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植物内生真菌是指生活史中的某一阶段或整个阶段,寄生在健康植物组织内部,但不会使宿主植物出现明显病害症状的微生物(Zhao et al.,2011)。内生真菌与宿主植物形成互惠共生体,植物为内生真菌提供营养物质和栖息场所,内生真菌能够产生抑菌活性物质和促生性物质,保护宿主植物抵御病虫害,促进宿主植物的生长,两者协同进化,相互作用(Martina et al.,2014)。研究发现,植物内生真菌种类繁多,分布广泛,其多样性体现在同一地区内同种植物在不同年龄段、不同部位以及所处的季节不同,分离得到的内生真菌种类和数量都不同。例如,王京等(2017)发现不同年龄段的侧柏(Platycladus orientalis)鳞叶内生真菌的多样性和相似性存在一定差异;李梦歌等(2018)发现陕西宜君核桃(Juglans regia)不同季节和不同组织部位其内生真菌多样性和相似性均不同。除此之外,不同地区的同种植物分离得到的内生真菌种类和数量也不相同,如周婀等(2023)统计分析了红河谷和蒿坪两地野生桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)内生真菌的多样性,发现蒿坪野生桃儿七内生真菌多样性要高于红河谷。因此,根据当地植物生长特点分析其内生真菌的多样性,筛选出优势菌株和特有菌株,是挖掘具有生防作用和其他功能性作用菌株的基础。内生真菌既可以产生抗病原真菌的次生代谢产物,如萜类、生物碱、黄酮等(Aly et al.,2010),也能通过抢占生态位点和营养物质等竞争方式,抑制病原真菌的生长(宋金秋和田璨熙,2020)。同时,利用植物内生菌进行生物防治,具有无污染、无耐药性、安全可持续的优点。
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小黄花茶(Camellia luteoflora),我国特有珍稀植物,隶属山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia),目前主要分布在贵州赤水市、四川古蔺县、长宁县等地区(杨雪,2014;陈锋和王馨,2016)。小黄花茶花色金黄,叶片宽厚,因其性状独特,具有较高的观赏价值,在园林绿化、盆栽、鲜切花领域都有不错的发展前景(邹天才,2000)。然而,小黄花茶病害严重,油茶饼病和鬼帚病是危害其植株健康的主要病害,对其经济和观赏价值造成了严重影响(刘清炳等,2005)。目前,针对小黄花茶病害的防治并没有得到深入的研究,如何安全有效地防治小黄花茶的病害,同时对其生境不造成破坏,是目前亟须解决的问题。小黄花茶作为濒危植物,对其内生真菌的多样性和抑菌活性进行研究,一方面能够回答其内生真菌由哪些种类组成,不同组织部位和不同季节的内生真菌的分布及多样性如何,哪些内生真菌属于优势菌株。加强对小黄花茶内生真菌资源的了解,为其内生真菌资源的开发做铺垫。另一方面,由于小黄花茶数量稀少,其病害的防治显得尤为重要,通过抑菌试验筛选出具有生防潜力的菌株,不仅能够为小黄花茶的病害防治开辟一条新的路径,同时还能缓解因化学防治对小黄花茶生境造成的影响。
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因此,本研究以小黄花茶为对象,采用组织分离法和分子生物学等方法,对小黄花茶内生真菌进行分离鉴定,分析其内生真菌的多样性,筛选出优势菌株和特有菌株,并通过小黄花茶内生真菌对植物病原真菌抑制作用的探究,筛选出具有广谱抑菌活性的菌株,为小黄花茶病害的防治以及小黄花茶内生真菌资源的进一步利用提供参考依据。
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1 材料与方法
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1.1 试验材料
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1.1.1 供试植物
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小黄花茶样品于春(2021年4月)、夏(2021年7月)、秋(2021年10月)、冬(2022年1月)4个季节采自四川省古蔺县桂花乡汉溪村(海拔901 m,105°41′17″ E、28°10′52″ N),随机选择5株健康的小黄花茶,每株采集其根、枝条、叶片各3份,装入无菌样品袋放入冰盒,带回实验室后于4℃环境保存。
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1.1.2 供试病原菌
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8种供试植物病原真菌分别为茶叶轮斑菌(Pestalotiopsis theae)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、串珠镰刀菌(F. moniliforme)、草莓炭疽菌(Colletotrichum fragariae)、油菜菌核菌(Sclerotiua sclerotiorum)、西瓜枯萎菌(Fusarium oxysporum f. sp. niveum)、小黄花茶致病菌(Colletotrichum cliviicola、Alternaria alternata),由四川大学生命科学学院微生物实验室提供。
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1.1.3 主要仪器
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立式压力蒸汽灭菌器(LDZX-50KBS,上海)、全温振荡器(HZQ-QX,哈尔滨)、智能生化培养箱(SPX,宁波)、电热恒温水浴锅(HSG-IC-2,浙江)、台式高速离心机(H1650-W,湖南)、旋转蒸发仪(RE-5522,上海)。
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1.1.4 主要试剂
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无水乙醇、次氯酸钠溶液、乳酸酚棉蓝染色剂、马铃薯葡萄糖水(PDW)、真菌基因组DNA快速抽提试剂盒[生工生物工程(上海)股份有限公司]、Taq PCR Mix预混液(2X含蓝染料)、通用引物ITS1、ITS4[生工生物工程(上海)股份有限公司]、马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基(solarbio,美国)。
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1.2 试验方法
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1.2.1 小黄花茶内生真菌的分离与纯化
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首先,将小黄花茶根、茎、叶洗净后,进行表面消毒,将消毒后的组织切段,斜插入PDA培养基中,28℃恒温暗培养。然后,待菌落长出后,挑取菌落边缘形态质地不同的菌丝于新的PDA培养基单独培养,反复操作2~3次,直至得到单一菌落,编号后拍照记录菌落特征。最后,将菌丝接入PDA斜面,28℃培养一段时间后置于4℃保存。
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表面消毒效果的检测:把最后一遍清洗液涂布在PDA培养基上,28℃培养7 d后未发现有菌落长出,说明表明消毒彻底,分离得到的菌株全部来自植株内部,属内生真菌。
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1.2.2 小黄花茶内生真菌的鉴定
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1.2.2.1 形态学鉴定
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定期观察PDA培养基上的菌落生长状况和形态特征,包括形状、质地、颜色、生长速度等。菌落生长初期,挑取菌落边缘的菌丝孢子于载玻片上,用乳酸酚棉蓝染色剂进行染色,制成玻片后于光学显微镜下观察菌丝形态特征、是否产孢、产孢结构的形态特征、产孢方式及孢子形态、大小、颜色等。根据观察结果,参照《真菌鉴定手册》(魏景超,1979)和Illustrated genera of imperfect fungi(Barnett &Hunter,1998),结合张永杰等(2010)的方法进行鉴定。将鉴定后的内生真菌进行编号,前两位表示季节和部位的首字母缩写,中间的罗马数字表示所采植物的编号,最后一位数字表示所属组织块的编号。
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1.2.2.2 分子生物学鉴定
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内生真菌DNA用真菌基因组DNA快速抽提试剂盒进行提取,于-20℃保存。采用通用引物ITS1 (5′-TCCGTAGGTGAAC CTGCGC-3′)和ITS4(5′-TCCTCCGCTTATTGATAT GC-3′)对提取的DNA进行PCR扩增,将扩增后的PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳,条带明亮清晰的产物送至生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序。
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1.2.3 小黄花茶内生真菌的系统进化分析
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测序后的内生真菌ITS序列在NCBI数据库中进行BLAST(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)比对分析,在MEGA 11软件中使用邻接法(neighbor-joining,NJ)构建系统发育树,重复计算1 000次,确定真菌的分类地位(Kumar et al.,2016)。
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1.2.4 小黄花茶内生真菌的多样性分析
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分别统计小黄花茶内生真菌的定殖率(colonization rate,CR)、分离率(isolation rate,IR)、分离频率(isolation frequency,IF)、辛普森指数(Simpson's diversity,D)、香农-维纳指数(Shannon-Weiner diversity index,H′)、Pielou's均匀度指数(Pielou's evenness index,E)、Margalef's丰富度指数(Margalef's richness index,M),并基于小黄花茶内生真菌的种类组成,使用SPSS 24.0软件对不同季节和部位的内生真菌进行聚类分析。通过以上数据分析小黄花茶内生真菌的多样性、优势种群、分布的均匀程度、丰富度,以及不同季节和部位间的相似水平。
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定殖率(CR):长真菌的组织块数量与分离的组织块总数的比值,反映植物受真菌浸染的程度。
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分离率(IR):某一类菌株的数量与分离的组织块总数的比值,用于度量组织中真菌的丰度以及组织块受浸染的频率。
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分离频率(IF):某一类菌株的数量与分离得到的菌株总数的比值,反映不同种类内生真菌的优势程度。
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辛普森指数(D):反映群落中物种的优势度或多样性。
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香农-维纳指数(H′):反映群落种类的多样性。
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Margalef's丰富度指数(M):反映群落中物种的丰富度。
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Pielou's均匀度指数(E):反映物种在群落中分布的均匀程度。
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以上式中:Ni表示不同季节或部位内生真菌i的数量;N为菌株总数;S为物种数。
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1.2.5 小黄花茶内生真菌抑菌作用
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采用平板对峙培养法测定小黄花茶内生真菌的抑菌活性,用直径为6 mm的打孔器将35株供试内生真菌和8株病原菌菌株打菌饼,再将8株病原菌菌饼与35株内生真菌菌饼一一对应,接种至同一PDA培养基的对称位置,每个处理重复3次,以单独接种病原菌的PDA培养基作为对照,28℃暗培养7 d。之后用十字交叉法测量病原菌对峙培养的趋向半径(r)和单独培养的半径(R),计算抑菌率并筛选出具有抑菌性的内生真菌。
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分级标准:抑菌率>75%为强,50%~75%为中,10%~50%为低,<10%为无。
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2 结果与分析
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2.1 小黄花茶内生真菌的分离
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从小黄花茶324份组织块中分离得到内生真菌261株,由表1可知,小黄花茶内生真菌的总定殖率和总分离率分别为71.30%和80.55%。从定殖率来看,不同部位内生真菌定殖率不同,最高的部位为茎(88.89%),其次为叶(81.48%),根最低(43.52%);不同季节定殖率也不同,冬季最高(75.31%),秋季第二(72.84%),其次为春季(69.14%),夏季最低(67.90%)。分离率从高到低依次为茎(94.44%)>叶(90.74%)>根(56.48%),冬(88.89%)>秋(83.95%)>春(76.54%)>夏(72.83%)。分离频率茎最高,占39.08%;叶其次,占37.55%;根最低,占23.37%。按季节从高到低依次为冬(27.59%)>秋(26.05%)>春(23.75%)>夏(22.61%)。
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2.2 小黄花茶内生真菌的种群组成
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将提取出的真菌基因组DNA以ITS1和ITS4为引物进行扩增,得到长度为500~750 bp的扩增片段;经测序后将测序结果在GenBank数据库中进行BLAST比对,根据比对结果利用MEGA 11软件,取相似性大于99%的序列构建系统进化树(图1);结合纯化后菌落的颜色、形态、质地以及显微镜下孢子和菌丝的形态,鉴定为35个种,隶属1门5纲9目22属(小黄花菜内生真菌组成如表2所示,显微形态图和菌落图如图2和图3所示)。
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由表2可知,小黄花茶内生真菌全部来自子囊菌门(Ascomycota)。以纲为单位划分,其中粪壳菌纲(Sordariomycetes)为优势纲,共有内生真菌197株,占总菌株数的75.48%;散囊菌纲(Eurotiomycetes)共有内生真菌20株,占总菌株数的7.66%;座囊菌纲(Dothideomycetes)共有内生真菌21株,占总菌株数的8.05%;锤舌菌纲(Leotiomycetes)共有内生真菌20株,占总菌株数的7.66%;刺盾炱纲(Chaetothyriomycetes)共有内生真菌3株,占总菌株数的1.15%。小黄花茶内生真菌在目水平上的组成包括9个目,分别为炭角菌目(Xylariales)、肉座菌目(Hypocreales)、间座壳菌目(Diaporthales)、刺盘孢目(Glomerellales)、散囊菌目(Eurotiales)、煤炱目(Capnodiales)、格孢腔目(Pleosporales)、柔膜菌目(Helotiales)、刺盾炱目(Chaetothyriales)。其中,优势目为炭角菌目、刺盘孢目、间座壳菌目,分别占总菌株数的26.47%、21.84%、18.77%。小黄花茶内生真菌在属水平上的组成包括拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)、炭团菌属(Hypoxylon)、Annulohypoxylon、炭角菌属(Xylaria)、毛壳菌属(Chaetomium)、多节孢属(Nodulisporium)、色孢子节菱孢菌属(Arthrinium)、镰刀菌属(Fusarium)、土赤壳属(Ilyonectria)、间座壳属(Diaporthe)、拟茎点霉属(Phomopsis)、炭疽菌属(Colletotrichum)、青霉属(Penicillium)、隐囊菌属(Aphanoascus)、背芽突霉属(Cadophora)、叶点霉属(Phyllosticta)、枝孢菌属(Cladosporium)、Acrocalymma、柔盘菌属(Hymenoscyphus)、柱霉属(Scytalidium)、无柄盘菌属(Pezicula)、 Herpotrichiellaceae共22个属。其中,优势属为炭疽菌属、间座壳属、拟盘多毛孢属,分别占菌株总数的21.84%、16.86%、10.34%。
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2.3 小黄花茶内生真菌生态分布
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2.3.1 不同季节内生真菌分布
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如图4所示,春季分离出的内生真菌包含13个属,夏季包含15个属,秋季包含13个属,冬季包含16个属。4个季节共有属分别是隐囊菌属、炭疽菌属、间座壳属、镰刀菌属、炭团菌属、炭角菌属、拟盘多毛孢属、无柄盘菌属、叶点霉属。仅于春季组织中分离到的属有1个,为柔盘菌属;仅于夏季组织中分离到的属有3个,分别为柱霉属、 Acrocalymma、 Herpotrichiellaceae;仅于秋季组织中分离到的属为Annulohypoxylon;仅于冬季组织中分离到的属有2个,分别为毛壳菌属、色孢子节菱孢菌属。春季分离出的特有菌株为Helotiales sp.和Diaporthe discoidispora;夏季分离出的特有菌株为Herpotrichiellaceae sp.2 KO-2013、Scytalidium auriculariicola、Acrocalymma medicaginis;秋季分离出的特有菌株为Annulohypoxylon stygium和Colletotrichum camelliae;冬季分离出的特有菌株为Chaetomium subaffine、Arthrinium arundinis、Pestalotiopsis chamaeropis、P. microspora。春季和夏季的共有菌株有12种,春季和秋季的共有菌株有16种,春季和冬季的共有菌株有15种,夏季和秋季的共有菌株有11种,夏季和冬季的共有菌株有14种,秋季和冬季的共有菌株有14种。
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2.3.2 不同部位内生真菌分布
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如图4所示,茎部分离出的内生真菌包含15个属,叶部包含18个属,根部包含10个属。3个部位共有的属分别是隐囊菌属、炭疽菌属、间座壳属、炭团菌属、土赤壳属、无柄盘菌属、炭角菌属。从根分离到的特有属为柔盘菌属和Herpotrichiellaceae;茎分离到的特有属为Acrocalymma;叶分离到的特有属为柱霉属、Annulohypoxylon、毛壳菌属、色孢子节菱孢菌属。根分离出的特有菌株为Helotiales sp.和Herpotrichiellaceae sp.2 KO-2013;茎分离出的特有菌株为Diaporthe discoidispora、Acrocalymma medicaginis、Colletotrichum pseudomajus;叶分离出的特有菌株为Scytalidium auriculariicola、Annulohypoxylon stygium、Chaetomium subaffine、Arthrinium arundinis。根和茎的共有菌株有10种,根和叶的共有菌株有8种,茎和叶的共有菌株有20种。
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图1 基于小黄花茶内生真菌rDNA-ITS序列构建的NJ系统发育树
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Fig.1 NJ phylogenetic tree constructed based on rDNA-ITS sequence of endophytic fungi of Camellia luteoflora
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图2 小黄花茶部分内生真菌孢子和菌丝显微形态图
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Fig.2 Microscopic morphology of spores and mycelia of partial endophytic fungi in Camellia luteoflora
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图3 小黄花茶内生真菌菌落图
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Fig.3 Endophytic fungi colony diagrams of Camellia luteoflora
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2.3.3 小黄花茶内生真菌的多样性分析
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根据小黄花茶不同季节内生真菌的多样性指数结果(图5)可知,D从高到低的顺序为冬(0.944)>春(0.929)>秋(0.926)>夏(0.919);H′为冬(3.027)>春(2.820)>秋(2.813)>夏(2.670);M为冬(3.728)>春(3.359)>秋(3.285)>夏(2.890);E为冬(0.952)>春(0.926)>夏(0.923)>秋(0.906)。根据小黄花茶不同部位内生真菌的多样性指数结果(图5)可知,D从高到低的顺序为茎(0.947)>叶(0.936)>根(0.887);H′为茎(3.116)>叶(2.958)>根(2.337);M为茎(3.897)>叶(3.628)>根(2.023);E为茎(0.945)>叶(0.919)>根(0.911)。小黄花茶内生真菌不同季节间,冬季种群数量最丰富且均匀程度高;不同部位间茎部种群数量最丰富且均匀程度高,根部内生真菌菌群单一且稳定性弱。
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图4 小黄花茶内生真菌不同季节和部位属的相对丰度
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Fig.4 Relative abundances of endophytic fungi in different seasons and parts of Camellia luteoflora
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图5 小黄花茶内生真菌多样性分析
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Fig.5 Diversity analysis of endophytic fungi in Camellia luteoflora
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图6 基于种类组成的小黄花茶内生真菌不同季节和部位的聚类图
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Fig.6 Clustering diagram of endophytic fungi in different seasons and parts of Camellia luteoflora based on species composition
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2.3.4 小黄花茶内生真菌相似性分析结果
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基于小黄花茶内生真菌种类组成,以欧式平方距离为标准,采用组间连接法进行聚类分析,衡量不同季节和部位间小黄花茶内生真菌组成的相似性。由图6可知,J、Y、G分别代表茎、叶、根,C、D、X、Q分别代表春、冬、夏、秋,其中J、Y、G集聚为一类,C、D、X、Q聚集为一类,显示为部位和季节两大类别,这两大类别小黄花茶内生真菌组成差异明显。在部位类别中,茎部和叶部的内生真菌组成相似性最高,根部和这两个部位内生真菌组成差异明显;在季节类别中,春季和冬季内生真菌组成相似性较高,夏季和秋季内生真菌组成相似性较高,春冬两季和夏秋两季内生真菌组成差异明显。
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2.4 小黄花茶内生真菌抑菌作用结果
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平板对峙结果(表3)表明,在35株供试内生真菌中,有26株内生真菌至少对1种病原真菌有抑制作用,占74.29%。对茶叶轮斑菌、串珠镰刀菌、草莓炭疽菌、尖孢镰刀菌、西瓜枯萎菌、油菜菌核菌、Colletotrichum cliviicola、Alternaria alternata具有抑菌活性的菌株分别占总数的17.14%、25.71%、37.14%、25.71%、20.00%、34.29%、42.86%、25.71%。有5株内生菌抑菌性较强且具有广谱抑菌作用,分别为CJ-Ⅱ-2、XY-V-3、QY-Ⅱ-4、QJ-Ⅲ-2、DJ-I-2。其中,XY-V-3对8种病原真菌的抑菌率均高于50%,对草莓炭疽菌、西瓜枯萎菌、Alternaria alternata的抑制作用最强,抑菌率分别为76.31%、80.64%、77.49%;DJ-I-2对油菜菌核菌和草莓炭疽菌的抑制作用最强,抑菌率分别为82.16%和78.43%;QJ-Ⅲ-2对串珠镰刀菌的抑制作用最强,抑菌率高达75.41%(图7)。
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3 讨论与结论
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本研究分4个季节从小黄花茶根、茎、叶3个部位分离得到内生真菌261株,通过形态学特征、显微观察以及ITS序列分析鉴定为22个属,其中优势属为炭疽菌属、间座壳属和拟盘多毛孢属,这一结果与山茶科山茶属植物油茶(Camellia oleifera)内生真菌的优势菌属相似(张婷等,2017)。小黄花茶内生真菌与同一纬度相邻地区的贵州赤水桫椤保护区桫椤(Alsophila spinulosa)内生真菌所共有的属包括色孢子节菱孢菌属、枝孢菌属、炭疽菌属、镰刀菌属、炭团菌属、拟盘多毛孢属、拟茎点霉属、炭角菌属共8个属(刘永兰等,2021),而与采自自贡的茶树(Camellia sinensis)的内生真菌共有属只有4个,即毛壳菌属、炭疽菌属、镰刀菌属、青霉属(游见明,2009),由于地理位置相距较远,小黄花茶的内生真菌和所处同一属植物茶树的内生真菌组成差异较大,而与生长环境相近的桫椤的内生真菌组成更相似,说明环境对于植物内生真菌的组成具有较大的影响。小黄花茶分离出的35个菌株中,除Aphanoascus verrucosus (QY-Ⅱ-6)和Scytalidium auriculariicola(XY-V-3)外,有33株在其他植物内生真菌中有分布。
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小黄花茶内生真菌总的定殖率和分离率分别为71.30%和80.55%,与同为南方地区的植物白花曼陀罗(Datura metel)和南方红豆杉(Taxus wallichiana var. mairei)的定殖率相近(臧威等,2014;冯美茹,2021),但略高于北方地区生长的植物,可能与南方热带和亚热带地区降水量大,空气湿度高,更适宜内生真菌在植物体内浸染定殖有关(Porras-Alfaro &Bayman,2011)。小黄花茶叶部和茎部内生真菌定殖率和分离率相似,高于根部,多样性指数排序为茎部>叶部>根部,说明小黄花茶内生真菌对小黄花茶组织部位具有一定的偏好性,可能是由于小黄花茶叶和茎的养分与空间更加充足,更适宜内生真菌浸染定殖。小黄花茶不同季节中,秋冬季的内生真菌定殖率和分离率大于春夏季,多样性指数也是秋冬季大于春夏季,与贵州马尾松(Pinus massoniana)(罗鑫和于存,2021)和贵州艾纳香(Blumea balsamifera)(唐青等,2017)内生真菌多样性研究结果相近,小黄花茶耐阴喜湿,分布于四川古蔺与贵州赤水接壤的地区,该地区秋季降雨量大,9—12月平均气温17℃(翁玲等,2010),同时秋冬季为小黄花茶的花果期(郭能彬等,2006),植物内部营养物质积累和激素水平变化较大(孙红梅等,2017),可能也是小黄花茶内生真菌在秋冬季生长更活跃的一个原因。小黄花茶内生真菌聚类分析结果显示,春季和冬季内生真菌组成相似性较高,夏季和秋季内生真菌组成相似性较高,春冬两季和夏秋两季内生真菌组成差异明显,植物内部环境随季节的变化而变化,间接影响植物内生真菌的组成,这是植物内生真菌随季节环境不断变化而长期协调进化的结果(张林平等,2013)。茎部和叶部的内生真菌组成最相似,与根部的组成差异较大,这是由于植物不同组织器官之间的微环境不同,包括化学成分、空间大小和通气状况等,直接影响了植物不同组织器官内生真菌的类群组成(Vesterlund et al.,2011)。
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注: +++表示抑制率≥75%; ++表示50%≤抑制率<75%; +表示25%≤抑制率<50%;-表示无抑制作用。
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Note: +++ indicates inhibition rate≥75%; ++ indicates 50%≤inhibition rate<75%; + indicates 25%≤inhibition rate <50%; -indicates no inhibition.
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图7 部分菌株的平板对峙图
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Fig.7 Confrontation pictures of some strains
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平板对峙结果表明,有26株内生真菌至少对1种植物病原真菌有抑制作用,有5株内生真菌对8种植物病原菌均有不同程度的抑制作用,分别为Diaporthe phaseolorum(CJ-Ⅱ-2)、Scytalidium auriculariicola(XY-V-3)、Hypoxylon fragiforme(QJ-Ⅲ-2)、Fusarium graminearum(DJ-Ⅰ-2)和 Annulohypoxylon stygium (QY-Ⅱ-4)。Scytalidium auriculariicola(XY-V-3)对8株病原真菌均有较强的抑制作用,抑菌率均高于50%。Ahmad等(2020)发现柱霉属真菌S. parasiticum能够产生具有抗真菌活性的生物碱、黄酮类、脂肪酸等次生代谢产物。由此可推断,柱霉属真菌的次生代谢产物丰富多样,在抑制其他真菌的生长方面具有较强的作用。本研究表明Fusarium graminearum(DJ-Ⅰ-2)对油菜菌核菌和草莓炭疽菌的抑制作用较强,对油菜菌核菌的抑制率为82.16%。付洁等(2006)发现F. graminearum的次生代谢产物对油菜菌核菌有较强的抑制作用,与本研究的结果相近。Jin等(2022)发现,与Hypoxylon fragiforme同属的山核桃(Carya cathayensis)内生真菌Hypoxylon spp.的次生代谢产物能抑制3株植物病原真菌的生长;Becker等(2020)发现,与Annulohypoxylon stygium同属的真菌A. viridistratum的次生代谢产物对白色念珠菌(Candida albicans)和冻土毛霉菌(Mucor hiemalis)等真菌有较强的抑制作用。这说明,Annulohypoxylon和炭团菌属真菌的次生代谢产物具备生物防治的潜力。因此,后续可进一步对这5株内生真菌的抑菌机理进行研究,从而为其开发利用以及小黄花茶病害的防治提供理论支撑。本研究的8株植物病原真菌中,Colletotrichum cliviicola和Alternaria alternata为小黄花茶的致病菌,Colletotrichum cliviicola能使小黄花茶叶片产生黄白色斑点,Alternaria alternata引起小黄花茶叶片发黑,出现黑色斑块(代玉煊,2021)。Scytalidium auriculariicola和 Hypoxylon fragiforme对Colletotrichum cliviicola和Alternaria alternata的抑制率均高于50%,对小黄花茶自身病害的防治具有较好的作用,在小黄花茶生物防治的开发上值得更深入的研究。
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摘要
为探究小黄花茶内生真菌种类和种群分布规律以及对植物病原真菌的抑制作用,该研究采用组织分离法对小黄花茶内生真菌进行分离纯化,基于形态学和分子生物学进行鉴定并结合统计学分析评价其多样性,再通过平板对峙法筛选出具有抑菌活性的菌株。结果表明:(1)从小黄花茶324份组织块中分离得到内生真菌261株,隶属1门5纲9目22属,其中优势属包括炭疽菌属(Colletotrichum)、间座壳属(Diaporthe)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis),分离频率分别为21.84%、16.86%、10.34%。(2)研究发现小黄花茶内生真菌在不同季节分布不同,冬季分离出的菌株数量最多,为72株(占27.59%,隶属16个属),春季62株(隶属13个属),夏季59株(隶属15个属),秋季68株(隶属13个属),冬季的香农-维纳指数(H′)、辛普森指数(D)、Pielou's均匀度指数(E)和Margalef's丰富度指数(M)最高,春季与冬季内生真菌种类相似性较高,夏季与秋季内生真菌种类相似性较高。(3)小黄花茶内生真菌不同部位分布不同,茎中内生真菌的分布最多,有102株(占39.08%,隶属15个属),根61株(隶属10个属),叶98株(隶属15个属);茎的H′、D、E、M最高,叶部与茎部内生真菌种类最为相似。(4)平板对峙结果显示,在35株供试内生真菌中,有26株内生真菌至少对1种植物病原真菌有抑制作用,占74.29%,其中CJ-Ⅱ-2、XY-V-3、QY-Ⅱ-4、QJ-Ⅲ-2、DJ-I-2对8种植物病原真菌均有不同程度的抑制作用,XY-V-3对8种植物病原真菌的抑制效果最佳,抑菌率均高于50%,XY-V-3和QJ-Ⅲ-2对2株小黄花茶病原真菌的抑菌率高于50%,具备防治小黄花茶自身病害的潜力。综上所述,小黄花茶内生真菌多样性丰富,部分菌株表现出较好的抑制植物病原真菌的作用,为生物防治产品的研发和小黄花茶病害的防治奠定了基础。
Abstract
In order to explore the species and population distribution of endophytic fungi in Camellia luteoflora, as well as their inhibitory effects on plant pathogenic fungi, this study used tissue separation method to isolate and purify endophytic fungi in C. luteoflora. These fungi were identified based on morphology and molecular biology, and their diversity was evaluated through statistical analysis. The strains with antibacterial activity were screened out by the plate confrontation method. The results were as follows: (1) A total of 261 strains of endophytic fungi were isolated from 324 C. luteoflora tissue samples, belonging to 1 phylum, 5 classes, 9 orders, and 22 genera. The dominant genera were Colletotrichum, Diaporthe and Pestalotiopsis with isolation frequencies of 21.84%, 16.86% and 10.34%, respectively. (2) The distribution of endophytic fungi in C. luteoflora varied in different seasons. The highest number of strains was isolated in winter (72 strains, accounting for 27.59%, belonging to 16 genera), 62 strains were isolated in spring (belonging to 13 genera), 59 strains were isolated in summer (belonging to 15 genera), and 68 strains were isolated in autumn (belonging to 13 genera). The Shannon-Wiener index (H′), Simpson index (D), Pielou's evenness index (E), and Margalef's richness index (M) were the highest in winter. The similarity of endophytic fungal species between spring and winter was higher, and the similarity between summer and autumn was higher. (3) The distribution of endophytic fungi also varied in different parts of C. luteoflora. The stems had the most abundant endophytic fungi, with 102 strains accounting for 39.08% (belonging to 15 genera), 61 strains were isolated from the roots (belonging to 10 genera), and 98 strains were isolated from the leaves (belonging to 15 genera). The H′, D, E, and M were highest in the stems, and the endophytic fungal species in the leaves were most similar to those in the stems. (4) The plate confrontation results showed that among the 35 tested endophytic fungi, 26 endophytic fungi had inhibitory effects on at least one plant pathogenic fungi, accounting for 74.29%, among which CJ-Ⅱ-2, XY-V-3, QY-Ⅱ-4, QJ-Ⅲ-2 and DJ-I-2 had inhibitory effects on eight plant pathogen fungi to varying degrees. XY-V-3 had the best inhibitory effect on eight plant pathogenic fungi, and the inhibitory rate was higher than 50%. XY-V-3 and QJ-Ⅲ-2 have higher inhibitory rate than 50% on two strains of pathogenic fungi in C. luteoflora, which had the potential to control disease of C. luteoflora. To sum up, the diversity of endophytic fungi in C. luteoflora is rich, and some of the strains have higher effect of inhibiting plant pathogenic fungi, which lay a foundation for the research and development of biological control products and the disease control of C. luteoflora.