樟葉越桔嫩枝1株內(nèi)生真菌的鑒定及抑菌活性測(cè)定

嚴(yán)冬 曾為林 羅旭璐 陳肖學(xué) 劉惠民 趙平，3

（1.西南林業(yè)大學(xué)西南地區(qū)林業(yè)生物質(zhì)資源高效利用國(guó)家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明650224；2.西南林業(yè)大學(xué)西南山地森林資源保育與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明650224；3.云南森林資源培育與利用協(xié)同創(chuàng)新中心，昆明650224）

植物內(nèi)生真菌是一類在健康植物組織內(nèi)定殖，但不引起病害癥狀的真菌，并與宿主建立復(fù)雜的相互作用［1-2］。大量研究表明，許多經(jīng)濟(jì)林木、藥用植物、農(nóng)作物等植物中均分布著極為豐富的內(nèi)生真菌，浸染了內(nèi)生真菌的植物具有生長(zhǎng)快速、抗逆性增加、抗病蟲能力增強(qiáng)等特性，比未感染內(nèi)生真菌的植物更具生存的競(jìng)爭(zhēng)力［3-5］。自從1993年首次發(fā)現(xiàn)源自短葉紅豆杉（Taxus brevifolia）韌皮部分的1株內(nèi)生真菌（Taxomyces andreanae）能夠生產(chǎn)抗腫瘤活性成分紫杉醇以來(lái)，植物內(nèi)生真菌的研究受到了極大的關(guān)注，并成為獲取活性天然產(chǎn)物的重要來(lái)源之一［6-7］。擬盤多毛孢屬（Pestalotiopsis）為半知菌門中一類無(wú)性型真菌，是植物內(nèi)生真菌中最重要的類群之一［8］。Lee等［9］從粗榧（Cephalotaxus sinensis）中分離得到了內(nèi)生小孢擬盤多毛孢（P.microspora），該內(nèi)生菌產(chǎn)生的植物毒素對(duì)枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）具有較強(qiáng)的抑制作用。迄今為止，從擬盤多毛孢屬內(nèi)生真菌中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)新奇的化合物超過130多種［10-12］，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值［13-17］。

樟葉越桔（Vaccinium dunalianum）為杜鵑花科（Ericaceae）越桔屬常綠灌木［18］，主要分布于云南、貴州、四川、西藏等地［19］，具有清熱解毒、活絡(luò)散瘀等功效［20］，據(jù)記載從明代起就利用其幼嫩葉芽作為茶代用品長(zhǎng)期飲用至今。Zhao等［21］發(fā)現(xiàn)樟葉越桔富含咖啡酰熊果苷類物質(zhì)，但其高含量蓄積是否與內(nèi)生真菌協(xié)助增強(qiáng)宿主抗逆性有關(guān)尚不明確。越桔屬植物內(nèi)生真菌多集中于菌根真菌的分離及其多樣性研究［22-24］，而對(duì)樟葉越桔內(nèi)生真菌的研究鮮有報(bào)道，僅樊苗苗等［25］發(fā)現(xiàn)樟葉越桔葉內(nèi)生真菌對(duì)小麥雪腐病菌（Typhla incarnata）和三七絲核病菌（Verticillium cinnabarium）等的拮抗作用較強(qiáng)，陳肖學(xué)等［26］發(fā)現(xiàn)樟葉越桔葉內(nèi)生真菌雜色曲霉（Aspergillus versicolor）的發(fā)酵液對(duì)棉花枯萎病菌（Fusarium oxysporium sp.vasinfectum）等5種農(nóng)作物病原真菌具有較強(qiáng)的抑制作用。本研究采用形態(tài)鑒別和分子生物學(xué)手段對(duì)樟葉越桔嫩枝分離得到的1株內(nèi)生真菌Z-78進(jìn)行了鑒定，采用平板對(duì)峙法評(píng)價(jià)了其對(duì)綿腐臥孔菌（Poria placenta）等3種木腐菌和禾谷鐮孢（Fusarium graminearum）等5種植物病原真菌的抑制活性，并進(jìn)行了Z-78發(fā)酵液抑制蕓苔鏈格孢的酸堿穩(wěn)定性試驗(yàn)，以期為該內(nèi)生真菌進(jìn)一步的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試菌株 供試內(nèi)生真菌Z-78從云南省武定縣采集的樟葉越桔健康嫩枝中分離純化得到。供試病原真菌菌株灰葡萄孢（Botrytis cinerea）CGMCC3.3790、腐皮鐮孢（Fusarium solani）CGMCC3.2889、禾谷鐮孢（F.graminearum）CGMCC3.4733、尖孢鐮孢（F.oxysporum）CGMCC3.3633和蕓苔鏈格孢（Alternaria brassicicola）CGMCC3.7805購(gòu)自中科院微生物研究所菌種保藏中心，密粘褶菌（Gloeophyllum trabeum）CFCC86617、綿腐臥孔菌（Poria placenta）CFCC5608和采絨革蓋菌（Coriolus versicolor）CFCC5336購(gòu)自中國(guó)林業(yè)微生物保藏管理中心，均保藏于西南林業(yè)大學(xué)西南山地森林資源保育與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

1.1.2 培養(yǎng)基PDA培養(yǎng)基用于供試Z-78菌株和病原真菌培養(yǎng)，PDB培養(yǎng)基用于Z-78菌株發(fā)酵。

1.2 方法

1.2.1 內(nèi)生真菌Z-78的鑒定 在超凈工作臺(tái)上將菌株Z-78接種到PDA培養(yǎng)基上，于28℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，待菌落長(zhǎng)滿后觀察菌落的形態(tài)、菌絲、顏色、大小等，在光學(xué)顯微鏡下觀察菌絲及孢子形態(tài)。參照陳肖學(xué)等［26］的方法，采用Omegabiotek高純真菌DNA提取試劑盒提取菌株Z-78的DNA，采用真菌通用引物ITS1（5'-AGAAGTCGTAACAAGGTTTCCG TAGG-3'）和ITS4（5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3'）進(jìn)行PCR擴(kuò)增。擴(kuò)增體系：DNA模板4.0 μL，ddH2O 6.5 μL，ITS1 1.0 μL，ITS4 1.0 μL，2×Taq PCR maker Mix 12.5 μL。循環(huán)體系：第1階段1循環(huán)，94℃ 3 min；第2階段35循環(huán)，94℃ 30 s，51.5℃ 30 s，70℃ 1 min；第3階段1循環(huán)，70℃ 10 min?；厥债a(chǎn)物經(jīng)電泳檢測(cè)后送上海生物工程有限公司進(jìn)行序列測(cè)定，測(cè)序結(jié)果與GenBank上登錄的已知序列在Clustal X1.83軟件上進(jìn)行同源性比對(duì)后，采用PAUP 4.0軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。

1.2.2 菌株培養(yǎng) 在超凈工作臺(tái)中將已滅菌（121℃、22 min）的PDA培養(yǎng)基倒平板，每平板約20 mL的培養(yǎng)基，待冷卻凝固后用接種針挑取冷凍管里面保存的菌絲體接種于平板正中心位置，于28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7 d。用5 mm打孔器在培養(yǎng)7 d后的菌落邊緣打孔，取帶有菌絲的菌餅接種到新的PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)。發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)7 d的Z-78菌株用5 mm的打孔器在菌落的邊緣打孔切取直徑為5 mm的圓形菌餅，接種于體積為100.0 mL的液體培養(yǎng)基中，在恒溫振蕩器中振蕩培養(yǎng)7-10 d，培養(yǎng)條件28℃、180 r/min。用121℃滅菌后的紗布進(jìn)行過濾，發(fā)酵液用0.22 μm無(wú)菌注射器過濾器進(jìn)行過濾，置于4℃條件下保存。

1.2.3 抑菌活性測(cè)試 采用五點(diǎn)對(duì)峙培養(yǎng)法［25，27］，測(cè)定Z-78菌株對(duì)供試病原菌的拮抗作用。用二代菌絲進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)，每個(gè)帶有PDA培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中分別放入5個(gè)菌餅，培養(yǎng)皿中間接入植物病原真菌，以病原菌為中心十字交叉距病原真菌2.5 cm處的4個(gè)點(diǎn)分別接入植物內(nèi)生真菌，以在培養(yǎng)基中心接入植物病原真菌作為空白對(duì)照組，每個(gè)處理3個(gè)平行，恒溫培養(yǎng)，定時(shí)觀察，從對(duì)峙培養(yǎng)的第3天起用十字交叉法測(cè)量抑菌帶距離和菌落的直徑，直到空白長(zhǎng)滿時(shí)停止測(cè)量。按公式計(jì)算抑菌率：抑菌率＝（對(duì)照菌落直徑-處理菌落直徑）/對(duì)照菌落直徑×100%。參照劉澤星等［28］的方法，將抑菌率＜25%標(biāo)記為“+”，25%≤抑菌率＜50%標(biāo)記為“++”，抑菌率≥50%標(biāo)記為“+++”，“-”表示沒有抑制作用。

1.2.4 內(nèi)生真菌Z-78發(fā)酵液的酸堿穩(wěn)定性測(cè)定 參考陳肖學(xué)等［26］和張艷軍［29］的方法，對(duì)菌株Z-78進(jìn)行液體發(fā)酵，其發(fā)酵液分別用NaOH和HCl調(diào)至pH為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0，靜置24 h之后，采用生長(zhǎng)速率法［26，30］，取4.0 mL處理后的菌株發(fā)酵液加到6.0 mL PDA培養(yǎng)基中，以不加發(fā)酵液的平板為空白對(duì)照，以未做處理發(fā)酵液的平板為條件對(duì)照，以對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)的蕓苔鏈格孢［31］作為指示菌，28℃條件下培養(yǎng)，分別從培養(yǎng)第2、4、6、8、10天后測(cè)量數(shù)據(jù)，按公式計(jì)算抑菌率。抑菌率=（對(duì)照組供試菌凈生長(zhǎng)半徑-處理組供試菌凈生長(zhǎng)半徑）/對(duì)照組供試菌凈生長(zhǎng)半徑×100%。

2 結(jié)果

2.1 內(nèi)生真菌Z-78的鑒定

觀察菌株Z-78的形態(tài)與檸檬擬盤多毛孢（P.citrina）相似［32］，菌落呈輪紋狀均勻的向外擴(kuò)長(zhǎng)，開始生長(zhǎng)是白色，一段時(shí)間后變?yōu)榈S色，背面呈暗黃色。分生孢子團(tuán)細(xì)小黑點(diǎn)狀，散生在菌絲表面，為梭形5細(xì)胞，稍彎曲，（16.5-23.1）×（5.6-7.3）μm；中間3個(gè)色胞幾乎同色，第3色胞淺褐色，上2色胞褐色，分隔處稍溢縮，長(zhǎng)6.5-14.5 μm；頂胞無(wú)色，梯形，頂端有附屬絲2-3根，長(zhǎng)10.0-20.0 μm，菌落、菌絲及孢子結(jié)構(gòu)見圖1。參考《中國(guó)真菌志》［33］，上述形態(tài)特征與木防己擬盤多毛孢菌（Pestalotiopsis cocculi）基本一致［34］。

在NCBI中采用BLAST對(duì)Z-78的ITS序列進(jìn)行比對(duì)，用于同源性分析的序列分別是：木防已擬盤多毛孢（P.cocculi）KY703411、彌澤那擬盤多毛孢（P.menezesiana）JN198523［35］、AY687302、芒果擬盤多毛孢（P.mangiferae）KU194426、KX778664、聚多擬盤多毛孢（P.sydowiana）FJ478105、JQ322999、P.diploclisia KM199320［36］、KM199315、杭州擬盤多毛孢（P.hangzhouensis）AY526871、AY526870、小孢擬盤多毛孢（P.microspora）KT372347、KX755256和棒狀擬盤多毛孢（P.clavata）KP050596、KC537803，外源序列選擇不同科不同屬的白座蕉孢殼（Diatrype stigma）KT004563［37］?；趓DNA-ITS構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹如圖2所示，Z-78與木防已擬盤多毛孢聚為一支，結(jié)合上述形態(tài)特征及分子鑒定結(jié)果，菌株Z-78鑒定為擬盤多毛孢屬木防已擬盤多毛孢［Pestalotiopsis cocculi Vuill（Guba）G.C.Zhao &N.Li］。

圖1 菌株Z-78的正面（a）、背面（b）生長(zhǎng)狀況、菌絲（c）和產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)（d）

2.2 內(nèi)生真菌Z-78對(duì)病原菌的拮抗作用

由表1可知，內(nèi)生真菌Z-78對(duì)8種不同供試病原菌呈現(xiàn)出不同程度的抑菌活性，抑菌率在50%-72.22%之間，表明菌株Z-78對(duì)供試病原菌具有較強(qiáng)拮抗能力，其拮抗效果見圖3所示。在3種木腐菌中，Z-78對(duì)密粘褶菌的抑菌活性最強(qiáng)（圖3-A），對(duì)綿腐臥孔菌（圖3-B）次之，對(duì)采絨革蓋菌（圖3-C）相對(duì)較弱，抑菌率分別為72.22%、70.39%和57.84%。Z-78對(duì)5種常見農(nóng)作物病原真菌的抑菌活性差異不大，按強(qiáng)弱順序依次為尖孢鐮孢（圖3-D）>禾谷鐮孢（圖3-E）>蕓苔鏈格孢（圖3-F）>腐皮鐮孢（圖3-G）>灰葡萄孢（圖3-H），抑菌率分別為61.76%、61.11%、61.00%、52.35%和50.00%。

圖2 基于內(nèi)生真菌Z-78 rDNA-ITS序列的系統(tǒng)發(fā)育分析

表1 內(nèi)生真菌Z-78對(duì)8種植物病原菌的抑菌率

圖3 內(nèi)生真菌Z-78對(duì)8種植物病原菌的拮抗效果

從表1中可以看出，多數(shù)對(duì)峙結(jié)果中的抑菌帶寬度均為0 mm。例如，在菌株Z-78與腐皮鐮孢的對(duì)峙培養(yǎng)中（圖3-G），兩者菌落之間沒有產(chǎn)生抑菌帶，但菌株Z-78菌落隨著生長(zhǎng)時(shí)間增加，逐漸覆蓋腐皮鐮孢菌落，導(dǎo)致腐皮鐮孢的生長(zhǎng)受到了抑制。而有些病原菌株的菌落生長(zhǎng)速度緩慢（圖3-E），菌株Z-78可能釋放一些代謝產(chǎn)物到培養(yǎng)基中，或產(chǎn)生一些揮發(fā)性抑菌氣體，使得禾谷鐮孢生長(zhǎng)受制。并形成較寬的抑菌帶。從圖4可以看出菌株Z-78對(duì)8種植物病原菌的拮抗作用隨著時(shí)間的推移逐漸增強(qiáng)，當(dāng)抑制率達(dá)到頂峰時(shí)趨于一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)，說(shuō)明抑菌效果相對(duì)穩(wěn)定。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)菌株Z-78對(duì)8種植物病原菌在不同培養(yǎng)時(shí)間也呈現(xiàn)出不同程度的抑菌活性。

圖4 內(nèi)生真菌Z-78對(duì)8種植物病原真菌的拮抗動(dòng)態(tài)變化

2.3 內(nèi)生真菌Z-78發(fā)酵液的酸堿穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

內(nèi)生真菌Z-78不同pH發(fā)酵液在不同培養(yǎng)時(shí)間下對(duì)蕓苔鏈格孢的抑制作用，如表2所示。從表2可知，內(nèi)生真菌Z-78不同pH發(fā)酵液在不同培養(yǎng)時(shí)間下對(duì)蕓苔鏈格孢的抑制率均有不同程度的變化但差異不大，且變化趨勢(shì)一致，即抑菌率從開始逐漸增大，到第8天達(dá)到最大值后逐漸減小。Z-78發(fā)酵液的初始pH值是5.0-6.0，當(dāng)pH 6.0時(shí)，其對(duì)蕓苔鏈格孢的抑菌率為55%，五點(diǎn)對(duì)峙培養(yǎng)法所得的抑菌率為61%（表1），說(shuō)明兩種方法所得的抑菌率較為接近。當(dāng)發(fā)酵液pH達(dá)到10.0時(shí)，第8天的抑制率達(dá)到最大值為60%，pH 6.0以下時(shí)的最大抑制率為57%，表明其抑制作用波動(dòng)不大。從培養(yǎng)第10天的抑菌率來(lái)看，除pH 8.0外其他pH發(fā)酵液的抑菌率均大于50%，顯示出Z-78發(fā)酵液對(duì)蕓苔鏈格孢具有較強(qiáng)的抑制作用。在添加了4.0 mL pH值為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0的無(wú)菌蒸餾水的平板對(duì)照組中，病原真菌的菌落生長(zhǎng)未受到明顯的影響，表明Z-78發(fā)酵液對(duì)蕓苔鏈格孢的抗菌活性較為穩(wěn)定，不會(huì)受到酸堿性的影響。

表2 不同pH條件下Z-78發(fā)酵液對(duì)蕓苔鏈格孢的抑制作用

3 討論

研究結(jié)果表明，大約有30%的內(nèi)生真菌能夠生產(chǎn)抗菌活性化合物，可對(duì)多種植物病原真菌具有專一拮抗或廣譜抗性［38］，其拮抗機(jī)制通常包括分泌抑菌物質(zhì)、產(chǎn)生抑菌揮發(fā)性氣體、競(jìng)爭(zhēng)作用、重寄生作用等［39］。擬盤多毛孢是植物內(nèi)生真菌的重要類群，次生代謝產(chǎn)物種類豐富，具有抗癌、抗菌等生理活性，具有良好的應(yīng)用開發(fā)前景［8，13］。易曉華等［40］報(bào)道源自除蟲菊（Pyrethryum cinerariifolium）葉擬盤多毛孢屬內(nèi)生真菌Y1菌株對(duì)蘋果炭疽病菌（Glomerella cingulata）、灰葡萄孢、玉米大斑病菌（Exserohilum turcicum）等6種植物病原真菌的抑制作用達(dá)到85%以上。李靖等［41］發(fā)現(xiàn)石楠銹孢銹菌（Aecidium pourthiaea）重寄生擬盤多毛孢（Pestalotiopsis sp.）對(duì)辣椒炭疽病菌（Sclerotinia sclerotiorum）等10種常見植物病原真菌具有一定的抑制作用，李向楠等［42］也發(fā)現(xiàn)源自云南熱區(qū)的多種該屬內(nèi)生真菌顯示出廣譜抗菌活性，表明不同來(lái)源擬盤多毛孢屬內(nèi)生真菌具有較為顯著的抑菌活性。Li等［43］報(bào)道源自歐洲紅豆杉（Taxus baccata）、落羽杉（Taxodium distichum）、佛羅里達(dá)榧樹（Torreya taxifolia）和石斛（Dendrobium sp.）的內(nèi)生小孢擬盤多毛孢（P.microspora），以及從澳大利亞瓦勒邁杉（Wollemia nobilis）分離的斑污擬盤多毛孢（P.maculans）的液體發(fā)酵液含有的環(huán)己烷類物質(zhì)，對(duì)腐皮鐮孢、古巴鐮孢（Fusarium cubense）、麥根腐長(zhǎng)孺孢（Helminthosporium sativum）、蒂腐色二孢（Diplodia natelensis）等病原真菌具有抗菌作用。源自紅樹林海蓮（Bruguiera sexangula）枝的污斑擬盤多毛孢（P.foedan）中的單萜內(nèi)酯類對(duì)灰葡萄孢和煙草疫霉菌（Phytophthora nicotianae）［44］，源自鐵皮石斛幼苗的該屬DO14菌株中的吡喃酮類物質(zhì)對(duì)白色念珠菌（Candida albicans）、新型隱球菌（Cryptococcus neoformans）、紅色毛蘚菌（Trichophyton rubrum）和煙曲霉（Aspergillus fumigatus）［45］，源自茶（Camellia sinensis）枝的無(wú)花果擬盤多毛孢（P.fici）中的吡喃酮類物質(zhì)對(duì)禾谷鐮孢［46］，源自芒果（Mangifera indica）的芒果擬盤多毛孢（P.mangiferae）中的酚類物質(zhì)對(duì)白色念珠菌［47］顯示有較強(qiáng)的抗菌活性，表明不同來(lái)源該屬內(nèi)生真菌的抑菌活性物質(zhì)基礎(chǔ)及其抑菌機(jī)制值得進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

本研究對(duì)樟葉越桔嫩枝1株內(nèi)生真菌Z-78進(jìn)行了形態(tài)鑒別和分子鑒定，將其確定為木防已擬盤多毛孢［Pestalotiopsis cocculi（Guba）G.C.Zhao & N.Li］。采用五點(diǎn)對(duì)峙法評(píng)價(jià)其對(duì)密粘褶菌等3種木腐菌、尖孢鐮孢等5種常見植物病原真菌的拮抗活性，結(jié)果表明菌株Z-78對(duì)8種供試病原菌的生長(zhǎng)均具有較強(qiáng)的抑制作用，其中對(duì)密粘褶菌的抑菌活性最強(qiáng)，并發(fā)現(xiàn)Z-78發(fā)酵液在酸堿性條件下對(duì)蕓苔鏈格孢的抑菌活性較為穩(wěn)定，研究結(jié)果將為樟葉越桔枝內(nèi)生真菌木防已擬盤多毛孢中抑菌活性物質(zhì)進(jìn)一步的分離鑒定和開發(fā)利用提供了參考。