赫俊陽(yáng),宋小雙,宋瑞清,鄧 勛
(1.東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150040;2.黑龍江省森林保護(hù)研究所,黑龍江 哈爾濱 150040)
陸生植物中的內(nèi)生菌含量很高[1]。深色有隔內(nèi)生菌(DSE)作為構(gòu)成內(nèi)生菌的主要類別之一,其特征是存在深色菌絲體和明顯的隔膜。它們定殖在健康植物根部周圍的表皮、皮層及維管組織的細(xì)胞質(zhì),從而成為真菌-植物共生體,起到保護(hù)植物免受疾病侵害的作用[2-3]。DSE 真菌的寄主廣泛,涵蓋114 個(gè)科、320 屬,超過(guò)600 種植物。DSE 已在菌根植物以及莎草科、十字花科和藜科等傳統(tǒng)非菌根植物的根中被發(fā)現(xiàn)[4]。針葉樹(shù)中的DSE 真菌主要由子囊菌中的(Pialocephala fortiniis.l.-Acephala applanata)(PAC)類群集合體組成[5]。PACs 作為針葉樹(shù)根系的主體,主要分布在北半球極地到熱帶地區(qū)[6]。前人研究表明,DSEs 有利于植物生長(zhǎng)[7-10],它們既可以增強(qiáng)土壤不溶性磷的礦化作用[11-12],也可促進(jìn)氮(N)和磷(P)等養(yǎng)分的吸收[13],且可提高寄主植物的脅迫耐受性[14-17]。同時(shí),DSE 真菌對(duì)有助于抑制土傳病害的傳播。根系定植的Heteroconium chaetospira可誘導(dǎo)對(duì)大白菜的系統(tǒng)抗性,并減少細(xì)菌性葉斑和鏈格孢菌引起的葉斑。根系定植的鉤端螺旋體可誘導(dǎo)對(duì)大白菜的系統(tǒng)抗性,并減少細(xì)菌性葉斑和鏈格孢菌引起的葉斑[18]。H.chaetospira還通過(guò)定植根皮層誘導(dǎo)寄主植物提高抗病性[19]。例如,Narisawa[20-21]通過(guò)一種誘導(dǎo)植物篩選了兩種生物防治真菌,分別為P.fortinii和H.chaetospira,該誘導(dǎo)植物能有效控制由Plasmodiophora brassicae和黃萎病菌引起的大白菜根腫脹。PAC 成員被證明可有效阻止病原體的侵入[22]。此外,P.sphaeroides通過(guò)調(diào)動(dòng)豐富的生物活性物質(zhì),在挪威云杉中顯示出優(yōu)異的特性,可防止Heterobasidion parviporum污染,從而降低挪威云杉死亡率和發(fā)病率[23]。接種測(cè)試結(jié)果揭示了PAC 菌株的輕微毒性,可以采取措施通過(guò)阻止小生境競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生高毒性PAC 病原體[24]。
樟子松Pinus sylvestrisvar.mongolica,屬松科Pinaceae 松屬Pinus,為蘇格蘭松Pinus sylvestris的變種,在中國(guó)的大興安嶺地區(qū)、俄羅斯及蒙古地區(qū)均有分布[25],因其樹(shù)高和綠化特性,通常被認(rèn)為是觀賞樹(shù)種。此外,該品種因其強(qiáng)大的抗寒、抗旱性、適應(yīng)性及生長(zhǎng)周期較短而廣受歡迎[26],在東北地區(qū)常被用作主要速生用材、防護(hù)綠化、水土保持優(yōu)良樹(shù)種,其同時(shí)也被列為中國(guó)政府實(shí)施的“防沙工程的主要樹(shù)種”,為生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)做出了巨大貢獻(xiàn)[27]。
立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)作為一種土壤傳播的致病真菌,常見(jiàn)于植物中。實(shí)際上,真菌在植物方面有多種選擇,并且是引起植物病害(例如根瘤菌和根腐?。┑淖锟?zhǔn)譡28-29]。土壤傳播的病原體作為抗性繁殖體在土壤中具有很高的生存能力,其中包括衣原體、菌核、厚壁分生孢子及菌絲。這些病原體也可能寄生在農(nóng)作物和植物的根或殘骸上,在適當(dāng)?shù)臈l件下,以根瘤菌、疫霉菌、菌核菌、腐霉菌、輪枝菌及鐮刀菌為代表的土壤傳播的病原體很可能對(duì)多種作物和木本植物產(chǎn)生有害影響,尤其是在植物的繁殖階段[30]。目前,苗圃中的土壤病害一般通過(guò)化學(xué)防治來(lái)控制,而濫用和過(guò)量使用化學(xué)藥品和殺蟲(chóng)劑可能導(dǎo)致一系列無(wú)法控制的后果,例如產(chǎn)生具有抗藥性的病原體,破壞土壤基質(zhì)及造成幼苗營(yíng)養(yǎng)不良。為了避免這一不利影響,可使用微生物及其代謝產(chǎn)物作為植物化學(xué)農(nóng)藥的環(huán)保替代品,例如:徐睿等[31]發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis和球孢鏈霉菌球孢亞種Streptomyces globisporussubsp.可以對(duì)油茶炭疽病多種病原菌產(chǎn)生抑制作用。微生物及其代謝物因具有無(wú)污染、無(wú)殘留、專一性、無(wú)耐藥性等優(yōu)勢(shì),可避免對(duì)人和動(dòng)物,以及環(huán)境產(chǎn)生危害[32]。
深色有隔內(nèi)生真菌作為菌劑,具有環(huán)境友好性,且其是針葉樹(shù)根部的主要微生物類群,在促進(jìn)生長(zhǎng)、提高抗逆性方面具有重要作用。本研究主要以樟子松根部深色有隔內(nèi)生真菌的分離鑒定和抗病促生菌株的篩選為目標(biāo),驗(yàn)證其對(duì)于樟子松的抗病性及生長(zhǎng)發(fā)育的影響,為進(jìn)一步研究深色有隔內(nèi)生真菌-樟子松互作抗病機(jī)制打下基礎(chǔ)。
樟子松苗期立枯病病原菌: 立枯絲核菌(Rhizoctonia solani),分離自黑龍江省葦河實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)苗圃。
供試樟子松種子(購(gòu)自遼寧省彰武縣章古臺(tái)實(shí)驗(yàn)林場(chǎng),-20℃冰箱保存)。種子處理及播種參考尹大川[33]方法,將經(jīng)催芽的樟子松種子播入營(yíng)養(yǎng)缽中,每缽30 粒,上覆無(wú)菌土,澆透水后放入大棚中培養(yǎng),待幼苗出土后,定苗至每缽20 株,常規(guī)管護(hù)。
1.2.1 樟子松根部深色有隔內(nèi)生真菌的分離純化
分別將黑龍江省加格達(dá)奇樟子松母樹(shù)林(J)、大興安嶺呼中自然保護(hù)區(qū)樟子松針闊混交林(H)和哈爾濱市帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)樟子松人工林(A)采集的樟子松新鮮根段用自來(lái)水沖洗,去除根部泥沙,在超凈工作臺(tái)上將每個(gè)樣本的根隨機(jī)切下幾個(gè)1 cm 的小段;先用無(wú)菌水漂洗3 次后用75%的乙醇處理5 min(根據(jù)根的老、嫩程度的不同適當(dāng)延長(zhǎng)或減少消毒時(shí)間),無(wú)菌水漂洗2 次,再用10%的次氯酸鈉中消毒10 min,無(wú)菌水漂洗3 次,用濾紙將漂洗后的根段吸干;隨后將消毒后的根段切取中間0.3~0.5 cm 的部分接種于(含50 mg/L Amp 和50 mg/L Streptomycin sulfate)馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基 (PDA)平板上,每個(gè)培養(yǎng)皿接3 個(gè)根段,10 個(gè)重復(fù),置于28℃的恒溫培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng);當(dāng)培養(yǎng)基表面長(zhǎng)出棕色或黑色菌絲時(shí),挑取菌絲轉(zhuǎn)至新的PDA 平板上,于28℃下黑暗培養(yǎng)72 h,重復(fù)培養(yǎng)4 次達(dá)到純化菌株的目的。
1.2.2 樟子松根部深色有隔內(nèi)生真菌的形態(tài)特征鑒定
根據(jù)《真菌鑒定手冊(cè)》[34],對(duì)DSE 菌株的菌落形態(tài)、大小、顏色、生長(zhǎng)速度、表面紋飾、質(zhì)地、生長(zhǎng)培養(yǎng)基顏色變化等特征進(jìn)行鑒定,并觀察和記錄菌絲有無(wú)隔膜,有無(wú)細(xì)胞核,分生孢子分枝情況等形態(tài)特征。
1.2.3 菌株的分子生物學(xué)鑒定
培養(yǎng)3 周的菌株采用CTAB 法提取真菌總DNA[35]。擴(kuò)增測(cè)序引物序列為ITS1 5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′,ITS4 5′-TCCTCC GCTTATTGATATGC-3′。PCR 反應(yīng)體 系(50 μL):Taq 酶,1 μL;DNA 模板,2 μL;dNTP (2.5 mmol·L-1),2 μL;ITSl (10 μmol·L-1),2 μL;ITS4 (10 μmol·L-1)2 μL;10×PCR buffer,5 μL;Mg2+(25 mm·L-1),7 μL;ddH2O,29 μL。PCR 反應(yīng)參數(shù):94℃預(yù)變性5 min;94℃變性1 min,53℃退火1 min,72℃延伸1 min,35 個(gè)循環(huán);最后72℃延伸10 min。PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物測(cè)序由上海生工完成。序列經(jīng)BioEdit 軟件分析和手工校正后,用NCBI 的BLAST 程序?qū)y(cè)得序列與GenBank 中已有菌株的ITS 序列進(jìn)行同源性比對(duì)。
1.3.1 對(duì)峙實(shí)驗(yàn)(平板對(duì)峙培養(yǎng))
用直徑為5 mm 的無(wú)菌打孔器切取已培養(yǎng)生長(zhǎng)優(yōu)良的深色有隔真菌和立枯絲核菌,相距50 mm接種于PDA 培養(yǎng)基上,同時(shí)以單獨(dú)接種立枯絲核菌和深色有隔真菌的平板作為對(duì)照,每組3 個(gè)重復(fù),25℃生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng),每8 h 測(cè)量一次菌株半徑。計(jì)算48 h 后各菌株生長(zhǎng)被抑制率和相對(duì)抑制效果。
被抑制率(%)=[(對(duì)照菌落半徑-對(duì)峙培養(yǎng)菌落半徑)/對(duì)照菌落半徑]×100%。
相對(duì)抑制效果=病原菌株被抑制率/拮抗菌株被抑制率。
1.3.2 深色有隔內(nèi)生真菌發(fā)酵液對(duì)立枯絲核菌菌絲生長(zhǎng)的影響
在PDA 培養(yǎng)基上活化24 株深色有隔內(nèi)生真菌,采用馬鈴薯葡萄糖液體培養(yǎng)基發(fā)酵,發(fā)酵產(chǎn)物用4 層紗布過(guò)濾,發(fā)酵濾液在4 000 r/min 下離心15 min 后用0.221 μm 的微孔過(guò)濾器過(guò)濾,放入4℃冰箱中保存?zhèn)溆肹36-37]。將發(fā)酵液混入培養(yǎng)基中,使發(fā)酵液濃度為50%,將直徑5 mm 的菌餅接種到培養(yǎng)基中,25℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),每8 h 測(cè)定菌直徑,以含50%無(wú)菌水的PDA 作為對(duì)照,每組3個(gè)重復(fù)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析不同DSE 對(duì)病原菌菌絲生長(zhǎng)起到的抑制作用,并計(jì)算深色有隔內(nèi)生真菌對(duì)病原菌的抑制率。
抑制率(%)=(對(duì)照菌落直徑-抑制培養(yǎng)的菌落直徑)/對(duì)照菌落直徑×100%。
1.4.1 菌劑制備
深色有隔內(nèi)生真菌在PDA 培養(yǎng)基上培養(yǎng)20 d后,接種到棉籽殼培養(yǎng)基(棉籽殼 200 g,葡萄糖2 g,MgSO4·7H2O 3 g,KH2PO43 g,(NH4)2HPO43 g,碳酸鈣2 g,維生素B1 0.001 g,含水量60%,121℃、0.1 MPa 蒸汽滅菌1 h,冷卻后接種)中,25℃黑暗培養(yǎng)30 d 后作為菌劑待用。
1.4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)組:每盆15 株樟子松幼苗接種菌劑200 g,5 個(gè)重復(fù)。對(duì)照組:只接種200 g 滅菌的棉籽殼培養(yǎng)基。接種90 d 后,對(duì)樟子松苗取樣。每個(gè)處理隨機(jī)取20 株,用無(wú)菌水清洗根際,濾紙吸干后用于生長(zhǎng)指標(biāo)包括苗高、地徑、地上部分及地下部分鮮重。
采用Excel 2019 軟件進(jìn)行初步處理,數(shù)據(jù)由平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SE)表示;每個(gè)指標(biāo)設(shè)置3 個(gè)重復(fù),使用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析,使用Origin 2019 軟件處理數(shù)據(jù)并繪圖。
通過(guò)分離純化,在加格達(dá)奇樟子松母樹(shù)林(J)、大興安嶺呼中自然保護(hù)區(qū)樟子松針闊混交林(H)和哈爾濱市帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)樟子松人工林(A)3個(gè)取樣點(diǎn)共分離得到24 株深色有隔內(nèi)生真菌,其中加格達(dá)奇(J)分離得到10 株,分別是J002、J016、J018、J021、J033、J041、J046、J054、J071、J073,在大興安嶺呼中(H)分離得到7 株,分 別 是H003、H030、H033、H034、H046、H051、H088,在哈爾濱市帽兒山(A)分離得到7 株,分別是A002、A003、A024、A028、A041、A072、A083,菌落形態(tài)見(jiàn)圖1,菌株編號(hào)見(jiàn)表1。
圖1 DSE 菌株菌落形態(tài)Fig.1 The morphology of the colony of the DSE strain
表1 菌株編號(hào)Table 1 Strain number
通過(guò)對(duì)ITS 序列的測(cè)序和BLAST 比對(duì),在GenBank 中下載同源性高的序列,使用MEGA X中的Neighbour-Joining 算法,構(gòu)建具有P.bamuru、P.fortinii、A.tamaricis、P.chrysanthemicola、P.radicina、Phomasp.、Cadophorasp.和24 個(gè)DSE 菌株ITS 的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)(圖2),進(jìn)而研究P.bamuru、P.fortinii、A.tamaricis、P.chrysanthemicola、P.radicina、Phomasp.、Cadophorasp.和24 個(gè)DSE 菌株的進(jìn)化關(guān)系。DSE 基因的登錄號(hào)列于圖2中,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的分析,DSE 中的A003、H030、H033、H034、H046、H051、J021、J033、J041、J046、J054 和P.fortinii聚為一支,A002、A024、A083與P.bamuru聚為一支,J018 和Cadophora sp.聚為一支,J002、J071、J073 和Phoma sp.聚為一支,A028 和A.tamaricis聚為一支,A041、A072 和P.chrysanthemicola聚為一支,H003、H088、J016和P.radicina聚為一支,且基因同源關(guān)系較近。
圖2 DSE 菌株系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig.2 Phylogenetic tree of DSE strains
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)平板對(duì)峙法,分別測(cè)定24 株DSE真菌被抑制率、立枯絲核菌被抑制率和相對(duì)抑制效果。結(jié)果見(jiàn)表2和圖3,菌株編號(hào)見(jiàn)表3,不同DSE 菌株對(duì)立枯絲核菌的抑制效果存在顯著性差異(P<0.05),其中A024、A002 對(duì)立枯絲核菌抑制效果最好,分別為74.69%和71.20%,其次為A028、J041、A041 和H003,抑制效果分別為67.88%、65.97%、65.96% 和65.11%。DSE 被抑制率A024、H046、J016 和A041 分別為3.03%、3.73%、4.45%和5.63%,相對(duì)抑制效果最高的為A024,為22.47%,在抑制立枯絲核菌生長(zhǎng)的同時(shí),自身菌落生長(zhǎng)未受到限制。
表2 深色有隔內(nèi)生真菌對(duì)立枯絲核菌的抑制率Table 2 Inhibition rate of dark-colored endophytic fungi against R.solani
圖3 DSE 與立枯絲核菌對(duì)峙培養(yǎng)Fig.3 DSE and R.solani face-to-face culture
表3 菌株編號(hào)Table 3 Strain number
綜合以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,通過(guò)采用平板對(duì)峙法得出菌株A024 對(duì)立枯絲核菌有顯著的抑制效果,且DSE 對(duì)立枯絲核菌有較強(qiáng)的抗性,滿足作為抑制立枯絲核菌高效生防菌株的條件。
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)發(fā)酵液抑菌實(shí)驗(yàn),分別測(cè)定24 株DSE 真菌非揮發(fā)性代謝產(chǎn)物對(duì)立枯絲核菌的抑制作用,結(jié)果見(jiàn)圖4~5,菌株編號(hào)見(jiàn)表4。結(jié)果表明,不同DSE 菌株對(duì)立枯絲核菌的抑制效果存在顯著性差異(P<0.05),部分菌株發(fā)酵液對(duì)立枯絲核菌的生長(zhǎng)具有較強(qiáng)的抑制作用,抑制效果最好的包括A024、A083 和A002,抑制率分別為69.41%、64.11%和54.11%。部分菌株如A003 和H034 發(fā)酵液對(duì)立枯絲核菌菌絲生長(zhǎng)同對(duì)照相比,抑制率較低,只有1.29%,對(duì)立枯絲核菌生長(zhǎng)幾乎無(wú)影響。
表4 菌株編號(hào)Table 4 Strain number
圖4 深色有隔內(nèi)生真菌發(fā)酵液對(duì)立枯絲核菌生長(zhǎng)的抑制Fig.4 Inhibition of the growth of R.solani by the fermentation broth of dark-colored endophytic fungi
圖5 DSE 菌株發(fā)酵液對(duì)立枯絲核菌的抑制作用Fig.5 Inhibition of fermentation broth of DSE strain on R.solani
通過(guò)接種實(shí)驗(yàn)測(cè)定24 株DSE 真菌對(duì)樟子松1年生苗生長(zhǎng)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖6~8,不同接種處理之間存在顯著性差異(P<0.05)。
圖6 DSE 接種對(duì)樟子松苗高的影響Fig.6 The effect of DSE inoculation on seedling height of Pinus sylvestris var.mongolica
圖7 DSE 接種對(duì)樟子松地徑的影響Fig.7 The effect of DSE inoculation on the ground diameter of Pinus sylvestris var.mongolica
圖8 DSE 接種對(duì)樟子松生物量的影響Fig.8 The effect of DSE inoculation on the biomass of Pinus sylvestris var.mongolica
1)苗高。同對(duì)照相比,菌株A003、A024、J033、J041、J021、A002、J018、H051 接種樟子松1年生苗,苗高分別提高21.34%、15.40%、9.41%、7.02%、6.61%、5.68%、5.49%和5.00%。其中菌株A003 和A024 接種對(duì)樟子松苗高提高最顯著。
2)地徑。同對(duì)照相比,菌株A003、A024、A028、H051、J033、J073、J016、A083 接種樟子松1年生苗,地徑分別提高34.14%、30.67%、24.77%、24.65%、11.46%、9.26%、8.80%和8.45%。其中菌株A003 和A024 接種對(duì)樟子松地徑提高最顯著。
3)生物量。同對(duì)照相比,菌株A003、A028、H051、A024、A083、J041、H003 接種樟子松1年生苗,生物量分別提高70.52%、47.20%、39.68%、35.85%、35.49%、14.88% 和11.29%。其中菌株A003 和A028 接種對(duì)樟子松生物量提高最顯著。
對(duì)峙試驗(yàn)和發(fā)酵液抑菌試驗(yàn)表明DSE 菌株A024 能夠顯著抑制立枯絲核菌,且DSE 菌株A003 和A024 能夠顯著提高樟子松的生長(zhǎng)發(fā)育,高效菌株的獲得為進(jìn)一步研究DSE 對(duì)立枯絲核菌的抑制作用機(jī)制打下良好基礎(chǔ)。
DSE 在不良脅迫下能夠改善植物的抗逆性,且DSE 定殖還可提高植物抵抗病害的能力[38]。此外,DSE 還具有促生作用,表現(xiàn)為其可促進(jìn)植物的營(yíng)養(yǎng)吸收,進(jìn)而提高植物的生物量。本研究對(duì)DSE 菌株進(jìn)行了分離與鑒定,共得到24 株DSE 菌株,主要包括P.bamuru、P.fortinii、A.tamaricis、P.chrysanthemicola、P.radicina等。進(jìn)一步對(duì)峙培養(yǎng)和發(fā)酵液抑菌實(shí)驗(yàn)得出:對(duì)峙培養(yǎng)條件下A024、A002 對(duì)立枯絲核菌抑制效果最顯著,且A024 的相對(duì)抑制效果更高;在發(fā)酵液抑菌實(shí)驗(yàn)中,A024、A083 和A002 對(duì)立枯絲核菌的抑制效果最顯著。為進(jìn)一步驗(yàn)證DSE 對(duì)樟子松的生長(zhǎng)發(fā)育是否有不利影響,本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)樟子松根部接種菌株A003 和A024 的方法,發(fā)現(xiàn)其可顯著提高樟子松的生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo),表現(xiàn)為接種A003和A024 的樟子松幼苗的苗高、地徑和生物量顯著增加,說(shuō)明DSE 可通過(guò)與植物之間的互作提高植物的生長(zhǎng)指標(biāo)。在促生方面這與孫佳琦[39]等的研究相類似,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)接種外生菌根真菌增強(qiáng)了槲樹(shù)幼苗對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收,提升了光合能力,最終能促進(jìn)了槲樹(shù)幼苗的生長(zhǎng)。
深色有隔內(nèi)生真菌可以利用其強(qiáng)大的寄生能力和競(jìng)爭(zhēng)能力抑制其他病原菌,導(dǎo)致病原菌生長(zhǎng)緩慢甚至停止生長(zhǎng)[40-41]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明部分DSE 顯著抑制了樟子松立枯絲核菌的生長(zhǎng)情況,與前人研究一致,例如:胡麗杰[42]在對(duì)峙實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)深色有隔內(nèi)生真菌能夠顯著抑制膠孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides),其中菌株NQ8G114 對(duì)病原菌的抑制率高達(dá)93.43%,同時(shí)菌株NQ7G114 在發(fā)酵液抑菌率達(dá)70.75%。農(nóng)倩等[43]研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)平板對(duì)峙和盆栽實(shí)驗(yàn)均篩選出1 株DSE L-14,能夠顯著抑制香蕉枯萎病,抑制率分別達(dá)72.4%和56.5%。宋小雙等[44]同樣在對(duì)峙實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)深色有隔內(nèi)生真菌D202 能夠顯著抑制立枯絲核菌,抑菌率達(dá)67.25%。本研究與前人研究進(jìn)一步證明深色有隔內(nèi)生真菌具有顯著的抗病效果。此外,本文發(fā)現(xiàn)的DSE 能夠提高植物抗病性的原因可能為以下兩點(diǎn):1)通過(guò)自身代謝產(chǎn)生抑菌物質(zhì),例如:Tellenbach 等[45]研究篩選出DSE產(chǎn)生的次生代謝物 Sclerin、Sclerolide、Sclerotinin A 和Sclerotinin B 對(duì)疫霉菌具有顯著抑制作用;2)誘導(dǎo)植物產(chǎn)生防御反應(yīng),主要體現(xiàn)在誘導(dǎo)植物根系提高次生代謝物質(zhì)含量和防御蛋白活性。
DSE 可以改善植物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)而提高植物抗病性[46]。例如:褚洪龍[47]通過(guò)對(duì)油松幼苗接種DSE 發(fā)現(xiàn)能夠顯著提高其根部生物量。鄧勛等[48]研究發(fā)現(xiàn)樟子松接種DSE 能夠顯著提高樟子松幼苗的株高、地徑和生物量。在本研究中同樣發(fā)現(xiàn)DSE A003 和A024 菌株能夠顯著提高樟子松生長(zhǎng)發(fā)育,增強(qiáng)樹(shù)勢(shì),間接增強(qiáng)植物的抗病性,而其余菌株均未顯著提高植物的生物量,可能與菌株的種類存在一定關(guān)系。值得注意的是,DSE 在植物根系能夠形成菌根圈(Mycorrhizosphere),可促進(jìn)植物生長(zhǎng)激素(吲哚乙酸IAA)的分泌導(dǎo)致促生作用的產(chǎn)生。本研究存在一定的局限性,例如實(shí)驗(yàn)均在實(shí)驗(yàn)室條件下和苗圃內(nèi)進(jìn)行,未在樟子松林地及其他野外條件下對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,研究成果是否可以運(yùn)用到實(shí)際中尚未可知。綜上,本實(shí)驗(yàn)下一步將計(jì)劃在樟子松林地條件下,驗(yàn)證DSE菌株能否能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)并提高其抗病性,并通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)揭示DSE 真菌誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗病性的機(jī)理。