗病品种南天黄病株中分离得到的内生菌最多,共计 128 株。内生菌数
量在香蕉植株中的分布呈现规律为 :根部 > 球茎部 > 假茎部 > 叶部。内生真菌在各香蕉种病株中的分布最广泛。筛选出具广谱活
性的放线菌 10 株、细菌 2 株。其中内生放线菌菌株 041 的广谱拮抗活性最强,最大抑菌带宽为 28.13±1.89 mm。对广谱拮抗内生
放线菌菌株 041、04-1、19-1、03A-1 进行的形态学和 16S rDNA 序列分析表明,它们属于链霉菌属。
关键词 : 香蕉 内生菌 广谱拮抗菌 分离
Endophytes Isolation and Broad-spectrum Antagonistic Bacterias
Screening from Banana
Wang Mengying1,2 Zhou Dengbo2 Jing Tao3 Hu Yifeng1,2 Gao Zhufen2 Xie Qingyi2 Zhang Xiyan2 Qi Chunlin1
(1. College of Environment and Plant Protection,Hainan University,Haikou 570028 ;2. Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology,
China Academy of Tropical Agricultural Sciences,Haikou 571101 ;3. Institute of Banana and Plantain,China Academy of Tropical
Agricultural Sciences,Haikou 570102)
Abstract:  In order to determine the main distribution of endophytes and their broad-spectrum antimicrobial activity, endophytes were
obtained from healthy and diseased tissues of two disease-resistant and one disease susceptible banana cultivars. Endophytes were separated
from roots, corms, pseudostems, leaves and store in the ultra-low on Luria-Bertani(LB), Yeast Extract with supplements(YE), and
Potato Dextrose Agar(PDA)strain store medium. Then screened broad-spectrum antagonistic bacteria which against Fusarium oxysporum
f. sp. Cubense, Curvularia lunata, Curvularia fallax, Corynespora cassiicola(Berk & Curt)Wei, Alternaria musae, Deightoniella troulosa,
Colletotrichum musae, Pestalogiopsis sp., Btoryosphaeria dothidea. Taxonomy identification of 041, 04-1, 19-1, 03A-1 was conducted by
evaluating morphologic characteristics and 16S rDNA gene sequences for phylogenetic analysis. After purification, total of 438 endophytes were
obtained. The total of isolates showed that we obtained 240 strains bacteria, followed by 142 strains actinomycetes, and 56 strains fungi. The
richest number of endophytes that isolated from diseased NanTian banana cultivars(128). Ten actinomyces and two bacterias were determined
to possess antibiotic activity against Ten banana pathogens. Isolates 041 was the most effective and had 28.13±1.89 mm width of inhibition zone.
Isolated 041, 04-1, 19-1, 034-1 were identified as Streptomyces misionensis.
Key words:  Banana Endophytes Broad-spectrum antagonistic bacteria Isolation
国南方四大名果之一,也是我国内消费和出口创汇
的重要资源,经济地位极其重要。海南是香蕉的主
产区,香蕉是其优势产业,在其水果种植业中占有
2014年第8期 139王梦颖等 :不同品种香蕉内生菌分离及广谱拮抗菌的筛选
很重要的位置[2]。然而香蕉种植区气候普遍潮湿高
温,易发生病害,多发的香蕉病害轻则造成香蕉果
实品质和产量降低,重则对香蕉的生产造成毁灭性
打击。由于大量频繁使用农药会破坏生态平衡、增
加香蕉果实内农药的残留量,因此寻找有效的控制
香蕉病害的生防菌对于香蕉生产十分重要。
植物内生菌是在植物组织内与植物共生的一类
微生物,它们具有在植物体内独立自主地分裂繁殖
和传递的特性,成为生物防治中有潜力的微生物农
药和增产菌,因此分离并利用作物的内生菌控制作
物的病虫害、开发有益内生菌以提高作物产量和品
质对于可持续性农业具有重要意义[3,4]。本研究采
用严格的表面消毒程序,从健康与感病香蕉的根、
球茎、假茎、叶内部分离出内生细菌、真菌、放线菌,
并且针对微生物农药具有单一性的不足,从广谱拮
抗方面对香蕉内生菌进行筛选,旨在为这些内生菌
株的进一步利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试植物材料 海南省临高县南保镇、皇桐
镇蕉园采集易感品种巴西蕉、抗病品种农科一号、
抗病品种南天黄健康株和病株的根、球茎、假茎、叶。
1.1.2 供 试 病 原 菌 香 蕉 枯 萎 病 菌(Fusarium
oxysporum f. sp. Cubense)4 号生理小种(FOC4)和 1
号生理小种(FOC1)、香蕉大灰斑病菌(Curvularia
lunata)、香蕉长形斑病菌(Curvularia fallax)、香蕉
棒孢霉落叶病菌[Corynespora cassiicola(Berk&Curt)
Wei]、 香 蕉 叶 缘 枯 斑 病 菌(Alternaria musae)、 香
蕉 果 尖 腐 烂 病 菌(Deightoniella troulosa)、 香 蕉
炭 疽 病 菌(Colletotrichum musae)、 粉 蕉 叶 枯 病 菌
(Pestalogiopsis sp.)、香蕉树木溃疡病菌(Btoryosphaeria
dothidea),均由中国热带农业科学院环境与植物保
护研究所提供。
1.1.3 供试培养基 高氏一号合成培养基,Yeast
Extract with supplements(YE) 培 养 基,Potato Dext-
rose Agar(PDA)培养基,马丁培养基,LB 培养基。
1.2 方法
1.2.1 香蕉各组织内生菌选择性分离培养
1.2.1.1 样品表面消毒与检测 采用改进的阮继生[6]
的样品表面消毒方法,表面消毒检测采用常规印迹
法[7]。
1.2.1.2 内生细菌的分离、纯化与保藏 无菌研磨
样品后无菌水震荡过夜,取 10-4 和 10-5 稀释液涂布
于 LB 平板,选取代表菌划线纯化,挑取单菌落于
LB 斜面上和终浓度为 20% 的甘油中,保藏于 -80℃。
1.2.1.3 内生放线菌的分离、纯化与保藏 无菌研
磨处理样品,然后分别加入 3 mL 预培养液(N-Z-
Amine 0.2 g/L 的 pH7.0 磷酸盐缓冲液)震荡培养后
涂布于分离平板[6]1/10ATCC172、SIM、HV、GA、
GPT、高氏培养基。代表菌株采用三步划线法[3]划
线到 YE 平板上获得单菌落,于 YE 培养基斜面上划
线接种,保藏于 -80℃。
1.2.1.4 内生真菌的分离、纯化与保藏 无菌研磨
样品取 10-3 和 10-4 稀释液涂布于马丁培养基,待长
出后选取代表菌株划线到 PDA 平板上,挑取单菌落
于 PDA 培养基斜面上划线接种,保藏于 -80℃。
1.2.2 内生菌株的广谱拮抗活性测定
1.2.2.1 广谱活性菌株的筛选 香蕉枯萎病 FOC4 拮
抗菌的初筛采用平板对峙法[7],再以香蕉炭疽病菌、
香蕉大灰斑病菌、香蕉长形斑病菌、香蕉棒孢霉落
叶病菌、香蕉叶缘枯斑病菌等 9 株香蕉病原真菌为
靶标菌,用平板对峙划线法[8]对初筛菌株进行广谱
拮抗活性测定。
1.2.2.2 广谱拮抗菌株抗香蕉枯萎病 FOC4 活性测
定 采用浇混平板法[9],用黄豆粉发酵培养基[10]
震荡培养一周,将 10% 的上清滤液加入 PDA 培养
基均匀混合,倒入平板,在每个平板中接入 FOC4
菌块,发酵液活性高的菌株将会抑制病原菌的生长。
采用孢子萌发法[11],在无菌条件下将 FOC4 孢
子悬液用无菌水稀释到 1×107 CFU/mL,按发酵液与
FOC4 孢子悬液 1∶1 混合至凹玻片内混匀,以液体
PDA 培养基处理为对照,对照孢子萌发率达 80% 时
观察孢子萌发情况。
孢子萌发率(%)=[(对照萌发率-处理萌发
率)/ 对照萌发率]×100%
1.2.3 菌株 041、04-1、19-1、03A-1 的形态学鉴定
与 16S rDNA 序列分析以及系统发育树构建
1.2.3.1 形态学鉴定 采用平板插片法[8]并加以改
进,用扫面电子显微镜观察孢子形态。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第8期140
1.2.3.2 16S rDNA 序列分析以及系统发育树构建
菌株 041、04-1、19-1、03A-1 的基因组 DNA 提取并
进行 PCR 扩增。扩增引物为细菌的 16S rDNA 通用
引物。PCR 产物由上海生工生物工程有限公司完成
序列测定。测定的序列在 GenBank 中做 BLAST 比较,
选 取 相 似 序 列 与 目 标 序 列 比 对, 生 成 MEGA5.05
格 式 文 件, 用 生 成 的 多 序 列 比 对 结 果 文 件 构 建
Neighbor-Joining 树,并进行 Bootstrap 分析。
2 结果
2.1 香蕉各组织内生菌选择性分离培养
表面消毒检测 :将印迹平板于 28℃下培养 2 周
后观察无菌生长,证实分离到的 438 株代表菌株均
为内生菌。
2.1.1 不同香蕉品种内生菌分布 如图 1 所示,内
生菌分布最多在抗病品种南天黄病株中,共计 128
株 ;其次分布最多在易感品种巴西蕉健康株中,共
计 118 株 ;分布最少在抗病品种农科一号中,共计
49 株。内生菌数量在各品种中的分布呈现南天黄病
株>巴西蕉健康株>巴西蕉病株>南天黄健康株>
农科一号健康株的规律。此外,易感品种巴西蕉健
康株的内生菌多于病株,而抗病品种南天黄病株的
内生菌多于健康株。
部共计 36 株、球茎 39 株、假茎 19 株、叶部 26 株,
可见其内生菌分布相对丰富且各部位总体呈现均匀
分布 ;巴西蕉病株内生菌虽相对较少,但各组织内
生菌也呈现均匀分布。抗病品种农科一号健康株根
部内生菌共 35 株,也与茎(4 株)、叶(3 株)内生
菌分布数量差异显著。
0
20
40
60
80
100
120
140 ᐤ㾯ڕ ᐤ㾯⯵ ߌ、1ਧڕ ইཙ哴⯵ ইཙ哴ڕ࠶⿫Ṛᮠ Ṛ b c d a d
字母表示不同处理样品间显著性差异(P<0.05)
图 1 不同样品香蕉中内生菌的数量分布
2.1.2 各组织中内生菌分布 以分离的菌株形态特
征、颜色特征和表面纹理各不相同的代表菌株为统
计分析依据。各组织内生菌的数量与种类分布总体
呈现根部>球茎部>假茎部>叶部的规律。如图 2
所示,5 个香蕉品种中,南天黄病株各组织的内生
菌数量变化差异最显著,如在内生菌分布最丰富的
根组织中,南天黄病株的内生菌最多,共 61 株,但
其叶中内生菌仅 6 株 ;巴西蕉健康株的内生菌在根
0
10
20
30
40
50
60
70 ṩ ⨳㤾 ٷ㤾 ਦ࠶⿫Ṛᮠ Ṛ ᐤ㾯ڕ ᐤ㾯⯵ ߌ、1ਧڕইཙ哴ڕ ইཙ哴⯵a aa bcb acabb bac b bc c bdc
字母表示不同处理样品间显著性差异(P<0.05)
图 2 内生菌在香蕉各组织中的分布
2.1.3 内生细菌、放线菌、真菌在各香蕉品种间的
分布 试验结果表明,香蕉的根、球茎、假茎、叶
中均有内生细菌、放线菌和真菌的存在。经预培养,
共分离得到 438 株内生菌,其中细菌数量最多,其
次是放线菌,真菌最少。内生细菌在巴西蕉健康株
中分布最多(图 3-A),内生放线菌在南天黄病株中
分布最多(图 3-B)。内生真菌大多为致病菌,其在
巴西蕉病株数量最多(图 3-C),且各香蕉品种中的
内生真菌数量在健康株与病株中呈现病株多于健康
株的分布。如图 3-A 所示,内生细菌共计 240 株,
占内生菌分离总数的 55%。其中巴西蕉健康株中分
布最多,共 67 株 ;农科一号健康株中分布最少,共
23 株。从各组织分布看,内生细菌在植株根中分
布最多,共 78 株 ;假茎中分布最少,共 46 株。此
外,易感品种巴西蕉内生细菌数量分布是健康株>
病株,而抗病品种南天黄中内生细菌数量分布是健
康株<病株。通过 ATCC、SIM、HV、GA、GPT 和
高氏一号培养基选择性分离培养,共分离内生放线
菌 142 株,占内生菌总数的 32%。如图 3-B 所示,
南天黄病株中分布最多,共 51 株 ;巴西蕉病株中分
布最少,共 7 株。从组织分布看,内生放线菌在植
株根组织中分布最多,共 68 株 ;叶组织分布最少,
共 7 株。此外,易感品种巴西蕉内生放线菌数量分
布呈现健康株>病株的现象,而从抗病品种南天黄
2014年第8期 141王梦颖等 :不同品种香蕉内生菌分离及广谱拮抗菌的筛选
健康株共分离内生放线菌 12 株,从其病株中却分离
到 51 株,远比健康株丰富。如图 3-C 所示,内生真
菌共计 56 株,占内生菌分离总数的 13%。其中,巴
西蕉病株中分布最多,共 21 株 ;南天黄健康株和农
科一号健康株中分布最少,共 6 株。从组织分布看,
内生真菌在假茎中分布最多,共计 23 株 ;球茎中分
布最少,共计 3 株。此外,易感品种巴西蕉和抗病
品种南天黄的内生真菌数量分布都呈现健康株<病
株的现象。
和 03A-1 抑菌活性显著,抑菌宽度最大为 28.7 mm,
抑菌率最高为 98% ;菌株 19-1 和 03A-1 均对香蕉棒
孢霉落叶病 Cc-013 的抑菌活性显著,但 19-1 对粉
蕉叶枯病 A-1 和香蕉枯萎病 FOC1 抑菌活性弱且差
异显著,03A-1 对香蕉长形斑病 L-1 的抑菌活性弱,
抑菌宽度仅为 1.40±1.25 mm ;菌株 04-1 和 041 对
香蕉大灰斑病 CW 抑菌活性显著,并且广谱抑菌活
性总体大于菌株 19-1 与菌株 03A-1。
表 2 菌株 041、04-1、19-1 和 03A-1 对 9 种香蕉致病菌
的抑菌活性
致病
真菌
菌株抑菌带宽(mm)
19-1 041 04-1 03A-1
Cc-013 28.67±0.58a 23.29±0.55a 20.07±0.29b 20.07±0.29a
CW 9.30±0.96c 28.13±1.89b 28.70±1.35a 10.77±1.82c
L-1 8.90±1.55c 12.40±0.82f 8.97±1.55f 1.40±1.25e
A-1 2.53±0.78d 25.43±1.76c 10.77±0.81e 13.27±0.72b
8 9.43±0.55c 11.57±0.59f 11.47±0.71e 2.83±0.35de
AM 9.57±0.65c 11.67±0.71f 11.50±0.75e 2.70±0.46de
15 12.60±0.70b 14.63±0.95e 21.33±0.64c 9.70±0.75c
FOC1 2.57±0.68d 21.90±0.97d 19.47±0.95d 3.30±0.90d
1-cg 9.96±0.54b 9.92±0.63c 9.81±0.74b 8.32±0.57b
2.2.2 广谱拮抗菌株抗香蕉枯萎病 FOC4 的活性测
定 广谱拮抗菌 041、04-1、19-1 和 03A-1 的发酵滤
液对 FOC4 均有明显抑菌效果,其中 04-1 和 041 对
FOC4 的菌丝生长抑制作用最强,抑菌圈直径最大为
0
50
100
150
200
250A
B
C
ṩ ⨳㤾 ٷ㤾 ਦ ᙫ䇑࠶⿫Ṛᮠ Ṛ ᐤ㾯ᔪᐤ㾯⯵ইཙ哴ڕইཙ哴⯵ߌ、1ਧڕᙫ䇑
0
50
100
150
200
250 ṩ ⨳㤾 ٷ㤾 ਦ ᙫ䇑࠶⿫Ṛᮠ Ṛ ᐤ㾯ᔪᐤ㾯⯵ইཙ哴ڕইཙ哴⯵ߌ、1ਧڕᙫ䇑
0
50
100
150
200
250 ṩ ⨳㤾 ٷ㤾 ਦ ᙫ䇑࠶⿫Ṛᮠ Ṛ ᐤ㾯ᔪᐤ㾯⯵ইཙ哴ڕইཙ哴⯵ߌ、1ਧڕᙫ䇑
图 3 内生细菌(A)、内生放线菌(B)及内生真菌(C)
在 5 种香蕉样株中的分布
2.2 内生菌株的广谱拮抗活性测定
2.2.1 广谱拮抗菌株的筛选 筛选出具有较好抗香
蕉枯萎病 FOC4 的活性菌株 29 株,抑菌率最大可达
到 98%,占内生菌分离总数的 7%。其中放线菌 15 株,
细菌 12 株,真菌有 2 株具有抑菌活性,但效果不显
著。筛选出对香蕉炭疽病、香蕉果尖腐烂病等 9 种
香蕉致病真菌具有广谱拮抗活性菌株 12 株。这些拮
抗菌主要分布于易感品种巴西蕉健康株和抗病品种
南天黄病株的根部与茎部(表 1)。
表 2 显 示, 内 生 放 线 菌 菌 株 04-1、041、19-1
表 1 12 株拮抗菌对 9 种香蕉致病菌的抑菌强度
菌株
致病真菌
Cc-013 CW L-1 A-1 8 AM 15 FOC1 1-cg
02 + + + + + ++ +++ ++ +
03A + ++ + + + ++ ++ ++ ++
G-12 + ++ ++ ++ ++ ++ + ++ ++
04-1 +++ +++ ++ ++ ++ ++ +++ +++ ++
041 +++ +++ ++ +++ ++ ++ ++ +++ ++
19-1 +++ ++ ++ +++ ++ ++ ++ + +++
15-2 +++ +++ ++ ++ + + +++ +++ +++
03A-1 +++ ++ + ++ + + ++ + ++
04 + +++ + + + + + + +
17 +++ +++ +++ ++ +++ ++ +++ +++ +++
03B-3 +++ + +++ + + + + + +
A1.1-1 + ++ + + + ++ ++ ++ ++
CW :香蕉大灰斑病菌 ;1-cg :香蕉叶缘枯斑病菌 ;A-1 :粉蕉叶枯病菌 ;
L-1 :香蕉长形斑病菌 ;Cc-013 :香蕉棒孢霉落叶病菌 ;AM :香蕉炭疽病菌 ;
15 :香蕉果尖腐烂病菌 ;8 :香蕉树木溃疡病菌,下同。
“+”:抑菌带宽 1-8 mm ;“++”:抑菌带宽 9-15 mm ;“+++”:抑菌带宽大
于 16 mm
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第8期142
3 讨论
香蕉枯萎病是一种土传病害[14],也是香蕉最
重要的病害,曾在中、南美洲毁灭大片蕉园。该病
害现广泛分布于南太平洋、亚洲、澳大利亚、非洲、
及美洲热带的香蕉产区[15],我国广东、广西、福建、
台湾[16]和海南[17]等省(区)均有分布,灾害惨重。
其中,香蕉枯萎病 4 号生理小种即 FOC4 自 1967 年
在我国台湾发现后,短短的 10 年时间内,几乎摧毁
了台湾的香蕉产业,使台湾香蕉栽培面积自高峰时
期的 50 000 hm2 锐减到 20 世纪 90 年代的 6 000 hm2
左右[26]。本研究以内生菌对香蕉枯萎病菌 FOC4 拮
抗活性作为初筛标准,筛选出抗 FOC4 的活性菌株,
接着再对这些菌株做包括香蕉枯萎病 FOC1 在内的
其它 9 种香蕉致病菌的广谱拮抗活性筛选,并对筛
选出的广谱活性菌再一次做抗 FOC4 活性测定,旨
在选择对香蕉枯萎病有较好拮抗活性的广谱性拮抗
菌。采用香蕉内生菌作为筛选生防菌的对象,因其
本身就存在于香蕉体内,容易占据有利的生防位置,
可以经受住植物自身的防卫反应,与病菌直接相互
作用,从而给植物提供全面有效的保护[27]。最终
筛选出的 12 株内生广谱拮抗菌对 10 种香蕉病原菌
均有较好的抑菌活性,其中编号为 041、04-1、19-1
和 03A-1 的内生放线菌对香蕉枯萎病菌抑菌活性最
强。目前从微生物中发现的 8 000 多种微生物活性
物质中,有近 70% 是放线菌产生的,放线菌是产生
抗生素的主要生物类群。一般来说,放线菌产生的
抗生素都有强大的抗菌力,起抗菌作用的抗生素许
多是广谱的,有的还有抗霉菌的作用[3]。在本试验
中,共选用 6 种放线菌的选择性分离培养基以确保
分离尽可能丰富的放线菌。虽然分离结果显示内生
细菌为香蕉植株的优势内生菌,但最后经筛选的活
性较强的 4 株广谱拮抗菌均为放线菌链霉菌属。迄
今已发现能抑制作物病原菌的放线菌素 28 种,其中
13 种已商品化生产,2 种正处于试产阶段[28]。本研
究对具活性的内生放线菌进行形态学与分子学鉴定,
旨在进一步对其开发利用。
香蕉不同品种对香蕉枯萎病具有不同的抗性。
这种抗性是否与抗感品种的内生菌有关,以及抗
感品种间是否存在内生菌多样性和种群结构的差
图 4 04-1 的孢子链形态
25.80 mm。孢子萌发法测定发现 4 株菌的发酵滤液
对 FOC4 的孢子萌发具有较强的抑制效果。发酵滤
液与 FOC4 孢子悬液的体积比为 1∶1 时,FOC4 的
孢子萌发率最低,仅为 9.85%。
2.3 菌株041、04-1、19-1、03A-1的形态学鉴定
与16S rDNA序列分析以及系统发育树构建
2.3.1 形态学特征 光学显微镜和扫描电子显微镜
观察(图 4)发现,菌株 19-1 孢子链直,孢子排列
紧密整齐,孢子呈柱形或卵圆形,中央凹陷 ;菌株
041 和 041 孢子链呈紧密螺旋形,孢子球形或长圆形,
中央凹陷 ;菌株 03A-1 孢子链直,孢子椭圆形至短
柱形,中央凹陷。
2.3.2 16S rDNA 序列分析以及系统发育树的构建
将菌株 041、04-1、19-1 和 03A-1 分别进行 16S rDNA
序列测序,其 GenBank 登录号依次为 :KF703552、
KF703550、KF703551 和 KF703549。在 EzTaxon 与
GenBank 上进行序列相似性分析,用 MEGA 5.05 中
Neighbor-Joining 法比较同源性并构建系统进化树。
结果(图 5)显示,菌株 Streptomyces sp. 19-1 靠近
Streptomyces antibioticu(同源性为 98.34%);Strepto-
myces sp. 041 和 Streptomyces sp. 04-1 都与 S. phaeolut-
eichromatogenes 和 S. misionensis 靠近,同源性分别是
98.89% 和 98.14% 与 98.60% 和 98.72% ;Streptomy-
ces sp. 03A-1 靠近 Streptomyces cellostaticus(98.25%)、
Streptomyces yokosukanensis(98.10%) 和 Streptomyces
griseochromogenes(98.23%),但与 S. griseoruber 同源
性最高(98.76%)。16S rDNA 序列分析与系统发育
分析表明这些菌株均属于链霉菌属。它们确切的分
类地位需要进一步的试验,如 DNA-DNA 杂交确定。
2014年第8期 143王梦颖等 :不同品种香蕉内生菌分离及广谱拮抗菌的筛选
异,目前尚未见报道。对不同抗感品种、以及植株
各部位内生菌多样性和群落结构的了解,对于香蕉
病害的发生和防控具有重要的意义。本研究结果表
明,内生菌数量在各品种中的分布呈现南天黄病株
>巴西蕉健株>巴西蕉病株>南天黄健株>农科一
号健株的规律。总的来说不同寄主植物的抗病机
理有 3 种 :形态结构方面的物理抗病性(physical
resistance)、生理生化方面的化学抗病性(chemical
resistance),或者是两者相互作用的共同抗病性[19]。
其中,在化学抗病方面,主要研究集中在寄主受到
病原菌侵染后体内一系列的酶促反应的进行上。本
试验中抗病品种南天黄的病株内生菌为 124 株,是
内生菌分布数量最多的品种,并且其内生菌数量是
健康株中的一倍。分离还发现,南天黄病株根部与
叶部的内生菌数量悬殊,且具拮抗活性的菌株均集
中在南天黄病株的根部,这可能就是由于抗病品种
的抗病性在土壤习居病原菌侵入根部后产生的一系
列化学反应,致使植株体内微生物数量增加,其中
根部最多。此外,结果对比还发现易感品种巴西蕉
健康株中的内生菌数量为 118 株,在各品种内生菌
分布数量上位居第二,并且其健康株中的内生菌数
量要远多于病株。从植物微生态角度分析,植物微
群落中,微种群数量越多则多样性越高,植物生态
系的功能与结构越稳定,越不易感病[15]。另外,内
生菌数量在样品香蕉中的整体分布呈现 :根部 > 球
茎部 > 假茎部 > 叶部,该结果与付业勤[12]的报道
Streptomyces cellostaticus NBRC 12849T AB184192
Streptomyces yokosukanensis NRRL B-3353T DQ026652
Streptomyces griseochromogenes NBRC 13413T AB184387
03A-1
Streptomyces lucensis NBRC 13056T AB184280
Streptomyces canus NRRL B-1989T AY999775
Streptomyces aurantiacus JCM 3383T AY999755
Streptomyces griseoplanus AS 4.1868T AY999894
Streptomyces neopeptinius KNF 2047T EU258679
Streptomyces longwoodensis LMG 20096T AJ781356
Streptomyces caeruleatus GIMN4T GQ329712
Streptomyces cinnabarinus NBRC 13028T AB184266
Streptomyces griseoruber NBRC 12873T AB184209
19-1
Streptomyces antibioticus NBRC 12838T AB184184
Streptomyces alanosinicus NBRC 13493T AB184442
041
04-1
Streptomyces phaeoluteichromatogenes NRRL 5799T AJ391814
Streptomyces misionensis NBRC 13063T AB184285
Streptomyces pharetrae CZA14T AY699792
Streptomyces violaceochromogenes IFO 13100T AY999867
Streptomyces collinus NBRC 12759T AB184123
Streptomyces matensis NBRC 12889T AB184221
Streptomyces ghanaensis KCTC 9882T AY999851
Streptomyces violascens ISP 5183T AY999737
Streptomyces levis NBRC 15423T AB184670
Streptomyces coerulescens ISP 5146T AY999720
Streptomyces bellus ISP 5185T AJ399476 100
99
96
83
74
32
29
20
15
22
100
99
94
92
59
45
42
30
20
13
40
64
28
41
0.002
图 5 菌株 041、04-1、19-1 和 03A-1 的 16S rRNA 基因序列系统发育树
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第8期144
基本一致,所不同之处在于本研究对香蕉植株的球
茎组织也进行了分离处理,更全面地反映了香蕉内
生菌在各组织中的分布情况。此外,刘云霞[13]的
研究结果也表明,根系统是内生细菌进入植物的入
口,因此聚集的内生细菌较多,并通过输导系统由
茎部到叶部,可见内生细菌多集中在输导系统。从
分离到的内生菌来看,不同香蕉品种、不同的部位,
分离到的菌株数量不同,也表明内生菌在不同的植
物体内定殖情况不一。这可能是由于植物体内是个
微生态环境,寄主植物的改变容易对体内微生物种
群动态造成影响 ;另外,植物本身营养物质的分布,
内生菌的侵入途径等对分离结果也有一定的影响。
史建荣等[19]报道的关于植物病原真菌致病性分析
的研究中阐述了真菌是一类能引起多种植物病害的
病原微生物,存在于植株中的真菌大多有不同程度
的致病性。本试验结果中,抗病品种和易感品种香
蕉内生真菌的分布数量均表现为病株多于健康株。
4 结论
从不同香蕉品种的不同部位共分离得到内生菌
438 株,其中细菌 240 株,放线菌 142 株,真菌 56 株,
故细菌是香蕉内生菌中的优势种群。内生菌数量在
各品种中的分布呈现南天黄病株>巴西蕉健株>巴
西蕉病株>南天黄健株>农科一号健株的规律。抗
病品种南天黄病株中分离得到的内生菌最多,共计
128 株,抗病品种南天黄健康株内生菌数量少于病
株,而易感品种巴西蕉健康株内生菌数量多于病株。
内生菌数量在香蕉各组织中的分布呈现规律为 :根
部 > 球茎部 > 假茎部 > 叶部。内生真菌在各品种病
株中的分布最广泛。筛选出具广谱活性的放线菌 10
株、细菌 2 株。其中内生放线菌菌株 041 的广谱拮
抗活性最强,最大抑菌带宽为 28.13±1.89 mm。对
广谱拮抗内生放线菌菌株 041、04-1、19-1、03A-1
进行的形态学和 16S rDNA 序列分析表明,它们属于
链霉菌属,具有潜在的开发价值。
参 考 文 献
[1] 过建春 , 王芳 , 夏勇开 , 柯佑鹏 . 中国香蕉产业经济问题研
究[M]. 北京 :经济科学出版社 , 2011 :2-4.
[2] 肖彤斌 , 谢圣华 , 芮凯 , 等 . 香蕉枯萎病的发生及防控对策[J].
热带农业科学 , 2006, 26(6):52-54.
[3]付洁 , 侯军 , 谢芳芹 , 等 . 植物内生菌农药活性研究进展[J].
陕西农业科学 , 2006(3):66-68.
[4]俞晓平 , 陈列忠 , 申屠旭 , 等 . 植物内生菌及其代谢物在生物农
药创制中的应用[J]. 浙江农业学报 , 2006, 18(5):289-293.
[5]Chen HH, Qin S, Lee JC, et al. Streptomyces mayteni sp. nov., a novel
actinomycete isolated from a Chinese medicinal plant[J]. Antonie
Van Leeuwenhoek, 2009, 95(1):47-53.
[6]洪葵 , 谢晴宜 . 药用微生物资源研究技术[M]. 北京 :中国农
业大学出版社 , 2006 :10-13.
[7] 李蕾 . 红树植物内生放线菌的分离与小单孢菌科新种鉴定[D].
海口 :海南大学 , 2013.
[8] 鲁素云 . 植物病害生物防治学[M]. 北京:北京农业大学出版社 ,
1993 :243-254.
[9] 郑法新 , 程璐 , 李侠 . 红豆杉内生菌的分离及抗植物病害活
性物质的初步筛选[J]. 现代农业科技 , 2009(5):108-109,
111.
[10]陈风美 , 孙勇 , 蒋继宏 . 植物内生真菌抑制细菌活性菌株的筛
选[J]. 腐植酸 , 2003, 6 :15-18.
[11] 徐小雄 . 23 种红树植物根际土壤小双孢菌的选择性分离[D].
海口 :海南大学 , 2009.
[12] 付业勤 , 蔡吉苗 , 刘先宝 . 香蕉内生细菌分离、活性评价及数
量分布[J]. 热带农业学报 , 2007, 28(4):78-83.
[13]刘云霞 , 张青文 , 周明祥 . 水稻体内细菌的动态研究[J]. 应
用生态学报 , 1999, 10(6):735-738.
[14]Stover H, Budebhagen W. Banana breeding polyploidy disease
resistance and productivity[J]. Fruits, 1986, 41(3):175-191.
[15]林时迟 , 张绍升 , 周乐峰 . 福建省香蕉枯萎病鉴定[J]. 福建
农业大学学报 , 2000, 29(4):465-469.
[16] Zhou Z, Xei L. Status of banana diseases in China[J]. Fruits,
1992, 47(6):715-721.
[17] Stover RH, Simmonds NW. Bananas(Tropical agriculture series)
[M]. 2nd ed. New York :Longman Scientific &Technical :1966.
[18] Bechman CH, Mace ME, Halmos S, et al. Physical barrier
associated with resistance in Fusarium wilt of banana[J].
Phytopatholoy, 1961, 51 :507-515.
[19] Bechman CH. Host responses to the pathogen[M]. Ploetzr C.
Fusarium wilt of banana. St. Paul, Minnesota :APS Press, 1990 :
93-105.
[20] Kuc J, Rush JS. Rhytoalcxins[J]. Arch Biochem Biophys, 1985,
2014年第8期 145王梦颖等 :不同品种香蕉内生菌分离及广谱拮抗菌的筛选
236 :455-472.
[21] Li Q, Jiang Y, Ning P, et al. Suppression of Magnaporthe oryzae by
culture filtrates of Streptomyces globisporus JK-1[J]. Biological
control, 2011, 58(2):139-148.
[22] Park DH, Kim JS, Kwon SW, et al. Streptomyces luridiscabiei
sp. nov., Streptomyces puniciscabiei sp. nov. and Streptomyces
niveiscabiei sp. nov., which cause potato common scab disease in
Korea[J]. Int J Sys Evol Microbiol, 2003, 53 :2049-2054.
[23] 阎逊初 . 放线菌的分类和鉴定[M]. 北京 :科学出版社 ,
1992 :323.
[24] 梅汝鸿 , 徐维敏 . 植物微生态学[M]. 北京:中国农业出版社 ,
1998 :25.
[25] 陈福如 , 杨秀娟 , 李韬 , 等 . 香蕉枯萎病菌的生物学特性及防
治研究[J]. 江西农业大学学报 , 2003, 25(6):900-903.
[26] 孙守恭 . 台湾果树病害[M]. 台北 :世维出版社 , 1996 :12-
19.
[27] 孔庆科 , 丁爱云 . 内生细菌作为生防因子的研究进展[J]. 山
东农业大学学报 :自然科学版 , 2001, 32(2):256-260.
[28] 沈寅初 , 张一宾 . 生物农药[M]. 北京 :化学工业出版社 ,
2001 :34-55.
(责任编辑 马鑫)