全 文 ：中国生态农业学报 2012年 11月 第 20卷 第 11期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2012, 20(11): 1532−1538


* 公益性行业科研专项经费项目(200903049)资助
** 通讯作者: 刘波(1957—), 博士, 研究员, 研究方向为生物技术与生物防治。E-mail: liubofaas@163.com
蓝江林(1972—), 博士, 副研究员, 研究方向为生物技术与生物防治。E-mail: lanfz2008@163.com
收稿日期: 2012-03-18 接受日期: 2012-07-09
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.01532
pH胁迫下尖孢镰刀菌生长动力学模型*
蓝江林 肖荣凤 刘 波∗∗ 朱育菁 车建美 林抗美
(福建省农业科学院农业生物资源研究所 福州 350003)
摘 要 尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)是兼性寄生真菌, 引起农作物枯萎病, 防治困难。研究来自不同寄
主的尖孢镰刀菌在不同 pH 马铃薯蔗糖(PS)琼脂培养基上的生长情况, 构建动力学模型, 以了解培养基的初始
pH差异对尖孢镰刀菌生长特性的影响。测定了尖孢镰刀菌菌株在不同 pH培养基、25 ℃培养条件下的生长速
度, 构建生长动力学模型。供试 6 个尖孢镰刀菌菌株在 pH 为 3~10 的液体培养基中均有不同程度生长, 不同
菌株对培养基 pH 的影响规律相似, 在不同 pH 的 PS 液体培养基中培养 14 d 后, 液体培养基的 pH 均有靠近
6~7的趋势。在 pH为 3~9的培养条件下, 尖孢镰刀菌菌落可以分成 4类: 菌丝型、粘滑层型、菌丝−粘滑层型
和菌丝带粉状物, 各菌株的菌丝和培养基色泽也有所差异。同一菌株在培养基不同 pH下生长速度不同, 其生
长的最适 pH为 6~8, 菌落平均直径最大(45~49 mm), 亚适 pH为 4、5和 9; 而在 pH为 3、10和 11时菌落直
径明显变小(17~21 mm)。培养 14 d后培养基 pH对菌落形态、色泽有一定的影响, 不同菌株在不同 pH培养基
培养下产孢量也存在差异。pH在 4~8时其平均产孢量最大, 达(223.8~273.3)×104 cfu·mL−1, 其中 pH 为 6.38(自
然 pH)时产孢量最高, pH为 11时产孢量最低。供试菌株在不同 pH条件下的菌落生长速度和产孢量变化动力
学模型均符合二次曲线方程。
关键词 pH胁迫 尖孢镰刀菌 生长动力学 菌落直径 产孢量 二次曲线方程
中图分类号: Q945.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)11-1532-07
Growth kinetic model of Fusarium oxysporum under different pH
LAN Jiang-Lin, XIAO Rong-Feng, LIU Bo, ZHU Yu-Jing, CHE Jian-Mei, LIN Kang-Mei
(Institute of Agricultural Bio-resources Research, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350003, China)
Abstract Fusarium wilt disease in agricultural crops caused by Fusarium oxysporum facultative fungi has always been difficult to
control. In this paper, the effects of different pH on the growth characteristics of six F. oxysporum strains isolated from different host
plants were studied by constructing a kinetic model with growth characteristics of F. oxysporum inoculated on potato sucrose (PS)
agar mediums with different pH levels. The tested six F. oxysporum strains could grow in PS liquid medium with pH 3~9. pH
changes of PS liquid medium with different stains was similar, closing to 6~7 after 14 days cultivation. This colony was divided into
4 categories (hyhae, stick-slip, hyhae and stick-slip, and hyhae with powdery types) in the range of pH 3~9. The hyhae and culture
medium colors of the strains were different. F. oxysporum growth rate in different pH media was determined at 25 ℃, which was
later used to build the kinetic growth model. Growth rate was affected by medium pH. The optimal growth (with maximum average
colony diameter of 45~49 mm) was attained in the range of pH 6~8, followed by pH 4, 5 and 9, with colony diameter significantly
smaller (17~21 mm) at pH 3, 10 and 11. Colony morphology and color were affected by media pH after 14 days cultivation.
Differences existed among stain sporification at different pH, with the highest average sporification (223.8~273.3)×104 cfu·mL−1 in
the range of pH 4~8. Sporification was highest at pH 6.38 (natural pH) and was lowest at pH 11. Strain colony growth and
sporification at different pH were best depicted by quadratic equation.
Key words pH stress, Fusarium oxysporum, Kinetic growth model, Colony diameter, Sporification, Quadratic equation
(Received Mar. 18, 2012; accepted Jul. 9, 2012)
第 11期 蓝江林等: pH胁迫下尖孢镰刀菌生长动力学模型 1533


尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)是一类既可侵
染植物又可在土壤内生存的兼性寄生真菌, 在世界
各地均有分布, 具有多种专化型, 可侵染多种寄主,
引起农作物枯萎病, 造成植株枯死, 在植株的全生
育期均可发生[1−3], 病田一般减产20%~30%, 严重田
块可达50%~60%, 甚至绝产[4−5]。目前尚缺乏完全有
效的防治方法。尖孢镰刀菌的生长和侵染受多种自
然因素影响, 如温度、光照、pH等均对尖孢镰刀菌
生长和侵染有重要影响, 研究尖孢镰刀菌适宜培养
条件是防治该病的必要途径。秦涵淳等[6]研究了香
蕉枯萎病菌尖孢镰刀菌的培养特性, 结果表明尖孢
镰刀菌菌落在pH 4.0~9.0范围内均可生长 , pH为
6.0~7.0时最适, 菌落直径平均在3.7~3.9 cm之间。刘
智成等 [7]对墨兰茎腐病原菌 (Fusarium axysporum
Schl.)生物学特性研究表明, 该病原菌菌丝生长和分
生孢子萌发的最适温度为26 ℃, 产生分生孢子的最
适温度为24 ℃; 菌丝生长最适pH为6~7, pH为9时最
适产生分生孢子。不同来源的尖孢镰刀菌菌株在不
同pH胁迫条件下的生长动力学研究尚少见报道。本
研究选择来自黄瓜、甜瓜和西瓜3种作物上的尖孢镰
刀菌菌株 , 对不同pH马铃薯蔗糖琼脂(PSA)培养基
上的生长情况进行观察, 构建动力学模型, 以了解
培养基的初始pH差异对尖孢镰刀菌生长特性的影响,
为进一步开展同类研究提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试菌株为: 分离自黄瓜植株的尖孢镰刀菌菌
株119(F-H.6.5-03018-J2)和菌株124(F-H.6.5-030318-
J2); 分离自甜瓜植株的尖孢镰刀菌菌株129(F-T.1.7-
030514-12)和菌株132(F-T.1.7-030520); 分离自西瓜
植株的尖孢镰刀菌菌株135(F-X.1.7-030520-11)和菌
株139(F-X.1.7-030527-02)。供试培养基为: 马铃薯
蔗糖(PS)液体培养基(马铃薯200 g, 蔗糖15 g, 自然
pH)。在制备时均加链霉素以抑制细菌生长, 用量为
0.3 g·L−1。
1.2 试验方法
1.2.1 pH胁迫下尖孢镰刀菌形态变化
培养基pH的调节方法 : PS液体培养基分装于
300 mL三角瓶中, 每瓶200 mL, 灭菌后用80%乳酸
和过饱和Na2CO3调节培养基pH, 用pH试纸测定液
体培养基的pH。在pH 3~11范围内共9个梯度。
菌落培养性状的测量记录和产孢量测定: 将马
铃薯蔗糖琼脂(PSA)培养基倒入直径10 cm培养皿中,
每皿接入各试验菌株的菌片1块(直径4 mm), 每个
处理重复3次。25 ℃培养4 d后测量菌落直径(即生长
速度), 14 d后记录菌形态和色泽, 并测定产孢量。产
孢量测定方法: 取直径4 mm的菌片5块, 加5 mL水
搅拌, 洗下孢子制成孢子悬液, 用血球计数板记数
孢子数, 统计每个菌片上的平均孢子数, 即为每个
菌株在不同pH培养基上的产孢量。
1.2.2 尖孢镰刀菌生长过程pH动力学模型
1.2.2.1 尖孢镰刀菌生长过程酸碱度的变化动态 选
择菌株119和菌株151进行整个发酵过程pH变化的观
察。发酵液收集: 从培养7 d的平板上打取3个6 mm
的菌片, 置于盛有100 mL PS液体培养基(自然pH)的
250 mL三角瓶中培养, 培养温度为25 , ℃ 摇床转速
为110 r·min−1, 每天取2瓶, 过滤去除菌丝, 收集发
酵液, 用pH计测定其pH, 取其平均值。
1.2.2.2 尖孢镰刀菌生长过程pH动力学作用 PS液
体培养基分装于150 mL三角瓶中, 每瓶25 mL, 灭
菌后用80%乳酸和过饱和Na2CO3调节培养基pH, 酸
度计测定液体培养基pH。液体培养基起始pH分别设
为2、3、4、5、6、7、8、9、10和11共10个梯度。
在调节好pH的PS液体培养基三角瓶中接入各试验
菌株的菌片1块(直径4 mm), 设不接种为对照, 每个
处理重复3次。摇床转速为110 r·min−1, 25 ℃培养14 d
后过滤去除菌丝, 收集发酵液, 用pH计测定其pH。
1.2.3 pH胁迫下尖孢镰刀菌菌落生长动力学模型
试验方法同1.2.1。以各菌株为样本, 菌株生长
阶段的pH为自变量(Xi), 各pH阶段各菌株的菌落大
小为因变量(Y), 构建菌落生长动力学数据矩阵, 建
立函数。
1.2.4 pH胁迫下尖孢镰刀菌孢子生长动力学模型
方法同1.2.1, 以各菌株为样本, 菌株生长阶段的
pH为自变量(Xi), 各pH阶段各菌株的产孢量为因变量
(Y), 构建孢子生长动力学数据矩阵, 建立函数。
1.2.5 pH胁迫下尖孢镰刀菌生长特性的聚类分析
试验方法同1.2.1。利用不同pH培养下各菌株产
孢量构建数据矩阵, 以各菌株为样本, 以欧氏距离
为尺度, 采用最长距离法, 将不同初始pH培养条件
下平均产孢量进行系统聚类, 对pH胁迫下尖孢镰刀
菌生长特性进行聚类分析。
1.3 数据分析
采用DPS软件进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 pH胁迫下尖孢镰刀菌形态变化
试验结果见表 1和图 1。参照王拱辰等[8]对李瑟
1534 中国生态农业学报 2012 第 20卷


组镰刀菌的菌落形态归类, 把菌落形态归纳为 4 类:
A菌丝型, 气生菌丝茂盛; B粘滑层型, 菌丝伸入基
物, 表面粘滑; C 菌丝−粘滑层型, 中央有气生菌丝,
周围为粘滑层; D菌丝型, 带粉状物。供试的 6株镰
刀菌在 pH为 3时多为菌丝型, 其中菌株 135为菌丝
带粉状物; pH为 6~8时多呈菌丝型带粉状物; pH为
10~11 时菌丝生长不发达, 多呈菌丝−粘滑层型或粘
滑层型。各菌株在不同 pH条件下菌丝和基物的色泽
也有所差异。菌株 119在 pH为 3~4时菌丝为粉红色,
基物为粉白和米黄色; pH 为 5~8 时菌丝为微红色,
基物为米黄色; pH 为 9 时菌丝为白色, 基物为米白
色; pH为 10时菌丝为微红色, 基物为米黄色或橙色;
pH为 11时菌丝为粉白色, 基物为米黄色—橙色。菌
株 124在 pH为 3~4时菌丝为粉白色, 基物为橙黄色
或紫色; pH为 5~8时菌丝为白色, 基物为米黄色; pH
为 9~10 时菌丝为粉白色, 基物为米黄色; pH 为 11
时菌丝为米黄色, 基物为米白—橙黄色。菌株 129
在 pH为 3~11的培养条件下菌丝均为米白色, 基物
也均为米白色和米黄色。菌株 132 在 pH 为 3~11
的培养条件下菌丝为米白色, 基物也均为米白色和
米黄色。菌株 135在 pH为 3时菌丝为白色, pH为
4~11时菌丝为米白色; 而基物在 pH为 3~4时为米
黄色, pH为 5~6和 9时为米白色, pH为 7~8、10~11
时为米黄色。菌株 139在 pH为 3时菌丝为白色, 基
物也为米黄—紫色, pH 为 4~11 时菌丝和基物均为
米白色。

表1 不同培养基pH对菌落形态、色泽的影响
Table 1 Effects of different culture medium pH on colony morphology and color
菌株 Strain 初始pH
Initial pH
类别
Sort 119 124 129 132 135 139
3 菌落形态CM 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝带粉状物HPT 菌丝型HT
菌丝色泽HC 粉红色P 粉白色PW 白色W 米白色B 白色W 白色W
基物色泽CMC 粉白—粉红PW—P 橙黄或紫红色
OY/PR
米白或紫色B/Pu 米黄或紫红色B/PR 米黄或紫红色B/PR 米黄或紫色B/Pu
4 菌落形态CM 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HY 菌丝型HT 菌丝带粉状物HPT 菌丝型HT
菌丝色泽HC 粉红色P 粉白色PW 米白色B 米白色B 米白色B 米白色B
基物色泽CMC 米黄色B 橙黄色OY 米黄色B 米黄色B 米黄色B 米白色B
5 菌落形态CM 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HY
菌丝色泽HC 微红色BR 白色W 米白色B 米白色B 米白色B 米白色B
基物色泽CMC 米黄色B 米黄色B 米黄色B 米白—米黄色B 米白—米黄色B 米白色B
6 菌落形态CM 菌丝型HT 菌丝带粉状物HPT 菌丝带粉状物HPT 菌丝带粉状物HPT 菌丝型HT 菌丝型HT
菌丝色泽HC 微红色BR 白色W 米白色B 米白色B 米白色B 米白色B
基物色泽CMC 米黄色B 米黄色B 米白色B 米白—米黄色B 米白—米黄色B 米白色B
7 菌落形态CM 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝带粉状物HPT 菌丝带粉状物HPT 菌丝型HT 菌丝型HT
菌丝色泽HC 微红色BR 白色W 米白色B 米白色B 米白色B 米白色B
基物色泽CMC 米黄色B 米黄色B 米白色B 米白色B 米黄色B 米白色B
8 菌落形态CM 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝型HT
菌丝色泽HC 微红色BR 白色W 米白色B 米白色B 米白色B 米白色B
基物色泽CMC 米黄色B 米黄色B 米黄色B 米白色B 米黄色B 米白色B
9 菌落形态CM 菌丝型HT 菌丝−粘滑层型HST 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝−粘滑层型
HST
菌丝型HT
菌丝色泽HC 白色W 粉白色PW 米白色B 米白色B 米白色B 米白色B
基物色泽CMC 米白色B 米黄色B 米白或黄色B/W 米白色B 米白色B 米白色B
10 菌落形态CM 菌丝−粘滑层型
HST
菌丝−粘滑层型HST 菌丝型HT 菌丝型HT 菌丝−粘滑层型
HST
菌丝型HT
菌丝色泽HC 微红色BR 粉白色PW 米白色B 米白色B 米白色B 米白色B
基物色泽CMC 米黄色或橙色B/O 米白—米黄色B 米黄色B 米黄色B 米黄色B 米白色B
11 菌落形态CM 菌丝−粘滑层型
HST
粘滑层型SST 菌丝带粉状物HPT 菌丝−粘滑层型
HST
菌丝−粘滑层型
HST
菌丝带粉状物HPT
菌丝色泽HC 粉白色PW 米黄色B 白色W 米白色B 米白色B 米白色B
基物色泽CMC 米黄色或橙色B/O 米白—橙黄色B—OY 米白或米黄色B 米黄色B 米黄色B 米黄色B
CM: colony morphology; HC: hypha color; CMC: culture medium color; HT: hyhae type; HPT: Hyhae with powdery type; HST: hyhae and
stick-slip type; SST: stick-slip type; P: pink; PW: pink white; W: white; B: beige; OY: orange yellow; PR: purplish red; Pu: purple; O: orange; BR: a
bit red.
第 11期 蓝江林等: pH胁迫下尖孢镰刀菌生长动力学模型 1535




图1 尖孢镰刀菌菌落形态(pH=3)
Fig. 1 Colony morphology of F. oxysporum (pH=3)

2.2 尖孢镰刀菌生长过程 pH动力学模型
2.2.1 尖孢镰刀菌生长过程酸碱度的变化动态
由图2可知, 菌株119和菌株151发酵过程中pH的
变化趋势相同, 在培养的第2 d有所下降, 菌株119发
酵液的pH为5.70, 而菌株151的pH为6.05, 均比发酵
第1 d低, 而后逐渐上升, 但略有波动, 从培养的第7
d开始, 2个菌株的pH变化趋于平缓, 达到平衡状态。2
个菌株的生长过程中酸碱度变化动力学模型如下:
菌株119: y=−0.009x3+0.134 1x2−0.237 2x+
6.195 (R2 = 0.907 5) (1)
菌株151: y=−0.011 3x3+0.166 1x2−0.328 6x+
6.27 (R2 = 0.972 1) (2)

以菌株119的动力学模型为例 , 其生物学意义
为: y为菌株培养体系的pH。−0.009x3的系数表示菌
株生长过程中pH变化的加速度, 当x(培养时间)确定
时, 系数值越大, pH变化越快; 0.134 1x2的系数代表
速度 , 当 x确定时 , 系数值越大 , pH变化越显著 ;
−0.237 2x的系数则影响菌株培养过程中pH变化的起
点。R2为相关系数, 越接近1, 则模型的拟合度越好。
如培养的第 1 d, x=1, 菌株 119培养体系的理论
pH(y)=6.08, 实测值为 6.2, 菌株 151培养体系中
pH(y)=6.09, 实测值为6.2。



图 2 尖孢镰刀菌菌株 119和菌株 151生长过程 pH的
变化动态
Fig. 2 Dynamics of pH of strain 119 and 115 of F. oxysporum
during cultivation
2.2.2 尖孢镰刀菌生长过程pH动力学模型
由图3可知 , 在pH为2和11的两个极端条件下 ,
菌株不能生长, 发酵液澄清。在pH为3~10的液体培
养基中, 各菌株均有不同程度生长。培养至14 d后,
各菌株不同初始pH的发酵液终点pH均靠近6~7左右,
菌株间终点平均pH无显著性差异(P≥0.05), 这一现
象表明, 菌株自身有调节培养基pH的能力。在菌株
生长过程中, 通过其代谢分泌物调节培养基pH以达
到适合自身生长的范围。此外, 不同菌株在不同初
始pH培养基中生长, 对培养基pH的影响规律相似,
动力学变化模型如下:
菌株119: y=0.051x3−0.904x2+5.037 9x−
1.493 (R2=0.937 6) (3)
菌株124: y=0.044 3x3−0.781 8x2+4.463 6x−
1.306 (R2=0.974 0) (4)
菌株129: y=0.049 2x3−0.870 2x2+4.854 5x−
1.263 (R2=0.919 8) (5)
菌株132: y=0.049 7x3−0.865 5x2+4.748 7x−
1.147 7 (R2=0.915 2) (6)
菌株135: y=0.052 5x3−0.929 5x2+5.171 2x−
1.587 7 (R2=0.936 1) (7)
菌株139: y=0.048 9x3−0.855 2x2 +4.729x−
1.125 7 (R2=0.906 2) (8)
对照: y=1.096 4x (R2=0.907 5) (9)



图3 尖孢镰刀菌各菌株对生长环境pH的调节作用
Fig. 3 Regulation of F. oxysporum on pH of culture medium
1536 中国生态农业学报 2012 第 20卷


以菌株119为例, 其动力学模型生物学意义为:
y代表不同初始pH条件下菌株生长14 d时培养体系
的pH。0.051x3的系数表明pH动力学变化的加速度,
当x(初始pH)确定时, 系数值越大动力学变化速度越
快; 0.904x2的系数代表pH动力学变化的速度, 当x确
定时, 系数值越大, pH变化速度越显著; 5.037 9x的
系数则代表pH动力学变化起点位置。R2为相关系数,
越接近1, 则模型的拟合度越好。如当初始pH(x)=3时,
菌株119动力学变化终点pH(y)=6.86, 实测值6.51。
2.3 pH胁迫下尖孢镰刀菌菌落生长动力学模型
不同初始pH培养基上不同尖孢镰刀菌菌落直径
的平均值统计见图4。培养基初始pH对各尖孢镰刀菌
菌株的生长速度有显著影响(P<0.01)。初始pH为3、
4、5、6、7、8、9、10和11时, 培养4 d菌落直径的
平均值分别为21.1 mm、37.1 mm、43.0 mm、46.2 mm、
48.8 mm、45.5 mm、30.8 mm、18.3 mm和17.5 mm。
尖孢镰刀菌菌落生长的pH适应范围很宽, 培养基初
始pH在5~8范围内, 适合尖孢镰刀菌生长, pH为7时
最适 , 菌落直径平均值在43~48 mm之间 ; pH<5或
pH>8都不适应于尖孢镰刀菌生长。
尖孢镰刀菌菌株119、124、129、132、135和139
在不同初始pH培养基上培养4 d, 菌落直径的平均
值分别为34.7 mm、33.6 mm、36.5 mm、33.3 mm、
33.4 mm和34.0 mm, 且同菌株菌落生长直径差异不
显著(P≥0.05)。各菌株在不同pH培养基上菌落生长
趋势类似 , 符合二次函数 , 呈抛物线变化 , 各菌株
菌落生长的动力学模型如下:
菌株119: y=−1.630 4x2+14.112x+
15.812 (R2=0.883 5) (10)
菌株124: y=−1.850 9x2+16.552x+
9.428 6 (R2=0.887 9) (11)
菌株129: y=−1.536 6x2+14.989x+
10.19 (R2=0.887 9) (12)
菌株132: y=−2.057 3x2+18.688x+
5.031 (R2=0.911 3) (13)



图4 不同初始pH培养基上尖孢镰刀菌菌株菌落直径
(培养4 d)
Fig. 4 Colony diameter of F. oxysporum after culture four
days under different initial pH
菌株135: y=−2.087x2+18.663x+
6.171 4 (R2=0.805 1) (14)
菌株139: y=−1.579 9x2+14.859x+
9.735 7 (R2=0.877 7) (15)
以菌株 119 为例, 其动力学模型生物学意义为:
y代表不同初始 pH条件下各菌株生长 4 d时的菌落
直径。−1.630 4x2的系数反映了不同初始 pH下菌落生
长速度, 当 x(初始 pH)确定时, 系数值越大, 说明生长
速度越快, 到达生长稳定的时间短, 初始 pH越适应菌
株生长。14.112x的系数代表菌落大小, 当 x确定时, 系
数值越大, 菌落直径越大。R2 为相关系数, 越接近 1,
则模型的拟合度越好。如初始 pH(x)=3, 培养 4 d时菌
株 119 的理论菌落直径(y)=43.47 mm, 而实际检测为
25.3 mm。初始 pH(x)=4, 培养 4 d时菌株 119的理论
菌落直径(y)=46.17 mm, 而实际检测为 39.7 mm。说明
pH仅是菌株菌落生长的重要影响因子之一。
2.4 pH胁迫下尖孢镰刀菌孢子生长动力学模型
试验结果见图5。菌株在不同pH培养下产孢量差
异显著。 pH在 4~8时平均产孢量最大 , 达 (2.24~
2.73)×106 cfu·mL−1, 其中pH=6.38(自然pH)的产孢量
最高, pH=11的产孢量最低。菌株139在不同pH条件
下平均产孢量为3.00×106 cfu·mL−1, 显著高于其他
菌株(P<0.01)。各菌株在不同起始pH培养条件下孢
子生长动力学模型如下:
菌株119: y=−0.056 5x2+0.489 9x+
0.406 (R2=0.741 8) (16)
菌株124: y=−0.116 6x2+0.909 2x+
1.063 1 (R2=0.782 0) (17)
菌株129: y=−0.158 1x2+1.725 1x−
1.514 8 (R2=0.899 6) (18)
菌株132: y=−0.074 5x2+0.869 5x−
0.270 0 (R2=0.841 5) (19)
菌株135: y=−0.056 7x2+0.351 8x+
2.181 9 (R2=0.500 6) (20)
菌株139: y=−0.111 9x2+0.941 2x+
1.839 8 (R2=0.841 0) (21)



图5 不同初始pH培养基对尖孢镰刀菌菌株产孢量
(培养14 d)的影响
Fig. 5 Sporulation quantity of F. oxysporum after culture
fourteen days under different initial pH
第 11期 蓝江林等: pH胁迫下尖孢镰刀菌生长动力学模型 1537


以菌株119为例, 其动力学模型生物学意义为:
y代表不同初始pH条件下各菌株生长14 d时的产孢
量。−0.056 5x2的系数表明不同pH下的产孢速度, 当
x(初始pH)确定时 , 系数值越大 , 产孢量增长越快 ;
0.489 9x的系数表示产孢量, 当x确定时, 系数值越
大, 理论产孢量越大。R2为相关系数, 越接近1, 则
模型的拟合度越好。
2.5 pH胁迫下尖孢镰刀菌生长特性的聚类分析
以各菌株为样本, 以欧氏距离为尺度, 采用最长
距离法, 将不同初始 pH 培养条件下所有菌株的平均
产孢量进行系统聚类, 结果见图 6。当 λ=3.788 7时, 可
将各初始 pH培养条件下菌株的平均产孢量分为 3类。
类别Ⅰ包括初始 pH=3 和 pH=11 的条件下, 菌株的平
均产孢量最低, 分别为 1.20×106 cfu·mL−1和 0.88×106
cfu·mL−1; 类别Ⅱ包括初始 pH为 4、5、6.38和 7的条
件下 , 菌株的平均产孢量最高 , 分别为 2.24×106
cfu·mL−1、2.38×106 cfu·mL−1、2.73×106 cfu·mL−1 和
2.70×106 cfu·mL−1; 类别Ⅲ包括初始 pH 为 8、9 和 10
的培养条件下, 菌株平均产孢量较高, 分别为 2.33×
106 cfu·mL−1、1.84×106 cfu·mL−1和 1.63×106 cfu·mL−1。



图6 不同初始pH下所有尖孢镰刀菌菌株平均产孢量的
聚类分析图
Fig. 6 Cluster analysis on average sporulation quantity of F.
oxysporum at different initial pH

以各菌株为样本, 以欧氏距离为尺度, 采用最
长距离法, 将不同菌株在所有初始 pH 培养条件下
的平均产孢量进行系统聚类, 结果见图 7。当 λ=4.84
时, 可将各菌株的平均产孢情况分为 2 类。类别Ⅰ
包括菌株 119、129和 132, 平均产孢量分别为 1.07×
106 cfu·mL−1、2.11×106 cfu·mL−1和 1.72×106 cfu·mL−1;
类别Ⅱ包括菌株 124、135 和 139, 平均产孢量分别
为 1.92×106 cfu·mL−1、2.15×106 cfu·mL−1和 3.00×106
cfu·mL−1。
3 讨论与结论
同多数微生物一样, 尖孢镰刀菌依靠新陈代谢
改变培养基的 pH, 使其达到最适生长的 pH 范围。尖


图7 不同菌株在各初始pH培养条件下的平均产孢量聚
类分析图
Fig. 7 Cluster analysis on average sporulation quantity of
different F. oxysporum stains at different initial pH

孢镰刀菌和pH的关系密切, 两者相互影响。如非洲菊
枯萎病菌适宜生长的pH为5~6, 喜中性偏酸环境[9]。半
裸镰刀菌菌丝体生长及分生孢子萌发的适宜pH为4~9,
最适宜pH为7~8[10]。本研究表明, 供试6个菌株尖孢
镰刀菌在pH为3~10的液体培养基中均有不同程度
生长, 在pH为2和11两个极端条件下, 菌株不生长。
不同菌株对培养基pH的影响规律相似, 在不同pH的
PS液体培养基中培养14 d后, 液体培养基的pH发生
变化, 均有靠近6~7(pH)的趋势。整个发酵过程中pH
的变化先下降后上升, 之后趋于平缓。因此, 尖孢镰
刀菌在生长过程中, 通过自身新陈代谢改变着菌液
pH, 使其达到自身生长的最适pH。
尖孢镰刀菌色素的产生和培养温度、培养基糖
类及pH有关[11]。本研究中, 培养基pH能影响尖孢镰
刀菌的生长速度、菌落形态、色泽、产孢量及大孢
子形状等, pH为3~4时菌落偏向红色, pH为6~7时菌
落为紫色, pH为10时则有些菌株变为淡蓝色、灰色,
适宜生长的pH为6~7[8]。本研究的6株镰刀菌在pH为
3时多为菌丝型 , pH为6~8时多呈菌丝型带粉状物 ,
pH为10~11时菌丝生长不发达, 多呈菌丝−粘滑层型
或粘滑层型。各菌株在不同pH培养条件下菌丝颜色
和基物色泽均有所差异。
许多生长动力学模型已经在鱼类、家禽以及哺
乳动物的饲养中应用[12−13], 用于评估遗传潜力、每
日的养分需求等 [14]。微生物生长动力模型的构建 ,
可以了解在培养过程中细胞的生长速率, 从而预测
对数生长期、对数生长早期和对数生长晚期等各个
生长阶段的准确状态, 这对确定发酵接种时间、接
种量及对发酵代谢产物的分析具有重要意义, 建立
准确的动力学方程, 无需进行传统的分析检测就可
快速地对一些产品的状况做出评估, 是未来工程化
应用的重要基础[15−16]。镰刀菌能引起农作物严重的
土传病害, 程龙等[17]通过在南方红豆杉中接种美丽
1538 中国生态农业学报 2012 第 20卷


镰刀菌, 并分别于 4~14 d内分离 5年生南方红豆杉中
的美丽镰刀菌, 显示其在进入南方红豆杉植株的前期
是沿维管束垂直上行生长, 生长速率为 y=0.004 4 x3−
0.106 3x2＋1.010 2x−1.986 7 (R2=0.987 1)。本研究表
明培养基 pH 对每个尖孢镰刀菌菌株的生长速度均
有影响, 同一菌株在培养基不同 pH 下生长速度不
同, 在 pH为 6~8范围内生长最适, 菌落平均直径最
大(45~49 mm), 其次为 pH=4、5和 9; 而 pH为 3、
10和 11时菌落直径明显变小(17~21 mm)。各菌株在
不同 pH 条件下菌落生长动力学模型符合二次曲线
方程。
培养基 pH 对镰刀菌产孢量也存在影响, 杨树
枯萎病菌茄类镰刀菌在 pH为 5.91~6.98时生长和产
孢较好, pH为 6.98时最适[18]。蕉斑镰刀菌 32-6菌株
初始 pH 为 8.0, 培养 9 d 时产孢量达最大值[19]。尖
孢镰刀菌西瓜转化型在 pH为 7~11时生长和产孢最
佳[20]。本研究中 6 株尖孢镰刀菌在 pH 为 4~8 时平
均产孢量最大, 达(223.8~273.3)×104 cfu·mL−1, 其中
pH为 6.38(自然 pH)时产孢量最高, pH为 11时产孢
量最低。菌株 139 在不同 pH 条件下平均产孢量为
3.00×106 cfu·mL−1, 显著高于其他菌株。各菌株在不
同 pH条件下产孢量动力学模型符合二次曲线方程。
也有研究表明 pH不同的培养基对孢子大小有影响[21],
对于本研究中的菌株有待后续研究。
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