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Diversity of culturable endophytic fungi separated from seven common ferns in potassium mine areas in Longnan, South Jiangxi Province

龙南钾矿区常见蕨类植物可培养内生真菌的多样性



全 文 :  Guihaia  Mar. 2016ꎬ 36(3):342-348
http: / / journal.gxzw.gxib.cn
http: / / www.guihaia-journal.com
DOI: 10.11931 / guihaia.gxzw201408021
钱旭ꎬ甘会云ꎬ杜勇涛ꎬ等. 龙南钾矿区常见蕨类植物可培养内生真菌的多样性 [J]. 广西植物ꎬ 2016ꎬ 36(3):342-348
QIAN XꎬGAN HYꎬDU YTꎬet al. Diversity of culturable endophytic fungi separated from seven common ferns in potassium mine areas in Longnanꎬ South
Jiangxi Province [J]. Guihaiaꎬ 2016ꎬ 36(3):342-348
龙南钾矿区常见蕨类植物可培养内生真菌的多样性
钱  旭ꎬ 甘会云ꎬ 杜勇涛ꎬ 张  鲜ꎬ 陈  晔∗ꎬ 樊有赋
( 九江学院 药学与生命科学学院ꎬ 江西 九江 332000 )
摘  要: 植物内生真菌作为一类特殊的微生物资源ꎬ与宿主在长期的生态系统演化过程中形成了互惠共生关
系ꎬ通过多样化途径来增强植物体的营养生理和抗性机能ꎬ对宿主植物产生多种有益生物学作用ꎬ在植物演替
过程中具有重要的生态学意义ꎮ 这种特殊微生物资源近年来倍受关注ꎬ而利用植物-真菌共生体强化植物在
矿区逆境中生长ꎬ提高矿区生物修复效率是一个新的研究热点ꎮ 为探明钾矿区不同蕨类植物内生真菌的物种
多样性、群落组成以及生态分布规律ꎬ该研究以芒萁、狗脊、禾秆蹄盖蕨、海金沙、华中铁角蕨、井栏边草和乌蕨
等植物为材料ꎬ采用组织分离、形态学鉴定等方法ꎬ对其内生真菌多样性进行分析ꎮ 结果表明:从 7 种植物中
共分离获得 377株内生真菌ꎬ总分离率在 2.50%~4.52%之间ꎮ 经鉴定 377个菌株隶属于链格孢属、曲霉属、枝
孢菌属和轮枝孢属等 25个分类单元ꎬ其中链格孢属、曲霉属、枝孢菌属和轮枝孢属等在所有被调查蕨类植物
中都有分布ꎬ为优势属ꎬ共计为 185株ꎬ占总株数的 49.07%ꎬ但它们在每种植物的分布存在明显差异ꎻ7种蕨类
植物内生真菌总定植率为叶高于根状茎 (P<0.05)ꎬ多样性指数在 0.502~ 0.867之间ꎬ但每种植物及其不同组
织部位的内生真菌定植率和多样性指数存在一定的差异ꎻ从相似性分析来看ꎬ同一个钾矿区不同蕨类植物内
生真菌菌群之间的相似性程度较低ꎬ相似性系数在 0.189~0.587 之间ꎮ 该研究结果不仅丰富了植物内生真菌
种质资源ꎬ而且为进一步开展植物内生真菌强化宿主植物在钾矿区生长适应机制的研究奠定了基础ꎮ
关键词: 钾矿区ꎬ 蕨类植物内生真菌ꎬ 优势菌群ꎬ 多样性指数ꎬ 相似性系数
中图分类号: Q939.5    文献标识码: A    文章编号: 1000 ̄3142(2016)03 ̄0342 ̄07
Diversity of culturable endophytic fungi separated
from seven common ferns in potassium mine
areas in Longnanꎬ South Jiangxi Province
QIAN Xuꎬ GAN Hui ̄Yunꎬ DU Yong ̄Taoꎬ ZHANG Xianꎬ CHEN Ye∗ꎬ FAN You ̄Fu
( School of Pharmacy and Life Sciencesꎬ Jiujiang Universityꎬ Jiujiang 33200ꎬ China )
Abstract: Plant endophytic fungi is a special kind of microorganisms mutualistic ally symbiosed with host plants. The
special microbial resources have attracted tremendous interests in recent yearsꎬ because of their potential to address
problems associated with enhanced plant growth in environmental stress of mines and to improve the efficiency of ecologi ̄
cal restoration. With a long peoriod of evolutionꎬ endophytic fungi and their host plants have formed a closemutual symbi ̄
otic relationship. Many beneficial biological effects have been made on the host plantsꎬ and they have the important eco ̄
logical significance in plant community succession process. It is widely attracted using plants ̄microorganisms to enhance
收稿日期: 2014 ̄12 ̄14    修回日期: 2015 ̄01 ̄14
基金项目: 国家自然科学基金(31360064ꎬ 51264014)[Supported by the National Natural Science Foundation of China(31360064ꎬ 51264014)]ꎮ
作者简介: 钱旭(1992 ̄)ꎬ男ꎬ河南郸城人ꎬ研究方向为真菌多样性ꎬ(E ̄mail)1321483416@ qq.comꎮ
∗通讯作者: 陈晔ꎬ教授ꎬ研究方向为植物内生真菌多样性ꎬ(E ̄mail)chenyejjtc@ 126.comꎮ
plant growth in environmental stress of minesꎬ and to improve biological restoration efficiencyꎬ and its significance to
host plants has become a new hot issue. In order to make clear the species diversityꎬ community composition and ecologi ̄
cal distribution of endophytic fungiꎬ we carried out our work among 7 species of common ferns in potassium mine areas in
Longnanꎬ South Jiangxi Province. They are Dicranopteris linearisꎬ Woodwardia japonicaꎬ Athyrium yokoscenseꎬ Stenoloma
chusanumꎬ Lygodium japonicumꎬ Asplenium sarelii and Pteris multifida. And we analyzed the diversity of endophytic fun ̄
giꎬ using the method of tissue isolationꎬ morphological identification. The results showed that 377 strains of endophytic
fungi were isolated from 7 species of plantsꎬ and the separation rate ranged from 2.50% to 4.52%. All of 377 strains be ̄
long to 25 generaꎬ and among themꎬ Alternariaꎬ Aspergillusꎬ Cladosporium and Verticilliumꎬwhich are found in all these
7 fern speciesꎬ indicated that they were dominantꎬ but there were obvious differences in the distribution in each fern spe ̄
cies. The total separation rate and the colonization rate of entophytic fungi from leaves are generally greater than that from
the rhizomesꎬ but there are some differences in the total separation rate and the colonization rate from different parts of
each fern species. The diversity indexes of endophytic fungi range from 0.502 to 0.867 in the seven species of ferns. It in ̄
dicated that there was high diversity of endophytic fungi in potassium mines and the low similarity of endophytic fungi in
different ferns in the same mine areas. The similarity coefficients of the endophytic fungi in the seven species of ferns
were from 0.189 to 0.587. The results of this study would not only enrich germplasm resources of plant endophytic fungiꎬ
but also would offer basic data for further research on the mechanism that endophytic fungi could strengthen the adapta ̄
tion of the host plant on mineral nutrition and stress physiology in potassium mine areas.
Key words: potassium mine areasꎬ endophytic fungi in fernsꎬ dominant endophytic fungiꎬ diversity indexꎬ
similarity coefficient
    钾是植物生长发育必需元素之一ꎬ土壤中的钾
可分成矿物钾(占 90%左右)、缓效钾(2% ~ 8%)和
速效钾(0.1% ~ 0.2%)ꎮ 矿物钾是植物难以利用的
钾ꎬ如长石和白云母中的钾ꎮ 各种形态钾的含量及
其相对活性ꎬ决定了钾对植物的有效性ꎮ 如何将矿
物钾中营养元素溶出ꎬ形成有利于植物吸收的活性
物质倍受关注 (蒋梅茵ꎬ1982ꎻ徐晓燕和马毅杰ꎬ
2001ꎻ 潘大伟等ꎬ2005)ꎮ 植物内生真菌作为一类特
殊的微生物资源ꎬ具有分布广、种类多等特点ꎮ 自
20世纪 80年代以来ꎬ国内外学者对温带、亚热带、
热带、盐碱地等不同生境植物内生真菌多样性进行
了调查研究(Tejesviꎬ2011ꎻJyoti et alꎬ2012ꎻKristin et
alꎬ2012ꎻ刘爱荣等ꎬ2010)ꎮ 研究表明ꎬ植物内含有
较丰富的内生真菌资源ꎬ受组织、环境等因素的影响
体现出一定的组织、宿主差异性(郭良栋ꎬ2000)ꎮ
植物内生真菌与宿主在长期的生态系统演化过程中
形成了互惠共生关系ꎬ对宿主植物产生多种有益生
物学作用(郭良栋ꎬ2000ꎻAtsatt & Whitesideꎬ2014)ꎮ
应用植物—微生物共生体强化植物在矿区逆境中生
长已成为新的研究热点(牛之欣等ꎬ2009)ꎮ
目前ꎬ内生真菌的宿主植物研究主要集中在种
子植物ꎬ而有关蕨类等孢子植物内生真菌多样性及
其生态功能活性研究的报道却相对很少(张君诚
等ꎬ2010ꎻ邹文欣等ꎬ2001)ꎮ 蕨类植物是一类较原
始的高等植物ꎬ也是较早的陆生植物ꎮ 现存的蕨类
植物约有 12 000 种ꎬ世界各地均有分布ꎬ具有丰富
的物种多样性ꎮ 蕨类植物具有抗逆境能力强、生长
迅速、繁殖能力强等特点ꎬ是较理想的植物修复资源
(褚磊等ꎬ2007)ꎮ 具有内生真菌定植的蕨类植物有
Pteridium aquilinuꎬ Equisetum hyemaleꎬ Botrychium ter ̄
natumꎬ Huperzia serrataꎬ Huperzia serrata var.longipeti ̄
olataꎬ Huperzia appressaꎬ Huperzia crispataꎬ Phlegmari ̄
urus cryptomerianusꎬ Schizaea pusillaꎬ Nodulisporium
sp.ꎬ Nephrolepis exaltata 等(Gabel et alꎬ1996ꎻPetrini
et alꎬ1992ꎻSati et alꎬ2006ꎬ2009ꎻ石玮等ꎬ2005ꎻ鞠錾
等ꎬ2009ꎻ樊有赋等ꎬ2008ꎻ巫婷玉等ꎬ2012ꎻ詹寿发
等ꎬ 2007ꎬ 2012ꎻ Riyaz ̄UI ̄Hassan et alꎬ 2013ꎻ
Thangavelu & Kandasamyꎬ2012)ꎬ但对蕨类植物内生
真菌的种类、形态结构、生态分布等尚缺乏全面系统
地研究ꎮ
相对于丰富的蕨类植物资源ꎬ还有大量蕨类植
物的内生真菌亟待研究ꎬ特别是矿区环境蕨类植物
内生真菌的研究ꎮ 本研究对采自江西省龙南县钾矿
区 7种常见蕨类植物进行内生真菌的分离、纯化和
形态学鉴定ꎬ以探索钾矿区蕨类植物内生真菌的物
种多样性、群落组成以及生态分布规律ꎬ为进一步探
究植物内生真菌对宿主植物在矿区适应影响机制提
供了理论依据ꎮ
3433期                  钱旭等: 龙南钾矿区常见蕨类植物可培养内生真菌的多样性
1  材料与方法
1.1 样地概况
龙南县安基山钾矿区位于江西省最南端龙南县
程龙镇(114°23′ ~ 114°59′ E、24°29′ ~ 25°1′ N)ꎬ占
地面积 15 000 m2ꎬ年产钾矿 0.9 万 tꎬ开采多年ꎬ矿
区内已堆积大量废弃裸露矿渣(矿渣由钾长石、白
云母、黑云母等矿物组成ꎬ按照 NY / T 889 ̄2004标准
测定矿渣速效钾为 13.714 mg / mLꎬ占全钾0.015%)ꎬ
生长在矿渣上的植物只有少数蕨类等草本植物ꎬ无
木本植物生长ꎮ
1.2 样品采集处理
2013年 7 月上旬于江西省龙南县程龙镇安基
山钾矿区采集芒萁 ( Dicranopteris linearis)、狗脊
(Woodwardia japonica)、禾秆蹄盖蕨(Athyrium yoko ̄
scense )、 乌 蕨 ( Stenoloma chusanum )、 海 金 沙
(Lygodium japonicum)、华中铁角蕨(Asplenium sare ̄
lii)、井栏边草(Pteris multifida)等 7 种常见蕨类植
物样本ꎮ 采集方法:在随机 20 个 10 m2样地内采集
健康植株(每样地间距 200 m)ꎬ7 种植物各采集 20
株健康植株ꎮ 去除枯叶ꎬ地上叶部剪成 10 cm 带叶
柄段片ꎬ立即放入无菌塑料袋中ꎬ地下根状茎连同土
壤一起放入无菌塑料袋中ꎬ分别贴上标签放入低温
采集箱内带回实验室ꎬ4 ℃冰箱保藏ꎬ叶在 2 d 内处
理完毕ꎬ根状茎在 7 d内处理完成ꎮ
1.3 内生真菌分离纯化
1.3.1 培养基   改良的马铃薯葡萄糖琼脂( PDAꎬ
2%)培养基为分离、纯化培养基ꎬ配比:马铃薯 200
gꎬ葡萄糖 20 gꎬ琼脂 20 gꎬ10%蕨叶(蕨叶为每种植
物自身叶片ꎬ如分离芒萁内生真菌采用芒萁叶)水
提液 100 mLꎬ加蒸馏水定容至 1 000 mLꎬ自然 pH
(使用前在培养基中加 80 U / mL庆大霉素 1 mL)ꎮ
促孢培养基:KH2PO4 1.0 gꎬKNO3 1.0 gꎬMgSO4􀅰
7H2O 0.5 gꎬKCl 0.5 gꎬ淀粉 0.2 gꎬ葡萄糖 0.2 gꎬ蔗糖
0.2 gꎬ琼脂 20 gꎬ蒸馏水 1 000 mLꎬ自然 pHꎮ
1.3.2 分离纯化  按常规无菌操作方法(樊有赋等ꎬ
2008ꎻ巫婷玉等ꎬ 2012ꎻ詹寿发等ꎬ2012)ꎬ叶部从每种
植物样品中随机选取 20 段带有叶片的小段片ꎬ自来
水冲洗干净ꎻ按下列程序进行表面消毒:体积分数
75%乙醇漂洗 2~3 min、无菌水冲洗 3次ꎬ25% NaClO
溶液漂洗 5 min、无菌水冲洗 3~4 次ꎬ再用 75%乙醇
冲洗 1 min、无菌水冲洗 5次ꎻ将样品置于无菌滤纸上
吸干水分ꎬ剪成 0.5 cm × 0.5 cm的片段ꎬ从每种植物
样品中随机选取 80 个叶柄和 80 个叶片接到改良的
PDA平板上ꎬ置于 28 ℃恒温培养箱中黑暗培养 3~10
dꎬ每天观察ꎬ若发现组织块周围有菌落长出ꎬ则将菌
转接入斜面ꎬ经纯化后得到内生真菌菌株ꎮ 根状茎在
用 25%NaClO溶液漂洗 5 min、无菌水冲洗 3~4次后ꎬ
用 0.1%升汞溶液浸泡 5~8 sꎬ无菌水冲洗 4~5次ꎬ再
用 75%乙醇冲洗 1 min、无菌水冲洗 5次ꎬ其它步骤同
地上部分ꎮ 分离纯化获得的菌株保存于九江学院药
学与生命科学学院真菌研究室(JJTU)ꎮ
1.4 内生真菌的鉴定
依据菌落形态、产孢方式、孢子形态特征和产孢
结构对菌株进行鉴定ꎮ 将不产孢菌株在促孢培养基
上进行促孢培养ꎬ并检查其产孢情况ꎬ产孢后按上述
方法进行鉴定ꎮ 经促孢培养后仍不产孢的菌株则根
据菌落表面特征、菌丝颜色、菌丝生长速率等分为无
孢类群的不同组ꎮ 真菌属的鉴定主要依据 Barnett
& Hunter(1998)ꎻKeith et al(2011)等相关文献ꎮ
1.5 数据统计分析
定植率(Colonization ratesꎬCR)是指样本中受内
生真菌侵染的组织块数占样本全部组织块数的百分
数ꎻ分离率(Isolation rateꎬIR):分离到的某一指定类
型内生真菌的菌株数占样品组织块总数比值ꎻ分离
频率(Isolation frequencyꎬIF):某一指定类型内生真
菌的菌株数占获得总内生真菌菌株数比值ꎮ
采用 Shannon指数(H)进行内生真菌种群的多
样性水平分析ꎮ H = -∑[ni / Nln(ni / N)]ꎮ 式中ꎬni
为第 i 个内生真菌菌株数目ꎬN 为全部内生真菌菌
株数ꎮ
采用 Jaccard相似性指数(Cj)对不同植物间内
生真菌组成的相似程度进行比较和分析ꎮ Cj = c / (a
+b-c)ꎮ 式中ꎬa 是一种植物内生真菌的种类数ꎬb
是另一种植物内生真菌的种类数ꎬc 是两种植物共
同具有的内生真菌种类数ꎬ比较两种植物之间内生
真菌种类组成的相似程度ꎮ
2  结果与分析
2.1 内生真菌分离率和定植率
从龙南钾矿区 7 种常见蕨类植物的叶片、叶柄
和根状茎的 1 680个组织块中共分离获得 377 个菌
株ꎮ 从表 1可见ꎬ7 种蕨类植物内生真菌的总分离
率在 2.50%~4.52%之间ꎬ其中乌蕨的内生真菌总分
443 广  西  植  物                                  36卷
表 1  钾矿区 7种蕨类植物内生真菌分离率和定植率
Table 1  Colonization rate and isolation rate of endophytic fungi from the 7 dominant ferns in potassium mines
宿主植物
Host plant

Family
组织块数 /长菌块数
Tissue No. / Fungi tissue
叶片
Blade
叶柄
Petiole
根状茎
Rhizome
合计
Total
定植率
Colonization rate (%)
叶片
Blade
叶柄
Petiole
根状茎
Rhizome
合计
Total
菌株数
Strain number
叶片
Blade
叶柄
Petiole
根状茎
Rhizome
合计∗
Total / %
分离率
Isolation rate (%)
叶片
Blade
叶柄
Petiole
根状茎
Rhizome
合计
Total
狗脊
Woodwardia japonica
乌毛蕨科
Blechnaceae
80/ 10 80/ 24 80/ 3 240/ 37 4.17 10.00 1.25 15.42 15 26 5 46/ 12.20∗ 0.89 1.55 0.30 2.74
禾秆蹄盖蕨
Athyrium yokoscense
蹄盖蕨科
Athyriaceae
80/ 15 80/ 20 80/ 6 240/ 41 6.25 8.33 2.50 17.08 21 27 13 61/ 15.92 1.25 1.61 0.77 3.63
乌蕨
Stenoloma chusanum
鳞始蕨科
Lindsaeaceae
80/ 18 80/ 22 80/ 15 240/ 55 7.50 9.17 6.25 22.92 22 29 25 76/ 20.16 1.31 1.73 1.49 4.52
海金沙
Lygodium japonicum
海金沙科
Lygodiaceae
80/ 14 80/ 16 80/ 8 240/ 38 5.83 6.67 3.33 15.83 18 23 14 55/ 14.59 1.07 1.37 0.83 3.27
华中铁角蕨
Asplenium sarelii
铁角蕨
Aspleniaceae
80/ 29 80/ 3 80/ 7 240/ 39 12.08 1.25 2.92 16.25 34 7 13 54/ 14.32 2.02 0.42 0.77 3.21
井栏边草
Pteris multifida
凤尾蕨科
Pteridaceae
80/ 15 80/ 9 80/ 12 240/ 36 6.25 3.75 5.00 15.00 17 10 16 43/ 11.41 1.01 0.60 0.95 2.56
芒萁
Dicranopteris linearis
里白科
Gleicheniaceae
80/ 14 80/ 16 80/ 4 240/ 34 5.83 6.67 1.67 14.17 18 18 6 42/ 11.14 1.07 1.07 0.36 2.50
  注: ∗为占总株数的百分数ꎬ P<0.05ꎮ
  Note: ∗ indicates the percentage of total strains numberꎬ P<0.05.
离率最高(4.52%)ꎬ其它 6 种蕨类植物总分离率依
次为禾秆蹄盖蕨(3.63%)>海金沙(3.27%)>华中铁
角蕨(3.21%)>狗脊(2.74%) >井栏边草(2.56%) >
芒萁(2.50%)ꎮ 在 7种蕨类植物中乌蕨的内生真菌
总定植率最高(22.92%)ꎬ其余依次为禾秆蹄盖蕨
(17. 08%) > 华中铁角蕨 ( 16. 25%) > 海金沙
(15.83%)>狗脊(15.42%)>井栏边草(15.00%)>芒
萁(14.17%)ꎮ 从不同组织部位来看ꎬ7 种蕨类植物
内生真菌总分离率和定植率的趋势为叶高于根状
茎ꎮ 这说明蕨类植物内生真菌存在最主要部位是
叶ꎬ而不是茎ꎮ
每种植物不同部位的内生真菌分离率和定植率
存在差异ꎬ其中狗脊、禾秆蹄盖蕨、海金沙、乌蕨、芒
萁等 5种植物内生真菌的定植率和分离率依次为叶
柄>叶片>根状茎ꎬ华中铁角蕨、井栏边草内生真菌
的定植率和分离率依次为叶片>根状茎>叶柄ꎮ
2.2 内生真菌类群组成
从钾矿区 7种常见蕨类植物中共分离获得内生
真菌 377个菌株ꎬ经鉴定属于链格孢属(Alternaria)、
曲霉属(Aspergillus)、枝孢菌属(Cladosporium)和轮
枝孢属(Verticillium)等 25个分类单元(表 2)ꎮ 根据
分离频率判断曲霉属、枝孢菌属、轮枝孢属、链格孢
属和 Exophiala等属为 7种植物内生真菌的优势属ꎬ
其分离频率分别为 14.58%、13.26%、7.69%、7.16%
和 6.37%ꎬ5个属共获得菌株为 185 株ꎬ占总株数的
49.07%ꎮ 这 5 个分类单元从每种植物中分离获得
的菌株数存在明显差异ꎬ链格孢属在芒萁中最多(6
株)ꎬ曲霉属在狗脊中最多(12 株)ꎬ枝孢菌属在乌
蕨中(16 株)ꎬExophiala 在禾秆蹄盖蕨中最多 ( 6
株)ꎬ轮枝孢属在井栏边草中较多(7 株)ꎮ 其它 20
个分类单元在 7种植物中分类获得菌株数也存在一
些差异ꎬ其中 Penicillium 除芒萁外均可从其它 6 种
植物中分离获得ꎬ并在井栏边草中最多 ( 7 株)ꎬ
Phoma chrysanthemicolaꎬ Sclerococcum 和 Scytalidiym
等 3个分类单元获得的菌株数最少ꎬ主要分布在禾
秆蹄盖蕨和乌蕨中ꎮ
2.3 不同植物的内生真菌分布
表 1 研究结果表明ꎬ同一矿区不同植物中内生
真菌存在明显差异ꎬ其中从乌蕨植物中获得 76个菌
株ꎬ占总株数的 20. 16%ꎮ 其中禾秆蹄盖蕨占
15.92%、海金沙占 14.59%、华中铁角蕨占 14.32%、
狗脊占 12.20%、井栏边草占 11.41%、芒萁占 11.14%ꎮ
表 2结果表明ꎬ每种植物内生真菌优势属不同ꎮ
其中ꎬ狗脊的内生真菌优势属为 Aspergillus、Penicilli ̄
um、Cladosporium和 Moniliaꎬ共计 25个菌株ꎬ占其总
株数的 54.35%ꎻ禾秆蹄盖蕨的内生真菌优势属为
Cladosporium、Aspergillus、 Exophiala 和 Fusariumꎬ共
计 33个菌株ꎬ占其总株数的 54.10%ꎻ乌蕨的内生真
菌优势属为 Cladosporium、Monilia、Fusarium、Oidio ̄
dendron、Aspergillus 和 Alternariaꎬ共计 46 个菌株ꎬ占
其总株数的 60.53%ꎻ海金沙内生真菌的优势属为
Aspergillus、Cladosporium、Phomopsis 和 Penicilliumꎬ共
计 21个菌株ꎬ占其总株数的 38.18%ꎻ华中铁角蕨内
生真菌优势属为 Aspergillus、Verticillium、Alternaria、
Exophiala和 Phomopsisꎬ共计 29个菌株ꎬ占其总株数
的 53.70%ꎻ 井栏边草的内生真菌优势属为 Penicilli ̄
5433期                  钱旭等: 龙南钾矿区常见蕨类植物可培养内生真菌的多样性
表 2  钾矿区 7种蕨类植物内生真菌种群组成
Table 2  Species composition of endophytic fungi from the 7 dominant ferns in potassium mines
分类单元
Taxa
菌株数 Strain number
狗脊
Woodwardia
japonica
禾秆蹄盖蕨
Athyrium
yokoscense
乌蕨
Stenoloma
chusanum
海金沙
Lygodium
japonicum
华中铁角蕨
Asplenium
sarelii
井栏边草
Pteris
multifida
芒萁
Dicranopteris
linearis
合计
Total
分离频率
Colonization
rate
(%)
链格孢属
Alternaria sp.
3 2 5 3 5 3 6 27 7.16
曲霉属
Aspergillus sp.
12 10 7 7 8 6 5 55 14.58
Cadophora. sp. 1 2 1 4 1.06
Cephalosporium. sp. 2 3 2 3 6 16 4.24
枝孢菌属
Cladosporium sp.
4 12 16 5 2 5 6 50 13.26
Cladophialophora. sp. 1 3 3 2 9 2.38
Cryptosporiopsis sp. 2 1 1 1 1 6 1.59
Exophiala. sp. 2 6 3 3 5 3 2 24 6.37
Fusarium. sp. 2 5 6 4 17 4.51
Gliocladium. sp. 1 1 2 3 7 1.86
Monilia. sp. 4 1 7 4 16 4.24
Mycoleptodiscus. sp. 2 2 1 2 7 1.86
Heteroconium. sp. 3 1 1 1 1 3 10 2.65
Leptodontidium. sp. 2 1 2 5 1.32
Oidiodendron. sp. 2 3 5 3 13 3.45
Perionia. sp. 2 3 3 8 2.12
Phoma. sp. 3 1 1 3 2 10 2.65
Phomopsis. sp. 2 5 5 3 2 17 4.51
Phialocephala. sp. 2 2 3 2 9 2.39
Phoma chrysanthemicola. sp. 1 2 3 0.80
青霉属
Penicillium. sp.
5 2 3 4 2 7 23 6.10
Sclerococcum. sp. 1 2 1 4 1.06
Scytalidiym. sp. 1 2 3 0.80
Trichocladium. sp. 1 2 1 1 5 1.33
轮枝孢属
Verticillium. sp.
2 1 4 3 6 7 6 29 7.69
合计 Total 46 61 76 55 54 43 42 377 100
um、Verticillium、Aspergillus 和 Cladosporiumꎬ共计 25
个菌株ꎬ占其总株数的 58.14%ꎻ芒萁内生真菌的优
势属为 Alternaria、Cephalosporium、Cladosporium、Ver ̄
ticillium和 Aspergillusꎬ共计 29 个菌株ꎬ占其总株数
的 69.05%ꎮ
2.4 蕨类植物的内生真菌多样性与相似性
由表 3 可知ꎬ每种蕨类植物内生真菌的多样性
指数不同ꎬ从高到低的顺序为乌蕨(0.867) >禾秆蹄
盖蕨(0.728)>海金沙(0.692) >华中铁角蕨(0.650)
>狗脊(0.553)>井栏边草(0.553)> 芒萁(0.553)ꎬ其
中乌蕨内生真菌多样性最为丰富ꎬ多样性指数为
0.867ꎬ芒萁内生真菌多样性最低ꎬ多样性指数为
0.5020ꎮ 从组织部位来看ꎬ内生真菌的多样性指数
顺序为叶片(1.69) >叶柄(1.374) >根状茎(1.105)ꎻ
每种植物不同组织部位的内生真菌多样性指数存在
差异ꎬ其中狗脊、禾秆蹄盖蕨、海金沙和乌蕨等 4 种
植物的多样性指数依次为叶柄>叶片>根状茎ꎬ 而华
表 3  蕨类植物内生真菌的多样性指数
Table 3  Shannon diversity indices (H′) of
endophytic fungi in ferns
宿主植物
Host plant
多样性指数
Shannon diversity indices (H′)
叶片
Blade
叶柄
Petiole
根状茎
Rhizome
合计
Total
狗脊 Woodwardia japonica 0.187 0.324 0.042 0.553
禾秆蹄盖蕨 Athyrium yokoscense 0.23 0.336 0.162 0.728
乌蕨 Stenoloma chusanum 0.243 0.364 0.260 0.867
海金沙 Lygodium japonicum 0.251 0.267 0.173 0.692
华中铁角蕨 Asplenium sarelii 0.362 0.083 0.205 0.650
井栏边草 Pteris multifida 0.203 0.130 0.189 0.512
芒萁 Dicranopteris linearis 0.214 0.214 0.074 0.502
合计 Total 1.69 1.374 1.105
中铁角蕨和井栏边草的内生真菌多样性指数依次为
叶片>根状茎>叶柄ꎬ芒萁不同组织部位内生真菌的
多样性指数为叶柄=叶片>根状茎ꎮ
对钾矿区 7种常见蕨类植物内生真菌相似性分
析表明ꎬ 不同植物之间内生真菌种类组成的相似性
643 广  西  植  物                                  36卷
表 4  7种钾矿区常见蕨类植物内生真菌相似性系数
Table 4  Similarity cofficients (Cj) of endophytic fungi from the 7 ferns in potassium mines
宿主植物
Host plant
狗脊
Woodwardia
japonica
禾秆蹄盖蕨
Athyrium
yokoscense
乌蕨
Stenoloma
chusanum
海金沙
Lygodium
japonicum
华中铁角蕨
Asplenium
sarelii
井栏边草
Pteris
multifida
芒萁
Dicranopteris
linearis
狗脊
Woodwardia japonica
1.000
禾秆蹄盖蕨
Athyrium yokoscens
0.389 6 1.000
乌蕨
Stenoloma chusanum
0.370 8 0.539 3 1.000 0
海金沙
Lygodium japonicum
0.311 7 0.432 1 0.393 6 1.000 0
华中铁角蕨
Asplenium sarelii
0.587 3 0.437 5 0.444 4 0.397 4 1.000 0
井栏边草
Pteris multifida
0.390 6 0.316 4 0.322 2 0.484 9 0.447 8 1.000 0
芒萁
Dicranopteris linearis
0.189 2 0.211 8 0.382 7 0.347 2 0.333 3 0.416 7 1.000 0
系数在 0.189 2~0.587 3之间(表 4)ꎬ说明同一个钾
矿区不同蕨类植物内生真菌菌群之间的相似性程度
较低ꎮ 其中ꎬ狗脊与华中铁角蕨的内生真菌为中等
相似ꎬ相似性系数为 0.5873ꎻ而狗脊与芒萁的内生真
菌为极不相似ꎬ相似性系数为 0.1892ꎮ 芒萁的内生
真菌与其它 6种植物内生真菌相似性均较低ꎮ
3  讨论
本研究从江西龙南钾矿区 7种常见蕨类植物的
1 680个组织块中共分离获得 377个菌株ꎬ经鉴定属
于 AlternariaꎬAspergillusꎬCladosporium 和 Verticillium
等 25个分类单元ꎮ 根据分离频率判断 Aspergillusꎬ
CladosporiumꎬVerticilliumꎬAlternaria 和 Exophiala 等
为 7种蕨类植物内生真菌的优势属ꎮ
从分离率、定植率来看ꎬ7 种蕨类植物内生真菌
的总分离率在 2. 50% ~ 4. 52%之间ꎬ总定植率为
14.17%~22.92%ꎬ说明在钾矿区蕨类植物中有一定
数量的植物内生真菌定植ꎮ 与非钾矿区其它蕨类植
物内生真菌的分离率相比要低ꎬ如庐山石韦、狗脊、
槲蕨等植物分离率在 4. 75% ~ 5. 67% (詹寿发等ꎬ
2007ꎬ2012ꎻ巫婷玉等ꎬ2012ꎻ樊有赋等ꎬ2008)ꎻ与铅
锌矿废弃矿区相比钾矿区蕨类植物内生真菌的分离
率偏低ꎬ如李东伟等(2012)报道的铅锌矿废弃矿区
的硬毛南芥(Arabis hirsuta)、鱼骨松(Acacia decur ̄
rens)、白檀 ( Symplocos paniculata )、毛萼香茶菜
(Rabbosia eriocalyx)、蚤辍(Arenaria serpyllifolia)和
倒挂刺(Rosa longicuspis)等种子植物内生真菌的分
离率在 0.42~0.93之间ꎮ
从不同组织部位来看ꎬ7 种蕨类植物叶的内生
真菌总分离率和定植率都明显高于根状茎的内生真
菌分离率和定植率(P<0.05)(表 1)ꎬ说明蕨类植物
内生真菌存在最主要部位是叶ꎮ 可能与蕨类植物各
部位组织结构有关ꎬ所研究 7种蕨类植物为真蕨类ꎬ
并且真蕨类植物叶在形态、结构上较发达ꎬ叶分为叶
片和叶柄ꎬ叶片的内部结构为表皮、叶肉组织和叶
脉ꎬ叶柄的内部结构为表皮、皮层和中柱ꎬ它们表皮
均有气孔分布ꎬ内生真菌可能主要通过自然孔口
(气孔)和叶表皮细胞间隙侵入植物体内ꎬ蕨类植物
茎为根状茎ꎬ其内部结构为表皮、皮层和中柱ꎬ表皮
无气孔ꎬ蕨类植物根状茎的内生真菌是通过茎表皮
细胞间穿过皮层机械组织细胞间隙侵入到根状茎的
皮层薄壁细胞(詹寿发等ꎬ2012)ꎻ也可能与矿区土
壤环境有关ꎬ因为矿区土壤贫瘠ꎬ有些真菌难以在这
种环境中生存ꎬ故侵入蕨类植物根状茎内生真菌数
量较少ꎬ而地上部分叶可以接受空气中大量真菌孢
子ꎬ孢子通过不同途径侵入叶内定植ꎮ 具体影响内
生真菌在蕨类植物不同组织部位分布差异的因素需
要进一步探究ꎮ
龙南钾矿区 7种常见蕨类植物内生真菌多样性
指数在 0.502~ 0.867 之间ꎬ可见钾矿区蕨类植物内
生真菌较为丰富ꎮ 从相似性分析结果来看ꎬ不同植
物之间内生真菌种类组成的相似性系数在 0.189 2~
0.587 3之间ꎬ除了狗脊与华中铁角蕨、禾秆蹄盖蕨
与乌蕨的内生真菌相似性为中等相似外ꎬ其它植物
之间内生真菌的相似性都比较低ꎬ说明同一个钾矿
区不同蕨类植物内生真菌菌群之间的相似性程度较
低ꎬ这是否表明钾矿区蕨类植物内生真菌的宿主具
7433期                  钱旭等: 龙南钾矿区常见蕨类植物可培养内生真菌的多样性
有一定专一性还有待进一步研究ꎮ
致谢  感谢中国科学院微生物研究所郭良栋研
究员给予的帮助和指导ꎮ
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