劉娟娟 鄭嬌 高成林 劉虹杉 張東華 劉麗
摘要:【目的】從蘋(píng)果不同部位內(nèi)生真菌中篩選具有促生潛力的菌株,為開(kāi)發(fā)蘋(píng)果益生真菌儲(chǔ)備菌種資源,為探究蘋(píng)果內(nèi)生真菌與宿主互利共生關(guān)系提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。【方法】采用組織分離法獲得內(nèi)生真菌,基于ITS 序列鑒定到屬種;篩選、比較菌株產(chǎn)IAA、鐵載體等促生能力;回接潛力菌株于蘋(píng)果組培苗,50 d 后觀察組培苗生長(zhǎng)情況。【結(jié)果】共分離獲得內(nèi)生真菌51 株鑒定為29 種。促生潛力篩選后,選取IAA 含量高、兼具促生功能多的5 株菌(LG06、PG06、LG12、LY09、PJ09)回接蘋(píng)果組培苗。結(jié)果表明其中4 株內(nèi)生真菌對(duì)蘋(píng)果組培苗的促生效果明顯,與對(duì)照相比,菌株P(guān)G06 的葉片數(shù)量、葉綠素含量、葉片總氮含量增高最多(p<0.05),依次增加了61.17%、44.08%、42.56%。【結(jié)論】蘋(píng)果內(nèi)生真菌PG06、LG12、LG06、LY09 對(duì)蘋(píng)果組培苗均具有顯著促生作用,可進(jìn)一步探索田間試驗(yàn)。研究為蘋(píng)果生物肥料的研發(fā)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
關(guān)鍵詞:蘋(píng)果;內(nèi)生真菌;促生;組培苗
中圖分類(lèi)號(hào):S661.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1009-9980(2023)04-0735-12
蘋(píng)果(Malus pumila Mill.)是屬于薔薇科蘋(píng)果屬的落葉喬木,是我國(guó)第一大水果[1]。在蘋(píng)果栽培中,常通過(guò)施用大量的化肥以提高其生產(chǎn)力,這不僅無(wú)法保證蘋(píng)果的產(chǎn)量和質(zhì)量,還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境影響[2]。生物肥料是微生物的活細(xì)胞,能為植物提供營(yíng)養(yǎng)、控制病害,同時(shí)還能改良土壤,是化肥的最佳替代品[3]。利用植物微生物開(kāi)發(fā)生物菌肥可實(shí)現(xiàn)減肥增效的直觀效果,從而促進(jìn)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
植物及植物微生物共同構(gòu)成了一個(gè)協(xié)調(diào)互作的單元,稱(chēng)為植物全功能體[4]。在長(zhǎng)期的互作過(guò)程中,與植物緊密結(jié)合的微生物與微生物之間很可能也會(huì)進(jìn)化出群落水平的互作策略,使它們能夠在植物全功能體內(nèi)持續(xù)存在,并在植物生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[5]。植物內(nèi)生真菌是指其生活史中一定階段或全部階段生活于健康植物組織內(nèi)部對(duì)植物無(wú)害的微生物。相比根際微生物(菌根真菌、共生菌或根圍真菌),內(nèi)生真菌在時(shí)間和空間上都存在優(yōu)先權(quán),它生活在植物組織內(nèi)部可免受溫度、滲透勢(shì)和紫外線輻射等不利外部環(huán)境因素的影響[6-7]。其中,內(nèi)生真菌為絲狀生長(zhǎng),接觸面積大,生物量大,可分解糖類(lèi)、單寧等多種有機(jī)物,參與腐殖質(zhì)的形成和分解、氨化作用和硝化作用等,因而對(duì)植物促生長(zhǎng)、環(huán)境修復(fù)方面的效果優(yōu)于內(nèi)生細(xì)菌和內(nèi)生放線菌[8-10]。由內(nèi)生真菌制成的生物肥具有生物環(huán)境安全性和使土壤質(zhì)量提高、保持生態(tài)平衡等特點(diǎn),更適用于農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)栽培系統(tǒng)[11]。
內(nèi)生真菌對(duì)植物生長(zhǎng)和發(fā)育的有益作用已有很好的證明,如內(nèi)生真菌能產(chǎn)生生物控制劑、植物激素(吲哚乙酸、赤霉素、細(xì)胞分裂素等)、能產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物鐵載體、水解酶等,在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用[12-13]。此外,內(nèi)生真菌還能夠改善土壤,并促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的運(yùn)輸[7]。侯姣姣等[14]從古國(guó)槐葉片內(nèi)分離篩選解磷內(nèi)生真菌,回接后可侵染宿主無(wú)菌苗根部組織,建立共生關(guān)系,并影響宿主的葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、相關(guān)防御酶活性等。Turbat 等[15]從苦參中分離出15 種內(nèi)生真菌,篩選菌株的間接或直接促進(jìn)植物生長(zhǎng)能力,并進(jìn)行體外評(píng)估。目前針對(duì)蘋(píng)果內(nèi)生真菌,大多學(xué)者以分離鑒定為基礎(chǔ),篩選蘋(píng)果重要病害如蘋(píng)果腐爛病[16-18]、炭疽病[19]、輪紋病[20]等的內(nèi)生生防真菌。Liu 等[21]也對(duì)蘋(píng)果內(nèi)生真菌的群落多樣性進(jìn)行研究,表明受組織類(lèi)型、品種和地點(diǎn)的影響,內(nèi)生真菌的種類(lèi)不同。但對(duì)蘋(píng)果內(nèi)生真菌的促生功能菌株研究方面還屬空白。筆者在本研究中從紅富士蘋(píng)果不同組織部位分離內(nèi)生真菌,并研究其產(chǎn)IAA、鐵載體、溶磷、解鉀、固氮等促生功能,為蘋(píng)果的可持續(xù)栽培提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。
1 材料和方法
1.1 材料
分離材料采自于西南林業(yè)大學(xué)樹(shù)木園紅富士蘋(píng)果樹(shù)(砧木為八棱海棠Malus robusta Rehder)的根、枝、葉,蘋(píng)果樹(shù)齡為15 年。供試培養(yǎng)基:PDA培養(yǎng)基、PDB培養(yǎng)基、孟加拉紅培養(yǎng)基[22]、LB培養(yǎng)基、Kings B培養(yǎng)基、溶解無(wú)機(jī)磷(NPA)培養(yǎng)基、蒙金娜有機(jī)磷培養(yǎng)基、解鉀培養(yǎng)基、MAS-CAS 瓊脂培養(yǎng)基、阿須貝氏(Ashby)培養(yǎng)基[23-25]。
1.2 內(nèi)生真菌的分離及鑒定
取紅富士蘋(píng)果樹(shù)的根、枝、葉,用自來(lái)水沖洗干凈,自然風(fēng)干后剝離枝和根韌皮部,將根、枝、葉置于75%酒精中表面消毒30 s,5%的次氯酸鈉溶液中浸泡(根4 min、枝3 min、葉2 min),最后無(wú)菌水中漂洗4 次,每次至少1 min。之后用滅菌濾紙吸干水分并剪成1 cm×1 cm 的小塊,分別置于PDA、LB 和孟加拉紅培養(yǎng)基,每皿放3 塊,每處理3 個(gè)重復(fù)。取最后一次漂洗用的無(wú)菌水涂抹于PDA平板,對(duì)組織表面消毒效果進(jìn)行驗(yàn)證。置于26 ℃培養(yǎng)箱中黑暗培養(yǎng)兩周左右長(zhǎng)出菌絲,挑取菌落邊緣菌絲進(jìn)行純化,4 ℃低溫斜面試管保存菌種。
內(nèi)生真菌的鑒定:①形態(tài)學(xué)鑒定:內(nèi)生真菌鑒定參考《真菌鑒定手冊(cè)》[26]來(lái)進(jìn)行初步的鑒定分析;②分子生物學(xué)鑒定:使用生工的Ezup 柱式真菌基因組DNA抽提試劑盒,按照試劑盒步驟提取內(nèi)生真菌菌株DNA,用引物ITS4(5- TCCTCCGCTTATTGATATG-3)和ITS5(5-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3)PCR 擴(kuò)增菌株DNA 的ITS 序列。
PCR 反應(yīng)體系(50 μL):DNA 2 μL、ITS4 和ITS5 各1.5 μL、Mixs 25 μL、ddH2O 20 μL。PCR 反應(yīng)條件:95 ℃預(yù)變性3 min;95 ℃變性30 s;56 ℃退火40 s;72 ℃延伸1 min;共35 個(gè)循環(huán);72 ℃終延伸10 min;4 ℃保溫。PCR 產(chǎn)物電泳檢測(cè)及測(cè)序:把提取的DNA進(jìn)行PCR 擴(kuò)增,將擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),后將PCR產(chǎn)物送至擎科生物技術(shù)公司進(jìn)行測(cè)序,將ITS 數(shù)據(jù)序列通過(guò)NCBI 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行BLAST比對(duì),確定菌株分類(lèi)地位。
1.3 內(nèi)生真菌促生功能篩選
1.3.1 分泌吲哚乙酸(IAA)能力測(cè)定 ①定性分析:采用Salkowski 比色法[27],將菌株分別接種到含誘導(dǎo)物色氨酸和不含色氨酸的Kings B培養(yǎng)液中,于28 ℃搖床培養(yǎng)7 d 進(jìn)行液體發(fā)酵,設(shè)3 次重復(fù),取2 mL發(fā)酵液,12 000 r ·min-1離心15 min,取1 mL上清液置于離心管中,加入等量氯化鐵比色液,于暗處?kù)o置30 min,觀察其顏色是否出現(xiàn)變化以及顏色的變化情況。
② 定量分析:以標(biāo)品IAA 配制0.5、1.0、5.0、10.0、15.0、20.0 mg·L-1的吲哚乙酸標(biāo)準(zhǔn)液,按上述顯色方法,使用紫外分光光度計(jì)在530 nm處測(cè)定吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)曲線方程,將①中的顯色菌株置于紫外分光光度計(jì)波長(zhǎng)530 nm處測(cè)OD值,代入方程中計(jì)算出菌株產(chǎn)吲哚乙酸的量。
1.3.2 產(chǎn)鐵載體能力測(cè)定采用MAS-CAS 檢測(cè)法[28],將待測(cè)菌株的菌絲接種于CAS 瓊脂培養(yǎng)基上,在黑暗條件下28 ℃培養(yǎng)7 d。通過(guò)觀察CAS瓊脂上真菌菌落周?chē)念伾兓瘉?lái)確定是否具有產(chǎn)載體能力,菌落在平板有橙黃色帶包圍的認(rèn)為是產(chǎn)鐵載體的菌株。以未接種的CAS為對(duì)照,每株菌測(cè)3個(gè)重復(fù)。
1.3.3 溶磷解鉀能力測(cè)定 (1)溶磷。①定性檢測(cè):將待測(cè)菌株用打孔器(d=5 mm)截取菌餅接種至無(wú)機(jī)磷培養(yǎng)基(NPA)和蒙金娜有機(jī)磷培養(yǎng)基上,每個(gè)菌株設(shè)置3 次重復(fù),置于26 ℃恒溫培養(yǎng)7 d。根據(jù)溶磷圈直徑與菌落直徑的比值(D/d)大小定性判斷該菌株是否具有溶磷能力。
②定量測(cè)定:采用鉬銻抗比色法[29]測(cè)定培養(yǎng)液中有效磷含量。用打孔器(d=5 mm)截取菌餅接種至蒙金娜液體培養(yǎng)基中,每個(gè)處理組設(shè)置3次重復(fù),置于28 ℃恒溫?fù)u床、150 r · min-1振蕩培養(yǎng)7 d,將培養(yǎng)液于10 000 r ·min-1離心15 min,用紫外分光光度計(jì)在880 nm 處比色并測(cè)定OD 值,以此判斷菌株對(duì)有機(jī)磷的溶解能力,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,以標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算菌株有效磷含量。有效磷含量計(jì)算公式如下:
AP=(P×V×Ts)/V0。
式中:P為標(biāo)準(zhǔn)曲線中查的磷濃度;V為顯色時(shí)定容體積;Ts分取倍數(shù);V0為測(cè)定發(fā)酵液的體積;AP為有效磷含量。
(2)解鉀。將待測(cè)菌株接種至解鉀培養(yǎng)基上,3次重復(fù)。置于恒溫培養(yǎng)箱26 ℃培養(yǎng)7 d,觀察菌落周邊是否會(huì)形成透明圈,將透明圈作為參考指標(biāo)篩選出具有解鉀活性的菌株。
1.3.4 固氮能力測(cè)定 將活化好的待測(cè)菌株接種于阿須貝氏(Ashby)培養(yǎng)基上,置于恒溫培養(yǎng)箱28 ℃培養(yǎng)7 d,連續(xù)繼代培養(yǎng)3 次,若菌株在Ashby培養(yǎng)基上正常生長(zhǎng),則表明該菌株具有固氮活性。
1.4 內(nèi)生真菌對(duì)組培苗的促生作用
將蘋(píng)果組培苗(紅富士)培養(yǎng)7 d 觀察無(wú)污染后,用打孔器打取5 mm×5 mm的菌餅接種于組培苗根部,每一株苗3 塊菌餅,設(shè)5 個(gè)重復(fù),以空白組培苗為對(duì)照。在組培瓶中培養(yǎng)50 d 后取蘋(píng)果組培苗根、莖、葉,用自來(lái)水沖洗干凈,置于20% KOH 水溶液中90 ℃水浴10~30 min,蒸餾水沖洗數(shù)次后用5%醋酸進(jìn)行酸化,再滴加入墨水染色5~10 min,用清水脫色后即可鏡檢。同時(shí)對(duì)蘋(píng)果組培苗進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定,用直尺測(cè)量組培苗的株高及根長(zhǎng);采用葉綠素測(cè)定儀測(cè)定組培苗葉綠素和葉總氮含量。
1.5 數(shù)據(jù)分析
采用Photoshop、Excel 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表處理,采用SPSS 26.0 軟件對(duì)不同處理間的差異進(jìn)行顯著性分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 內(nèi)生真菌分離鑒定
對(duì)15 年生紅富士蘋(píng)果樹(shù)的根、枝、葉,采用PDA、LB、孟加拉紅3 種培養(yǎng)基進(jìn)行內(nèi)生真菌的分離,共分離獲得87 株內(nèi)生真菌。通過(guò)形態(tài)學(xué)初步鑒定后選取51 株真菌進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定。將51 株真菌歸類(lèi)為1 門(mén)4 綱8 目16 科21 屬29 種,比對(duì)相似度均在97%以上。其中菌株LJ03、LJ08 與已知菌種的相似度低于90%,疑為新種(表1)。
其中,PDA 培養(yǎng)基上共分離出13 株,鑒定為9屬10 種,占分離鑒定的26%;LB 上共分離出16 株,鑒定為7 屬9 種
加色氨酸的菌株P(guān)G06 分泌IAA能力最強(qiáng),分泌量高達(dá)(90.85±2.77)μg·mL-1,與其他菌株存在顯著性差異(p<0.05),其次是菌株P(guān)J09,分泌量(26.55±3.26)μg·mL-1,菌株MJ10 分泌IAA 能力最弱,分泌量(14.62±1.69)μg·mL-1。不加色氨酸的菌株MJ09產(chǎn)IAA 分泌量最高,為(13.17±1.56)μg ·mL-1,其次是菌株P(guān)J09,分泌量(12.47±2.31)μg·mL-1。最低是菌株P(guān)Y03,分泌量只有(6.55±0.04)μg·mL-1。其中,含色氨酸分泌量最高的菌株來(lái)源于根部,不含色氨酸分泌量最高的菌株來(lái)源于枝部。枝部菌株P(guān)J09不論是在含色氨酸或不含色氨酸中都呈現(xiàn)了較高的分泌量(圖1)。
2.2.2 產(chǎn)鐵載體能力測(cè)定 將菌株接種于CAS 培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后觀察菌落在平板上是否有橙黃色帶包圍,有則認(rèn)為菌株具產(chǎn)鐵載體能力(圖2)。29 株內(nèi)生菌中10 株具有產(chǎn)鐵載體的能力。其中,菌株P(guān)J09、MJ10、MJ01、MJ03、MJ07、LJ03 來(lái)源于枝部,菌株LG06、LG12 來(lái)源于根部,菌株P(guān)Y10、LY03 來(lái)源于葉部。
2.2.3 溶磷解鉀能力測(cè)定 對(duì)內(nèi)生真菌進(jìn)行有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷的定性測(cè)定,沒(méi)有檢測(cè)到溶無(wú)機(jī)磷功能的菌株,其中有3 株內(nèi)生真菌能在有機(jī)磷培養(yǎng)基上形成透明溶磷圈(圖3),D/d 比值范圍在1.21~1.44。由于D/d 值的大小與菌株自身代謝產(chǎn)物酶種類(lèi)、酸種類(lèi)及其釋放快慢等相關(guān),因此為了避免誤差,透明圈法只能作為溶磷菌的初步篩選指標(biāo),菌株需進(jìn)一步進(jìn)行液體發(fā)酵復(fù)篩,才能準(zhǔn)確掌握溶磷能力的大小。
進(jìn)一步用鉬銻比色法判定菌株的解磷能力。根據(jù)公式計(jì)算得出菌株LG06 有效磷含量最高,達(dá)66.27 mg·mL-1,其次為PG10,磷含量20.01 mg·mL-1,菌株P(guān)G06含量最低只有3.30 mg·mL(-1 表2)。依據(jù)有效磷含量可判斷菌株LG06 溶磷能力最強(qiáng)。在對(duì)29 株內(nèi)生真菌解鉀功能檢測(cè)中,并未檢測(cè)到其解鉀能力。
2.2.4 固氮能力測(cè)定 將29 株內(nèi)生真菌接種于無(wú)氮Ashby 固體培養(yǎng)基上。有26 株內(nèi)生真菌能正常生長(zhǎng)且生長(zhǎng)狀況良好,表明這26 株內(nèi)生真菌具有固氮能力,其中PJ08 和PY03 在菌株邊緣形成了透明圈,這表示菌株還可分解Ashby 培養(yǎng)基內(nèi)的難溶化合物CaCO3 (圖4)。
2.2.5 內(nèi)生真菌對(duì)蘋(píng)果組培苗的促生驗(yàn)證 依據(jù)IAA分泌量選取LG06、LG12、PG06、PJ09、LY09 共5株內(nèi)生真菌進(jìn)行組培苗回接實(shí)驗(yàn)。在組培瓶里培養(yǎng)50 d,回接菌株P(guān)J09 的組培苗全部死亡,其余均可正常生長(zhǎng)。其中,回接PG06 和LG12 菌株的組培苗成活率達(dá)100%,LG06 成活率為60%,LY09 成活率為40%。在定殖檢測(cè)中,顯微鏡下可在蘋(píng)果根的韌皮部觀察到內(nèi)生真菌,菌絲進(jìn)入根表皮層,并沿縱軸延伸,具有可見(jiàn)的細(xì)胞間菌絲體形態(tài),這表明菌株均在組培苗中定殖成功(圖5)。
對(duì)回接處理的蘋(píng)果組培苗進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定。結(jié)果表明與CK 相比,處理組葉片數(shù)量、葉綠素、葉片總氮含量存在顯著差異(p<0.05),而株高和根長(zhǎng)無(wú)顯著性差異。處理菌株LY09 株高值最高,較對(duì)照提高了46.31%,LG06 根長(zhǎng)值最大,較對(duì)照提高了67.77%。菌株P(guān)G06 葉片數(shù)量、葉綠素含量、葉片總氮含量較對(duì)照差異最為顯著,依次增加了61.17%、44.08%、42.56%;其次為菌株LG12,葉綠素含量、葉片總氮含量較對(duì)照增加了42.92%、40.67%。這表明IAA 分泌量高的蘋(píng)果促生內(nèi)生真菌可以增加蘋(píng)果的葉綠素含量,而葉綠素含量的增加會(huì)增強(qiáng)蘋(píng)果的光合作用,進(jìn)而促進(jìn)組培苗的生長(zhǎng)(圖6、表3)。
3 討論
筆者在本研究中對(duì)蘋(píng)果植株內(nèi)生真菌進(jìn)行促生功能研究,共分離獲得內(nèi)生真菌51 株鑒定為29種。研究結(jié)果表明,孟加拉紅培養(yǎng)基分離獲得的蘋(píng)果內(nèi)生真菌種類(lèi)多于PDA培養(yǎng)基,這與徐濤[30]的結(jié)果一致;不同組織部位分離的結(jié)果顯示,蘋(píng)果枝部獲得內(nèi)生真菌種類(lèi)最多,王萬(wàn)周[31]也曾證明蘋(píng)果枝部可培養(yǎng)內(nèi)生真菌種類(lèi)比根和葉部更豐富。本研究根部獲得的優(yōu)勢(shì)屬為叢赤殼科的Dactylonectria 屬,而鄧振山等[19]從紅富士根部分離得到的優(yōu)勢(shì)屬為鏈格孢屬(Alternaria),這可能與分離的季節(jié)、樹(shù)齡或栽培區(qū)域有關(guān)。但徐濤[30]、李芳等[32]、王亞紅等[33]從蘋(píng)果枝條獲得的枝孢屬(Cladosporium)、間座殼屬(Diaporthe)、黑孢屬(Nigrospora)、毛殼菌屬(Chaetomium)、節(jié)菱孢屬(Arthrinium)等都與本文菌屬一致,這表明相同的植物宿主中內(nèi)生真菌的種類(lèi)存在相似性。
IAA 是刺激細(xì)胞分裂、促進(jìn)植物根系形成和增加生長(zhǎng)量的植物激素。本次實(shí)驗(yàn)中篩選的內(nèi)生真菌,含色氨酸時(shí)各菌株產(chǎn)IAA 的量在14.62~90.85 μg ·mL-1;不含色氨酸時(shí)各菌株產(chǎn)IAA的量在6.55~13.17 μg·mL-1。在植物中,吲哚乙酸可由色氨酸前體(TRP)通過(guò)各種途徑產(chǎn)生,多數(shù)研究者證明色氨酸介導(dǎo)下更適合IAA 的產(chǎn)生與合成[34-36]。Shah等[37]對(duì)鐵皮石斛內(nèi)生真菌研究表明所有菌株都能合成IAA,在添加色氨酸后菌株R10 產(chǎn)IAA 量接近60 μg ·mL-1。在喬木中,閩楠內(nèi)生真菌加色氨酸后IAA 含量最高達(dá)41.39 μg · mL- 1 [27],杜仲內(nèi)生真菌IAA 含量最高達(dá)38 mg·mL-1 [38],本研究蘋(píng)果內(nèi)生真菌加色氨酸后IAA 分泌量最高達(dá)90.85 μg·mL-1,處于相對(duì)較高的水平。
鐵載體是可以螯合土壤中游離鐵的低分子量化合物,是微生物代謝的重要分子,可以作為各種酶的輔助因子,抑制病原微生物的生長(zhǎng),促進(jìn)植物生長(zhǎng)。本研究中篩選出具有產(chǎn)生鐵載體能力的內(nèi)生真菌10 株,其中間座殼屬(Diaporthe)有3 株都具有產(chǎn)鐵能力,菊芋內(nèi)生真菌的間座殼屬菌株也表明具有產(chǎn)鐵載體能力[12]。菌株P(guān)J09 為鏈格孢屬(Alternaria),Turbat 等[15]從苦參內(nèi)生真菌中也篩選到鏈格孢屬菌株具有產(chǎn)鐵能力。菌株MJ01 為青霉屬(Penicillium),馮美茹[23]在百花曼陀內(nèi)生真菌中篩選到青霉屬具有產(chǎn)鐵能力。另5 株分別為L(zhǎng)G06 Dactylonectriaalcacerensis、LG12 球毛殼菌(Chaetomium globosum)、PY10 Neosetophoma rosigena、LY03 Anastomitrabeculiadidymospora、MJ03 巴西擬隱盤(pán)孢菌(Paraconiothyrium brasiliense),尚沒(méi)有關(guān)于其產(chǎn)鐵載體能力的報(bào)道。
本次實(shí)驗(yàn)中并未篩選到溶解無(wú)機(jī)磷能力的菌株,但從根部篩選到3 株具有溶解有機(jī)磷能力的菌株。其中LG06 Dactylonectria alcacerensis 解有機(jī)磷能力達(dá)66.27 mg·mL-1,其次為PG10 Thelonectriablackeriella 達(dá)20.01 mg·mL-1。馬韋韋[39]對(duì)野生延胡索內(nèi)生真菌進(jìn)行解有機(jī)磷能力篩選,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)生真菌簡(jiǎn)青霉(Penicillium asturianum)和米曲霉(Aspergillusoryzae)有解有機(jī)磷能力。徐潤(rùn)冰[40]發(fā)現(xiàn)植物內(nèi)生真菌H88-2c(Argyranthemum apiacea)具有解有機(jī)磷能力,且高達(dá)134.40 mg·L-1,本次篩選出的菌株與其相比解有機(jī)磷能力較低。
植物內(nèi)生固氮菌是指定殖在植物內(nèi)部與宿主聯(lián)合固氮的菌,是植物內(nèi)生菌中最受關(guān)注的類(lèi)群之一[41]。對(duì)于內(nèi)生固氮菌種類(lèi)的研究目前主要集中于細(xì)菌,內(nèi)生真菌的固氮能力還有待探索。馮美茹[23]對(duì)百花曼陀羅內(nèi)生真菌的固氮研究發(fā)現(xiàn),其分離的全部菌株都可在阿須貝氏培養(yǎng)基上正常生長(zhǎng)。在本研究中共有29 株內(nèi)生真菌,有26 株可在無(wú)氮培養(yǎng)基上正常生長(zhǎng)。可見(jiàn)植物內(nèi)生真菌也是開(kāi)發(fā)固氮內(nèi)生菌不容忽視的重要菌源。
為了進(jìn)一步探究蘋(píng)果內(nèi)生真菌與苗木間的互利共生關(guān)系,選取IAA 含量高、兼具促生功能多的菌株回接至蘋(píng)果組培苗,觀察其對(duì)組培苗的生長(zhǎng)影響。結(jié)果表明除PJ09 菌株外其余4 株內(nèi)生真菌對(duì)蘋(píng)果組培苗的促生效果明顯。其中,菌株LG06 分離率達(dá)21%,是較有優(yōu)勢(shì)的蘋(píng)果內(nèi)生真菌,同時(shí)兼具有產(chǎn)IAA、鐵載體、固氮和溶解有機(jī)磷能力,顯示出了良好的促生潛力,回接蘋(píng)果組培苗后也表現(xiàn)出明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。菌株P(guān)G06 為粉紅粘帚霉(Clonostachysrosea f. catenulata),分泌IAA 能力最強(qiáng),分泌量達(dá)(90.85±2.77)μg·mL-1,同時(shí)兼具2 種促生特性。粉紅粘帚霉作為一種重要的植物內(nèi)生真菌,因其具有強(qiáng)大的破壞力,成為很多植物病原真菌的克星,如葡萄孢菌、草莓灰霉菌等,是目前極具潛力的生防菌之一[42]。菌株LG12 為球毛殼菌(Chaetomiumglobosum),可產(chǎn)IAA、鐵載體和固氮。該屬?gòu)V泛分布于空氣、土壤等多種自然環(huán)境中,也是植物最常見(jiàn)的內(nèi)生真菌之一。球毛殼菌能產(chǎn)生種類(lèi)繁多的次級(jí)代謝產(chǎn)物,且其次級(jí)代謝產(chǎn)物具有抗真菌和殺線蟲(chóng)等多種生物活性,對(duì)植物病原真菌和根結(jié)線蟲(chóng)(Meloidogyne spp.)有較大的生物防治潛力[43]。
以上菌株豐富了蘋(píng)果內(nèi)生促生菌資源,為開(kāi)發(fā)蘋(píng)果內(nèi)生真菌生物菌肥提供了理論基礎(chǔ)與科學(xué)依據(jù)。以上菌株的內(nèi)生真菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物、多樣性及生物防治功能篩選等,將是未來(lái)進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。
4 結(jié)論
從蘋(píng)果植株根、枝、葉分離獲得內(nèi)生真菌51 株鑒定為29 種。對(duì)促生潛力篩選發(fā)現(xiàn),29 株菌均有不同程度的產(chǎn)IAA能力,10 株具有產(chǎn)鐵載體功能,3 株具有解有機(jī)磷能力,26 株具有固氮能力,29 株均不具有解鉀能力。選取IAA 含量高、兼具促生功能多的5 株菌回接蘋(píng)果組培苗,結(jié)果表明,內(nèi)生真菌PG06、LG12、LG06、LY09 對(duì)組培苗均具有顯著促生作用。
致謝:感謝中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所董雅鳳老師為本試驗(yàn)提供蘋(píng)果組培苗。
參考文獻(xiàn)References:
[1] 崔挺. 中國(guó)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力研究[D]. 楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2008.
CUI Ting. Research on international competitiveness of chineseapple industry[D]. Yangling:Northwest Agriculture & ForestryUniversity,2008.
[2] 楊建彬. 蘋(píng)果樹(shù)施化肥過(guò)多有“五害”[J]. 果樹(shù)實(shí)用技術(shù)與信息,2020(1):16-17.
YANG Jianbin. Apple trees Suffer from“Five Hazards”causedby excessive fertilizer[J]. Fruit Tree Practical Technology and Information,2020(1):16-17.
[3] KOUR D,RANA K L,YADAV A N,YADAV N,KUMARC M,KUMAR V,VYAS P,DHALIWAL H S,SAXENAE A K. Microbialbiofertilizers:Bioresources and ecofriendly technologiesfor agricultural and environmental sustainability[J]. Biocatalysisand Agricultural Biotechnology,2020,23:101487.
[4] LIU J,RIDGWAY H J,JONES E E. Apple endophyte communityis shaped by tissue type,cultivarand site and has memberswith biocontrol potential against neonectria ditissima[J]. Journalof Applied Microbiology,2020,128(6):1735-1753.
[5] MIDDLETON H,YERGEAU ?,MONARD C,COMBIER P J,EL AMRANI A. Rhizospheric plant-microbe interactions:miRNAsas a key mediator[J]. Trends in Plant Science,2021,26(2):132-141.
[6] 鐘睿. 醉馬草及其根部真菌對(duì)甘肅內(nèi)生真菌(Epichlo? gansuensis)的響應(yīng)[D]. 蘭州:蘭州大學(xué),2021.
ZHONG Rui. Responses of achnatherum inebrians and root-associatedfungi to Epichlo? gansuensis endophyte[D]. Lanzhou:Lanzhou University,2021.
[7] RANA K L,KOUR D,KAUR T,DEVI R,YADAV A N,YADAVN,DHALIWAL H S,SAXENA A K. Endophytic microbes:biodiversity,plant growth- promoting mechanisms andpotential applications for agricultural sustainability[J]. AntonieVan Leeuwenhoek,2020,113(8):1075-1107.
[8] MONDAL S,HALDER S K,YADAV A N,MONDAL K C. Microbialconsortium with multifunctiona plant growth-promotingattributes:future perspective in agriculture[M]. Singapore:Springer Singapore,2020:219-258.
[9] 曹苗文. 銅尾礦庫(kù)白羊草內(nèi)生真菌、根域及非根域土壤微生物多樣性格局[D]. 太原:山西大學(xué),2018.
CAO Miaowen. Diversity patterns of microbial communities ofendophyte,root zone of bothriochloa ischaemum,and soils ondam of copper mine tailings[D]. Taiyuan:Shanxi University,2018.
[10] 龐師嬋. 伴生栽培對(duì)番茄根際土壤及根系內(nèi)生微生物多樣性的影響[D]. 南寧:廣西大學(xué),2021.
PANG Shichan. Effects of associated cultivation on soilmicrobialdiversity in rhizosphere and endophytic microbial diversity inroot of tomatoes[D]. Nanning:Guangxi University,2021.
[11] BARON N C,RIGOBELO E C. Endophytic fungi:A tool forplant growth promotion and sustainable agriculture[J]. Mycology,2022,13(1):39-55.
[12] SUEBRASRI T,HARADA H,JOGLOY S,EKPRASERT J,BOONLUE S. Auxin- producing fungalendophytes promotegrowth of sunchoke[J]. Rhizosphere,2020,16:100271.
[13] ZHENG R H,LI S J,ZHANG X,ZHAO C Q. Biological activitiesof some new secondary metabolites isolated from endophyticfungi:A review study[J]. International Journal of MolecularSciences,2021,22(2):959.
[14] 侯姣姣,布芳芳,余仲東,康永祥. 古國(guó)槐葉片溶磷內(nèi)生真菌的篩選及其促生潛力初探[J]. 西北植物學(xué)報(bào),2016,36(7):1456-1463.
HOU Jiaojiao,BU Fangfang,YU Zhongdong,KANG Yongxiang.Screening of phosphate- solubilizing endophytic fungi from ancientSophora japonica leaves and their potential for plantgrowth- promoting[J]. Acta Botanica Boreali- Occidentalia Sinica,2016,36(7):1456-1463.
[15] TURBAT A,RAKK D,VIGNESHWARI A,KOCSUBE? S,THU H,SZEPESI ?,BAKACSY L,?KRBI? B D,JIGJIDDORJE A,V?GV?LGYI C. Characterization of the plantgrowth- promoting activities of endophytic fungi isolated fromSophora flavescens[J]. Microorganisms,2020,8(5):683.
[16] 薛應(yīng)鈺,李興昱,李發(fā)康,茍攀寧,李龍,徐秉良. 蘋(píng)果樹(shù)腐爛病生防真菌Z-12A 的鑒定及其生防效果[J]. 微生物學(xué)通報(bào),2021,48(1):57-69.
XUE Yingyu,LI Xingyu,LI Fakang,GOU Panning,LI Long,XU Bingliang. Identification of Z-12A fungus for biocontrol ofapple tree canker[J]. Chinese Journal of Microbiology,2021,48(1):57-69.
[17] 袁雪,王珊珊,趙曉萌,楊佳玥,胡海文,張國(guó)慶. 蘋(píng)果腐爛病病原菌的鑒定及拮抗菌篩選[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2017,33(1):33-37.
YUAN Xue,WANG Shanshan,ZHAO Xiaomeng,YANG Jiayue,HU Haiwen,ZHANG Guoqing. Identification and antagonisticstudies on a pathogenic fungus causing apple Valsa canker[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2017,33(1):33-37.
[18] 趙倩. 蘋(píng)果樹(shù)皮內(nèi)生鏈格孢的種類(lèi)鑒定及其對(duì)蘋(píng)果樹(shù)腐爛病的生防潛力[D]. 保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.
ZHAO Qian. Identification and antagonistic studies on a pathogenicfungus causing apple Valsa canker[D]. Baoding:AgriculturalUniversity of Hebei,2014.
[19] 鄧振山,陳苗,張偉民,賀曉龍. 蘋(píng)果樹(shù)內(nèi)生真菌抗腐爛病和炭疽病活性菌株的篩選[J]. 微生物學(xué)雜志,2015,35(5):61-66.
DENG Zhenshan,CHEN Miao,ZHANG Weimin,HE Xiaolong.Screening of endophytic fungus from apple tree with anti-Valsaceratosperma and Anti- Glomerella cingulata activities[J]. Journalof Microbiology,2015,35(5):61-66.
[20] 侯曉杰,梁魁景,叢日征,蘆站根. 貯藏期蘋(píng)果輪紋病拮抗菌的篩選研究[J]. 北方園藝,2015(23):115-119.
HOU Xiaojie ,LIANG Kuijing ,CONG Rizheng ,LU Zhangen.Screening of antagonistic bacteria for apple rutta during storage[J]. Northern Horticulture,2015(23):115-119.
[21] LIU J,ABDELFATTAH A,NORELLI J,BURCHARD E,SCHENA L,DROBY S,WISNIEWSKI M. Apple endophyticmicrobiota of different rootstock/scion combinations suggests agenotype-specific influence[J]. Microbiome,2018,6(18):1-11.
[22] 楊濤,趙疆,魏亞琴,方彥昊,王治業(yè),李鑫,楊暉. 華重樓內(nèi)生真菌聚多曲霉的促生與拮抗作用[J]. 微生物學(xué)通報(bào),2021,48(8):2665-2680.
YANG Tao,ZHAO Jiang,WEI Yaqin,F(xiàn)ANG Yanhao,WANGZhiye,LI Xin,YANG Hui. Growth promotion and antagonisticeffects of endophytic fungus Aspergillus sydowii from Parispolyphylla var. chinensin[J]. Chinese Journal of Microbiology,2021,48(8):2665-2680.
[23] 馮美茹. 白花曼陀羅內(nèi)生真菌多樣性及抗菌與促生特性研究[D]. 廣州:廣東藥科大學(xué),2021.
FENG Meiru. Diversity,antimicrobial activities and the growthpromoting characteristics of endophytic fungi from Datura metelL.[D]. Guangzhou:Guangdong Pharmaceutical University,2021.
[24] 羅陽(yáng)蘭. 蕙蘭內(nèi)生真菌多樣性及其促生能力的研究[D]. 漢中:陜西理工大學(xué),2019.
LUO Yanglan. Diversity and growth-promoting ability of endophyticfungi in cymbidium faberi[D]. Hanzhong:Shaanxi Universityof Technology,2019.
[25] 燕紅,于彩蓮,包鑫,喬曉飛. 高效解磷兼解鉀活性菌株分離篩選的初步研究[J]. 揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版),2016,37(1):81-85.
YAN Hong,YU Cailian,BAO Xin,QIAO Xiaofei. Preliminarystudy on isolation and screening of highly-effective strain in decomposingphosphate and potassium[J]. Journal of YangzhouUniversity (Agriculture & Life Science Edition),2016,37(1):81-85.
[26] 魏景超. 真菌鑒定手冊(cè)[M]. 上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1979.
WEI Jingchao. Fungal identification manual[M]. Shanghai:Shanghai Science and Technology Press,1979.
[27] 姚英. 閩楠內(nèi)生真菌多樣性及其促生作用機(jī)制研究[D]. 貴陽(yáng):貴州大學(xué),2020.
YAO Ying. Study on the diversity of endophytic fungi and itspromoting mechanism in Phoebe bournei[D]. Guiyang:GuizhouUniversity,2020.
[28] SARBADHIKARY S B,MANDAL N C. Elevation of plantgrowth parameters in two solanaceous crops with the applicationof endophytic fungus[J]. Indian Journal of Agricultural Research,2018,52(4):424-428.
[29] 劉娜. 解磷解鉀促生微生物肥料用菌株的分離[D]. 沈陽(yáng):沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué),2020.
LIU Na. The separation of microbial fertilizer strains was promotedby the hydrolysis of phosphorus and potassium[D].Shenyang:Shenyang Agricultural University,2020.
[30] 徐濤. 蘋(píng)果樹(shù)皮內(nèi)生真菌的分離及其對(duì)腐爛病的生防作用[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.
XU Tao. Isolation of endophytic fungi from apple bark and theirbiological control effect on Valsa canker[D]. Baoding:AgriculturalUniversity of Hebei,2012.
[31] 王萬(wàn)周. 蘋(píng)果樹(shù)主要病害內(nèi)生拮抗真菌的篩選及拮抗特性[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2018,38(18):68.
WANG Wanzhou. Screening and antagonistic characteristics ofendophytic fungi against apple tree diseases[J]. Agriculture &Technology,2018,38(18):68.
[32] 李芳,鄒妍,劉彬,張?jiān)菩?,龍鴻,閻?guó)榮. 新疆野蘋(píng)果(Malussieversii)內(nèi)生菌的分離與鑒定[J]. 天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2015,22(4):1-5.
LI Fang,ZOU Yan,LIU Bin,ZHANG Yunxiu,LONG Hong,YAN Guorong. Isolation and identification of endophytic fungiin Malus sieversii[J]. Journal of Tianjin Agricultural College,2015,22(4):1-5.
[33] 王亞紅,李永麗,常樂(lè),余海如,周洲,曲良建. 對(duì)三種蘋(píng)果病原菌具抑制作用的新疆野蘋(píng)果內(nèi)生真菌的分離與鑒定[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào),2020,37(3):390-396.
WANG Yahong,LI Yongli,CHANG Le,YU Hairu,ZHOUZhou,QU Liangjian. Isolation and identification of endophyticfungi resistant to three apple pathogens from the branches ofMalus sieversii[J]. Journal of Fruit Science,2020,37(3):390-396.
[34] MEHMOOD A,HUSSAIN A,IRSHAD M,HAMAYUN M,IQBAL A,KHAN N. In vitro production of IAA by endophyticfungus Aspergillus awamori and its growth promoting activitiesin Zea mays[J]. Symbiosis,2019,77(3):225-235.
[35] MOHAMED A,KHALIL A M A,HASSAN E D,ALSHARIF SM,EID A M,EWAIS E D,AZAB E,GOBOURI A A,ELKELISHA,F(xiàn)OUDAA. Isolation and characterization of fungal endophytesisolated from medicinal plant Ephedra pachyclada asplant growth-promoting[J]. Biomolecules,2021,11(2):140.
[36] ZAKHAROVA E A,SHCHERBAKOV A A,BRUDNIK V V,SKRIPKO N G,BULKHIN N S,IGNATOV V V. Biosynthesisof indole-3- acetic acid in Azospirillum brasilense insights from quantum chemistry[J]. European Journal of Biochemistry,1999,259(3):572.
[37] SHAH S,SHRESTHA R,MAHARJAN S,SELOSSE M A,PANT B. Isolation and characterizationof plant growth-promotingendophytic fungi from the roots of dendrobium moniliforme[J]. Plants,2018,8(1):5.
[38] 何鳳,呂庚鑫,孟益德,慶軍,杜慶鑫,杜蘭英,杜紅巖,王璐,劉攀峰. 干旱脅迫及復(fù)水對(duì)杜仲苗激素含量的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào),2021,57(12):2279-2290.
HE Feng,L? Gengxin,MENG Yide,QING Jun,DU Qingxin,DU Lanying,DU Hongyan,WANG Lu,LIU Panfeng. Effects ofdrought stress and rehydration on hormone contents of Eucommiaulmoides seedling[J]. Plant Physiology Journal,2021,57(12):2279-2290.
[39] 馬韋韋. 延胡索內(nèi)生真菌的分離鑒定及產(chǎn)功能酶、解磷菌株初探[D]. 漢中:陜西理工學(xué)院,2016.
MA Weiwei. Isolation and identification of endophytic fungifrom medical plants Corydalis yanhusuo,preliminary explorationon endophyte fungi with functional enzymes activity andphosphate dissolving ability[D]. Hanzhong:Shaanxi Universityof Technology,2016.
[40] 徐潤(rùn)冰. 深色有隔內(nèi)生真菌嗜魚(yú)外瓶霉(Exophiala pisciphila)促進(jìn)玉米磷吸收的機(jī)制研究[D]. 昆明:云南大學(xué),2017.
XU Runbing. The mechanisms of maiza phosphorus absorptionenhanced by a dark septate endophyte (Exophiala pisciphila)colonization[D]. Kunming:Yunnan University,2017.
[41] 金玲月,路晶晶,馮燕輝,張沁怡,吳寒,李容丹,黃薇,藍(lán)燦華,田寶玉. 患根結(jié)線蟲(chóng)病番茄根內(nèi)生固氮菌的篩選、鑒定和系統(tǒng)發(fā)育分析[J]. 福建農(nóng)業(yè)科技,2020(12):46-51.
JIN Lingyue,LU Jingjing,F(xiàn)ENG Yanhui,ZHANG Qinyi,WUHan,LI Rongdan,HUANG Wei,LAN Canhua,TIAN Baoyu.Screening,identification and phylogenetic analysis of endophyticnitrogen- fixing bacteria in tomato roots infected with rootknotnematode[J]. Fujian Agricultural Science and Technology,2020(12):46-51.
[42] 舒雪純,張影波,官玲亮,陳振夏,黃梅,陳曉鷺,袁媛,元超. 艾納香內(nèi)生真菌粉紅粘帚霉抗菌次生代謝產(chǎn)物[J]. 生物工程學(xué)報(bào),2020,36(8):1650-1658.
SHU Xuechun,ZHANG Yingbo,GUAN Lingliang,CHENZhenxia,HUANG Mei,CHEN Xiaolu,YUAN Yuan,YUANChao. Antibacterial secondary metabolites of Clonostachys rosea,an endophytic fungus from Blumea balsamifera (L.) DC[J].Chinese Journal of Bioengineering,2020,36(8):1650-1658.
[43] 廖宏娟,張志斌,江玉梅,朱篤. 球毛殼菌對(duì)植物病原真菌和根結(jié)線蟲(chóng)的生物防治潛力[J]. 天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā),2022,34(6):1-24.
LIAO Hongjuan,ZHANG Zhibin,JIANG Yumei,ZHU Du. Biocontrolpotential of Chaetomium globosum against plant pathogenicfungi and root-knot nematodes:A review[J]. Natural ProductsResearch and Development,2022,34(6):1-24.