免费文献传递   相关文献

鹿蹄草属内生真菌生物学特性研究



全 文 :中国农学通报 2011,27(04):125-128
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
鹿蹄草属植物植株矮小,四季常绿,姿态优雅,观
赏价值高。其中,东北地区的兴安鹿蹄草(Pyrola dah-
urica)、肾叶鹿蹄草(P. renifolia)、红花鹿蹄草(P. incar-
nata)等,因具有极强的耐寒性,可以绿体越冬[1-2],因而
成为中国北方地区很好的园林绿化材料。但目前,该
属植物少有人工栽培成功的报道。研究发现,该属植
物之所以难以驯化,重要原因之一是该属植物必须与
内生真菌共生才能良好生长[3-4]。
内生真菌是一类存在于健康植物组织内,不引起
植物组织明显病害症状的真菌,包括菌根真菌及在植
物组织表面生长的腐生真菌等[5-6]。该类微生物具有促
进宿主生长[7-8]、提高宿主抗病[9-10]、抗胁迫[11-12]及他感能
力[13]等作用,在野生植物的引种驯化等方面具有重要
的应用价值。目前国内外内生真菌的研究主要集中在
在禾本科植物[14-15]、兰科植物[16-17]以及杜鹃花科[18]植物
基金项目:黑龙江省自然科学基金(C200805)。
第一作者简介:孙梅青,女,1984年出生,河北衡水人,硕士研究生,主要从事野生植物引种驯化研究。通信地址:150030黑龙江省哈尔滨市香坊区木
材街59号东北农业大学生命科学学院,Tel:0451-55190410,E-mail:sunmeiqing-1984@163.com。
通讯作者:王丽娟,女,副研究员,博士,主要从事植物生殖生物学研究。通信地址:150030黑龙江省哈尔滨市香坊区木材街59号东北农业大学生命
科学学院,Tel:0451-55190410,E-mail:lj-wang@163.com。
收稿日期:2010-09-28,修回日期:2010-11-05。
鹿蹄草属内生真菌生物学特性研究
孙梅青 1,陈 忠 2,喻其林 1,李春苗 1,孙彩玉 1,王丽娟 1
(1东北农业大学生命科学学院,哈尔滨 150030;2黑龙江省农业科学院园艺分院,哈尔滨 150069)
摘 要:内生真菌对鹿蹄草的生长、抗逆等具有重要意义。笔者对1株鹿蹄草内生真菌R25(Nectria sp.)
的生物学特性进行报道,旨在为该菌株在鹿蹄草等园林绿化植物引种驯化中的应用提供依据。研究发
现:R25在培养的 1~2天生长缓慢,3~10天生长迅速,11天后生长趋于稳定。该菌的适宜生长温度为
10~25℃,最适生长温度为20℃;在pH 4.0~8.0之间均能生长,最适生长pH为5.0~6.0;在各光照条件下均
能生长,但黑暗对生长更有利;该菌株能利用多种碳、氮源,其中最适碳、氮源分别为葡萄糖、硝酸钾,且
在OMA培养基中产孢能力最强。
关键词:鹿蹄草属;内生真菌;生物学特性
中图分类号:S182,Q935 文献标志码:A 论文编号:2010-2819
Biological Characteristics of Endophytic Fungi from Pyrola sp.
Sun Meiqing1, Chen Zhong2, Yu Qilin1, Li Chunmiao1, Sun Caiyu1, Wang Lijuan1
(1College of Life Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030;
2Horticultural Sub-academy of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150069)
Abstract: Endophytic fungi play a key role in growth and anti-adversity of Pyrola. The biological characteris⁃
tics of a strain of endophytic fungi R25 (Nectria sp.), which was isolated from Pyrola, were studied to provide
evidence for appliance of the strain to introduction and acclimatization of Pyrola. The results showed as fol⁃
lows. The strain grew rapidly during the third to tenth day, followed by stable growth period after the eleventh
day. The proper growth temperature of the strain was 10-25℃, and the optimal was 20℃. The optimum growth
pH of the strain was 5.0-6.0, and darkness was beneficial to the growth. The strain had the ability of utilizing a
wide range of carbon and nitrogen sources, and the optimum carbon and nitrogen sources were glucose and
KNO3, respectively. Growing on the OMA media, the strain reached the peak capacity of generating spores.
Key words: Pyrola; endophytic fungi; biological characteristics
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
中,而有关鹿蹄草内生真菌的研究还鲜有报道。该研
究对本实验室分离的一株鹿蹄草内生真菌的生物学特
性进行探讨,旨在填补国内外有关鹿蹄草内生真菌生
物学特性研究的空白,并为该菌在鹿蹄草及其他野生
植物引种驯化等方面的应用提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
研究田间试验于 2010年在东北农业大学园艺站
进行,室内试验在东北农业大学植物学教研室进行。
1.2 试验材料
供试菌株为鹿蹄草内生真菌R25(Nectria sp.),分
离自鹿蹄草菌根,保存于东北农业大学植物学教研室。
1.3 试验方法
1.3.1 试验设计
(1)内生真菌生长曲线的绘制。将保存的菌株
R25在 PDA斜面活化后,点种于各 PDA平板上,于
20℃、黑暗条件下培养,做5次重复。每日用游标卡尺
测量 1次菌落直径。绘制菌落直径随时间变化的曲
线,即R25的生长曲线。
(2)温度对内生真菌生长的影响。将R25在PDA
斜面活化后,点种于 PDA平板上。设置 5℃、10℃、
15℃、20℃、25℃、30℃和35℃等7个处理,各处理于黑
暗条件下培养。采用游标卡尺,分别在第3、7、14天测
定菌落直径。
(3)pH对菌株生长的影响。设置pH为4、5、6、7、8
等5个处理,各处理于PDA平板、20℃、黑暗条件下培
养。测定方法同(2)。
(4)光照对菌株生长的影响。设置黑暗(0 lx)、弱
光(200 lx)、强光(1500 lx)3个处理,各处理于PDA平
板、20℃下培养。测定方法同(2)。
(5)碳源对菌株生长的影响。以查氏培养基为基
础,分别采用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、可溶性淀粉
为唯一碳源。将活化后的R25接种于各培养基平板,
20℃、黑暗条件下培养。测定方法同1.2.2。
(6)氮源对菌株生长的影响。以查氏培养基为基
础,分别采用牛肉膏、酵母膏、硫酸铵、硝酸钾、脲为唯
一氮源。菌株接种、培养及测定方法同(4)。
(7)不同培养基对菌株产孢能力的影响。将活化
后的R25分别点种于PDA(马铃薯葡萄糖琼脂)、MEA
(麦芽汁琼脂)、CMA(玉米粉琼脂)、OMA(燕麦粉琼
脂)及CzA(查氏琼脂)培养基平板。培养方法同(4)。
10天后用血球计数板测定各处理内平均每皿产孢数。
上述各环境条件对菌株生长及产孢能力影响的试
验中,各处理均设3次重复。
1.3.2 数据统计分析 采用SPSS 13.0统计软件进行方
差分析和显著性检验(LSD法)。
2 结果与分析
2.1 菌株的生长曲线
在PDA培养基上,菌株R25菌落直径随时间变化的
曲线见图1。由图1可知,R25在1~2天生长缓慢,3天
以后进入迅速生长时期,11天以后趋于稳定。可见,
R25在1~2天处于迟滞期,3~10天处于对数生长期,11
天后进入稳定期。
2.2 温度对菌株生长的影响
由表1可知,随着温度升高,R25的生长速度表现
为先增后降的趋势。当温度在 10~25℃时,该菌均能
良好生长;低于 5℃或高于 30℃,该菌几乎未见生长。
在 20℃下,各时期该菌菌落直径均为最大,且与其他
温度处理相比差异显著(P<0.05),因此 20℃为该菌的
最适生长温度。
时间/d
3
7
12
5℃
0d
0d
0f
10℃
0.51±0.03c
1.95±0.09c
2.60±0.24c
15℃
1.06±0.08b
2.75±0.21b
3.28±0.24b
20℃
1.65±0.11a
3.48±0.29a
6.02±0.34a
25℃
0.62±0.12c
1.83±0.34c
2.17±0.25d
30℃
0d
0.2±0.01d
0.2±0.01e
35℃
0d
0d
0f
表1 温度对R25菌落直径的影响
注:表中上标小写字母表示显著检验结果(LSD法,P<0.05),无相同字母表示差异显著,下同。
cm
图1 R25的生长曲线
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415
时间/d




/cm
·· 126
孙梅青等:鹿蹄草属内生真菌生物学特性研究
2.3 pH对菌株生长的影响
由表2可知,在pH 4~8范围内,R25均表现为良好
生长。在各个时期,pH 5~6时的菌落直径均较高,两
者差异不显著,而两者与其他pH条件下的菌落直径表
现出明显差异。由此推断R25的最适pH为5~6。
2.4 光照对菌株生长的影响
由表 3可知,在各光照强度下,R25均能良好生
长,但生长速度有所差异。在黑暗条件下,各时期的菌
落直径与弱光、强光条件下的菌落直径相比偏高,且差
异显著,因此黑暗条件更有利于R25的生长。在培养
后的第3天及第7天,弱光条件下菌落直径与和强光条
件下菌落直径均无显著差异;而在第 12天时,前者显
著高于后者,说明强光显著抑制R25后期的生长。
2.5 碳源对菌株生长的影响
由表 4可知,在培养后的第 3天及第 7天,以葡萄
糖为唯一碳源时菌落直径最大,且与其他碳源相比差
异显著,说明在R25生长的前期、中期,葡萄糖最有利
于该菌的生长。在培养后的第12天,葡萄糖、蔗糖、麦
芽糖为唯一碳源时菌落直径差异不显著,说明在该菌
生长的后期,这 3种碳源下该菌生长量接近一致。在
受试的5种碳源中,可溶性淀粉最不利于该菌的生长,
推测原因是可溶性淀粉为缓效碳源,菌体利用速度慢,
进而导致其生长速度缓慢。
2.6 氮源对菌株生长的影响
由表5可知,当以硝酸钾为唯一氮源时,R25的菌落
直径在各时期均为最大,在第3天和第7天时,与硫酸
铵、酵母膏、牛肉膏的差异不显著,而在第12天时则与
其他氮源差异显著,说明硝酸钾对该菌的生长最有利,
时间/d
3
7
12
pH=4
1.31±0.12b
3.05±0.24c
5.90±0.21b
pH=5
1.46±0.25a
3.85±0.28a
6.24±0.37a
pH=6
1.55±0.19a
3.78±0.30a
6.11±0.22a
pH=7
1.34±0.08b
3.29±0.21b
5.97±0.27b
pH=8
1.28±0.18b
3.37±0.25b
5.89±0.19b
表2 pH对R25菌落直径的影响 cm
表3 光照对R25菌落直径的影响 cm
时间/d
3
7
12
黑暗(0 lx)
1.92±0.22a
3.85±0.34a
7.35±0.29a
弱光(200 lx)
1.75±0.17b
3.45±0.28b
6.73±0.32b
强光(1500 lx)
1.74±0.19b
3.46±0.25b
5.25±0.18c
表4 碳源对R25菌落直径的影响 cm
时间/d
3
7
12
葡萄糖
1.59±0.10a
3.74±0.18a
6.50±0.31a
蔗糖
1.43±0.14b
3.60±0.21b
6.44±0.34a
麦芽糖
1.39±0.23c
3.56±0.29b
6.32±0.25a
乳糖
0.98±0.19d
2.43±0.31c
4.83±0.30b
可溶性淀粉
0.24±0.02e
1.26±0.15d
2.90±0.27c
表5 氮源对R25菌落直径的影响 cm
时间/d
3
7
12
牛肉膏
1.81±0.12a
3.57±0.20a
6.35±0.24c
酵母膏
1.89±0.25a
3.60±0.38a
6.28±0.27c
硫酸铵
1.93±0.14a
3.65±0.21a
6.48±0.23b
硝酸钾
1.96±0.08a
3.78±0.27a
6.68±0.21a

1.85±0.18b
3.31±0.30b
5.33±0.22d
尤其是在培养后期能显著促进该菌的生长。从表中还
可看出,硝酸钾、硫酸铵2种无机氮源条件下的菌落直
径比 3种有机氮条件下的菌落直径偏高,说明无机氮
源对该菌的生长更有利。
2.7 不同培养基对菌株产孢能力的影响
由图 2可知,在受试的 5种培养基中,R25均能产
孢。OMA培养基中产孢数最多,达5.2×108个/皿,且与
其他培养基相比差异显著。MEA、CMA等2种培养基
中产孢数也较多,两者差异不显著。CzA培养基中产
孢数最少,仅约0.6×108个/皿。
3 结论
(1)菌株R25在1~2天生长缓慢,处于迟滞期;3天
后迅速生长,进入对数生长期;11天以后生长趋于平
稳,进入稳定期。
(2)该菌的适宜生长温度为10~25℃,最适生长温
度为20℃,表明该菌属于低温型微生物;在pH为4.0~
·· 127
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
8.0,该菌均能生长,且最适生长 pH为 5.0~6.0;在各光
照条件下该菌均能正常生长,但黑暗对生长更有利。
(3)R25能利用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、可溶
性淀粉等多种碳源,以及牛肉膏、酵母膏、硫酸铵、硝酸
钾、脲等多种氮源,可见,该菌具有较广的营养适应
性。这为该菌在应用过程中的实际效果提供了保证。
其中,葡萄糖、硝酸钾分别对该菌的生长最有利。
OMA培养基最有利于该菌的产孢,因而利于高效菌剂
的制备。
4 讨论
Lucie等采用分子生物学方法,对鹿蹄草内生真菌
的多样性进行了初步研究,发现该类真菌种类极其丰
富,广泛分布于子囊菌及担子菌的19个属中[2]。然而,
有关该类真菌的分离筛选及生物学特性等深入研究尚
未见报道。如此丰富的内生真菌资源,亟待后续工作
者展开研究。
菌株R25(Nectria sp.)是本实验室自野生鹿蹄草
菌根分离到的一株内生真菌。前期研究已证明,在野
生鹿蹄草的驯化过程中,该菌能明显提高鹿蹄草的生
长及抗逆能力,因而具有良好的应用前景。笔者对该
株内生真菌的生物学特性进行了初步探讨,填补了鹿
蹄草内生真菌生物学特性研究的空白,并为该菌的实
际应用奠定了基础。
该菌能在广泛的温度、pH范围,以及多种碳、氮源
条件下良好生长,提示该菌在实际的应用过程中具有
较广的环境适应性。该菌的最适生长条件为温度
20℃,pH 5~6,黑暗条件,以及碳氮源分别为葡萄糖和
硝酸钾。在R25菌剂制备过程中,为降低菌剂生产周
期,提高菌剂质量,所采用的环境条件应尽量与上述最
适生长条件相符。
参考文献
[1] 马玉心,崔大练,王书臻.兴安鹿蹄草在北方园林绿化中的应用[J].
黑龙江农业科学,2009(6):101-102.
[2] 赵霜红.红花鹿蹄草引种驯化初探[D].北京:北京林业大学,2004:
7-9.
[3] Lucie V, Leho T, Franck R. Fungal associates of Pyrola rotundifolia,
a mixotrophic Ericaceae, from two Estonian boreal forests[J]. My-
corrhiza, 2008(19):15-25.
[4] Robertson D C, Robertson J A. Ultrastructural aspects of Pyrola my-
corrhizae[J]. Can J Bot, 1985,63:1089-1098
[5] Petrini O. Fungal endophytes of tree leaves. In: Andrews J H, Hira-
no S S. Microbial Ecology of Leaves[M]. New York: Springer-Ver-
lag, 1991:179-197.
[6] 任爱梅,张丽珂,孟宪刚.植物内生真菌研究进展与存在问题[J].广
东农业科学,2010(2):103-105
[7] Malinowski D P, Belesky D P. Endophyte infection enhances the
ability of tall fescue to utilize sparingly available phosphorus[J].
Journal of Plant Nutrition,1999(22):835-853
[8] 简在友,周修任,孟丽.太行山野生红豆杉菌根菌的生态效应[J].土
壤通报,2009,40(3):568-570
[9] 杨松,李春杰,黄玺.被内生真菌侵染的禾草提取液对真菌的抑制
作用[J].菌物学报,2010,29(2):234-240
[10] Paivi T L, Marjo H, Shahid A S. Endophytic fungus decreases plant
virus infections in meadow ryegrass (Lolium pratense)[J]. Biol Lett,
2006(2):620-623.
[11] Lewis G C. Effects of biotic and abiotic stress on the growth of
three genotypes of Lolium perenne with and without infection by
the fungalendophyte Neotyphodium lolii[J]. Annals of Applied Biol-
ogy, 2004(144):53-63.
[12] Marks S, Clay K. Physiological responses of Festuca arundinacea to
fungal endophyte infection[J]. New Phytologist, 1996(133):
727-733.
[13] Sutherland B L, Hume D E, Tupper B A. Allelopathic effects of en-
dophyte-infected Perennial ryegrass extracts on white clover seed-
lings [J]. New Zeal J Agr Res, 1999(42):19-26.
[14] Schardl C L, Leuchtmann A, Spiering M J, Symbioses of grasses
with seedborne fungal endophytes [J]. Annual Review of Plant Biol-
ogy, 2004(55):315-340.
[15] Li C J, Nan Z B, Paul V H, et al. A new Neotyphodium species sym-
biotic with drunken horse grass (Achnatherum inebrians) in China
[J]. Mycotaxon, 2004,90(1):141-147.
[16] Hardley J L, Smith S E. Mycorrhizal symbiosis [M]. London: Aca-
demic Press, 1983:268-295.
[17] Rasmussen H N, Whigham D F. Phenology of roots and mycorrhiza
in orchid species differing in phototrophic strategy [J]. New Phytol-
ogist, 2002(154):797-807.
[18] 张春英,戴思兰.杜鹃花类菌根研究进展[J].北京林业大学学报,
2008,30(3):113-115.
图2 不同培养基对R25产孢能力的影响
c
b b
a
d
0
1
2
3
4
5
6
PDA MEA CMA OMA CzA
培养基种类



/(
×
10
8

/皿
)
·· 128