關鍵詞:積雪草[Centellaasiatica(L.)Urban];內(nèi)生真菌;分離鑒定;多樣性;廣西
中圖分類號:Q948.12;Q949.32 文獻標識碼:A
文章編號:0439-8114(2025)05-0090-12
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.05.014 開放科學(資源服務)標識碼(OSID):
Analysis of endophytic fungal diversity of Centella asiatica of Guangxi
LIANG Lu ?1 ,LIANG Wen-jing2,SONG Li-sha2,WAN Ling-yun2,TANGui-yu2,ZHANG Zhan-jiang2, PAN Li-mei2, ZHANG Kun2,TU Dong-ping1,WEI Shu-gen1,2 (1.FacultyofPhrmacy,GuangxiUniversityofChineseMedicine,aning530oo,China;.GuangxiBotanicalGardenofMedicialants/ Guangxi Key Laboratory of High-QualityFormation and Utilizationof Dao-Di Herbs,Nanning 530o23,China)
Abstract:Inordertoinvestigatethedistributionofendopyticfungiintherots,stemsandleavesofCentellasiatica(L.)Urban, thecompositionofendophyticfungi groupsofCentellasiaticainGuangxiwasanalyed.HealthyCentellasiaticaspecimenswerecollectedfromsixdistinctregionsinGuangxi,ncludingLiuzou,Qinzou,Beihai,Guilin,HezhoundBaiseities,folowedbydo phyticfungalisolationfromtheirroot,stem,andleaftissues.Theendophyticfungiwereidentfiedbycombining morphologicaland molecularbiologicalmethods,followedbydiversityanalysis.Theresultsshowdthatatotalof114endophticfungalstrainsweeiso lated,belongingtoplum,3classes,9orders,2fmilies,and17genera,withtetaxonomicstatusof1geusreminigudetermined.ThegeneraColetotricumandDiaporthewereidentifidastedominantendohtcfungiinCentellasiatica.Thedopt icfungidiversityofCentellasiaticaindiferntregionswassgnificantlydiferent.TheendohicfungiinGuilinCityndLuzou City were themostabundant,andtheendopyticfungiinBeihai CityandQinzhouCitywere the mostsimilar,folowedbyGuilinCity andLiuzhouCity.Throughcomparativeanalysis,itwasfoundthatheendophyticfungiinrootshadthehighestabundance,andthe similaritycoeficientofendophticfungiinstemsandlavesasthehighest.ThefindingsindicatedthatCentellasiaticinGuangxi exhibitedhighdiversityandrelativelyunifordistributionofendophyticfungi,withbothgrowthnvironmentandplantisuetypesignificantly influencing their community composition and diversity.
KeyWords:Centella asiatica;endophytic fungi;isolation and identification;diversity;Guangxi
收稿日期:2024-10-10
積雪草[Centellaasiatica(L.)Urban]為傘形科植物,是中國傳統(tǒng)中藥材。歷年版《中華人民共和國藥典》均有收錄,積雪草以干燥全草入藥,具有清熱利濕,解毒消腫等功效,主要用于濕熱黃疸、癰腫瘡毒、跌打損傷等癥[1]?,F(xiàn)代藥理學研究表明,積雪草含有多種生物活性物質,如積雪草苷、積雪草酸、圓柚酮、亞油酸甲酯等,這些物質不僅可以抗衰老,促進傷口愈合,修復痘印,還可以促進毛發(fā)生長、預防脫發(fā),故積雪草廣泛應用于醫(yī)藥和美容等領域[2-4]積雪草在兩廣地區(qū)常用于制作涼茶、煲湯等,具有極高的藥用價值和食用價值,市場需求量大。然而,由于城市化進程的高速推進,自然生態(tài)環(huán)境發(fā)生劇烈改變,加之除草劑在農(nóng)業(yè)及城市綠化管理中的廣泛施用,積雪草的適生環(huán)境遭到嚴重破壞,在人居環(huán)境周邊區(qū)域,積雪草的分布范圍大幅收縮,植株數(shù)量急劇減少,并且由于對野生資源的無序采挖,其種群規(guī)模不斷縮減,造成了積雪草資源日益減少,難以滿足市場發(fā)展的需要。
植物的生長不僅受基因控制,還與植物微生物群落(內(nèi)生菌、根際微生物等)密切相關。已有研究表明,內(nèi)生真菌廣泛存在于植物組織內(nèi),是影響植物生長的重要因子,也是多種活性代謝物的重要來源[5-7]。內(nèi)生真菌的生物多樣性受多種因素影響,如地域、氣候條件、植被類型、植物組織、季節(jié)等[8]。內(nèi)生真菌與宿主植物在長期的協(xié)同進化過程中,形成了互惠共生關系,這種關系能夠促進宿主植物生長發(fā)育、增強宿主植物的抗病和抗逆性[9.10]。內(nèi)生真菌不僅能產(chǎn)生與宿主植物相同或類似的活性成分,還能將宿主植物代謝產(chǎn)生的物質作為前體,通過自身的代謝途徑生成新的代謝產(chǎn)物,具備多樣的生理功能[1]。因此,植物內(nèi)生真菌在群落演替過程中具有重要的生態(tài)學意義[12]。已有研究從積雪草葉片中分離出膠孢炭疽菌(Colletotrichumgloeosporioi-des),該菌株能產(chǎn)生生物活性物質積雪草苷,為積雪草苷的來源提供了新的研究思路與潛在方向[13]
積雪草多應用于科研以及臨床領域,關于其化學成分和藥理作用方面的研究較多,而在內(nèi)生真菌方面的研究較少。目前,從積雪草葉片中已經(jīng)分離出了13種內(nèi)生真菌,并分析了這些內(nèi)生真菌在夏季、冬季及雨季時成熟葉片與幼葉中的定殖率及多樣性[14]。但尚缺乏對積雪草不同組織部位內(nèi)生真菌的研究報道。因此,為了解不同地區(qū)積雪草根、莖、葉的內(nèi)生真菌分布情況,本研究擬以廣西的桂林市、柳州市、北海市、欽州市、百色市、賀州市6個地區(qū)的積雪草為研究對象,分析積雪草根、莖、葉中內(nèi)生真菌群落組成和多樣性。探究積雪草內(nèi)生真菌在不同地區(qū)、不同組織部位的分布規(guī)律,以期為尋找內(nèi)生真菌與外部環(huán)境的相關性提供一定的線索,為后續(xù)深入探究內(nèi)生真菌與積雪草相互作用機制奠定基礎,也為后續(xù)積雪草栽培利用提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1材料
1.1.1供試植物材料于廣西采集積雪草植株,依據(jù)采樣點所屬區(qū)域,將采集的植株劃分為桂林市、柳州市、北海市、欽州市、百色市、賀州市6個地區(qū)的樣本。本試驗所用植株材料經(jīng)廣西壯族自治區(qū)藥用植物園韋樹根研究員鑒定,確認為積雪草。將積雪草樣品編號后封存于自封袋中,帶回實驗室置于 4°C 冰箱保存,并在 48h 內(nèi)開展內(nèi)生真菌分離試驗。廣西不同地區(qū)積雪草樣品采集信息見表1。
1.1.2培養(yǎng)基馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA培養(yǎng)基):去皮馬鈴薯 200.00g ,葡萄糖 20.00g ,瓊脂17.00g,pH 自然。
1.2 方法
1.2.1樣品處理參考方中達《植病研究方法》[15]的常規(guī)組織法分離,選取新鮮健康的積雪草樣品,用自來水沖洗樣品表面的泥土和灰塵,晾干后置于超凈工作臺內(nèi),然后在無菌操作臺上進行表面消毒。將積雪草樣品的根、莖、葉依次在 75% 乙醇溶液中浸泡 30s,2.5% 次氯酸鈉溶液中浸泡 2.5min 75% 乙醇溶液中浸泡 30s ,再用無菌水洗滌3次,每次
30s ,洗凈后用無菌濾紙吸干組織表面水分,備用。1.2.2內(nèi)生真菌分離和純化在無菌環(huán)境下,將經(jīng)過表面消毒處理的積雪草根、莖、葉組織分別用無菌剪刀剪成約 5mm×5mm 組織方,每個處理選取5個組織方塊,置于同一無菌PDA培養(yǎng)基平板上,每個處理設3個生物學重復(PDA培養(yǎng)基中加人利福平粉末,以抑制細菌的生成,保證分離效果)。將培養(yǎng)基置于 28°C 恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 2~3d 。待組織邊緣長出菌絲后,挑取外觀不同且生長良好的菌絲邊緣,轉接至新的PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng),經(jīng)反復純化操作得到單一的純菌落。無菌條件下將純化的單一菌落轉移至PDA固體斜面培養(yǎng)基中,培養(yǎng) 7~10d 。鏡檢觀察無污染后,置于 4°C 冰箱短期保藏(3\~6個月)[16]。所有菌株均保存在廣西藥用植物園中藥材工程技術研究中心。在內(nèi)生真菌分離過程中,采用漂洗液檢測法和組織印跡法作為陰性對照,用以檢驗組織表面消毒是否徹底,從而確保積雪草內(nèi)生真菌分離的準確性[17]
1.2.3內(nèi)生真菌形態(tài)學鑒定在菌株生長最佳時期,觀察菌落顏色、大小、性狀、生長情況、菌絲體、孢子的形態(tài)特征和表面特征,并結合《真菌鑒定手冊》18]進行鑒定。
1.2.4內(nèi)生真菌分子生物學鑒定使用真菌DNA提取試劑盒提取純化菌株的DNA作為模板,以真菌通用引物ITS1( 5′ -TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′ )和ITS4( 5′ -TCCTCCGCTTATTGATATGC- 3′ )、β -tubulin引物Bt2a( 5′ -GGTAACCAAATCGGTGCT-GCTGCTTTC- ?3′ )和 Bt2b ( 5′ -ACCCTCAGTGTAGT-GACCCTTGGC- -3′ )進行序列擴增[19-22]。擴增反應體系: 2× MightyAmpBuffer 25μL , 10× AddtiveforHighSpecificity 5μL ,引物( 各 1.5μL ,加ddH2O 定容至 50μL 。PCR反應條件: 98°C 預變性2min , 98°C 變性 10s , 60°C 退火 45s,68‰ 延伸1min ,共進行35個循環(huán),最后 68°C 延伸 10min 。
為空白對照。所得的PCR產(chǎn)物用 1% 瓊脂糖凝膠電泳進行檢測,隨后采用凝膠成像法檢測目的條帶,將含有目的條帶的PCR產(chǎn)物進行測序。將測序結果與GenBank中的序列進行Blast比對,根據(jù)比對結果下載相似性高的菌株序列。ITS、Tubulin、ITS+Tubulin聯(lián)合序列用clustal1.83程序進行多序列比對,利用MEGA11.0軟件的Neighbor-Joining法構建系統(tǒng)發(fā)育樹,采用Bootstrap(重復1000次)進行檢驗。最后,通過基因測序結果并結合之前的形態(tài)學鑒定結果,最終確定內(nèi)生真菌的屬種[23]。
1.2.5數(shù)據(jù)分析采用分離率、分離頻率、香農(nóng)-威納指數(shù)、種類豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)、Sorensen相似性指數(shù)等指標來反映不同地區(qū)、不同組織部位積雪草內(nèi)生真菌的分離情況
分離率(Isolationrates, IR ):用于衡量植物組織中內(nèi)生真菌的豐富程度和每個組織塊受多重侵染的發(fā)生頻率[24],計算公式如下。
IR= 內(nèi)生真菌菌株總數(shù)/組織塊總數(shù) ×100%
分離頻率(Isolation frequency, IF ):多用于反映不同種(類)的內(nèi)生真菌在總菌群中的優(yōu)勢程度, IF ?10% 的內(nèi)生真菌為優(yōu)勢屬, IF≥1% 的內(nèi)生真菌為常見屬, IFlt;1% 的為稀有屬[25],計算公式如下。
IF= 樣本中分離到的某種內(nèi)生真菌的菌株數(shù)/分 離到的內(nèi)生真菌菌株總數(shù) ×100% (2)
香農(nóng)-威納指數(shù)(Shannon-Weinerdiversityindex,H′) :用于比較分析不同組間內(nèi)生真菌種群的多樣性水平[26],計算公式如下。
式中, K 為樣品中內(nèi)生真菌種數(shù); pi 為某樣品中某種(屬)內(nèi)生真菌 i 數(shù)量占全部內(nèi)生真菌菌株總數(shù)的百分數(shù)。
種類豐富度指數(shù)(Margalef'sindex, M ):用于分析類群的豐富度,計算公式如下。
M=(S-1)/lnN
式中,S為物種數(shù); N 為菌株總數(shù)。
均勻度指數(shù)(Pielou'sevenness index, E 用于分析內(nèi)生真菌菌群在不同地區(qū)、不同組織中分布的均勻程度[27],計算公式如下。
E=H′/lnS
式中, H′ 為香農(nóng)-威納指數(shù);S為物種數(shù)。
Sorensen 相似性指數(shù)(Sorensen's similarity coef-ficient, Cs :用于比較兩個樣品地或兩種器官組織內(nèi)生真菌種類組成的相似程度[28],當 Cs 取值范圍為0.00\~0.25時,二者極不相似;當 Cs 取值范圍為 0.25~ 0.50時,二者中等不相似;當 Cs 取值范圍為 0.50~ 0.75時,二者中等程度相似;當 Cs 取值范圍為 0.75~ 1.00時,二者極為相似[29]。計算公式如下。
Cs=2j/(a+b)
式中 ,j 為兩個樣品地或兩種組織器官中共有的內(nèi)生真菌種類數(shù); αa 為樣品地或組織器官A的內(nèi)生真菌種類數(shù); b 為樣品地或組織器官B的內(nèi)生真菌種類數(shù)。
采用 Excel2021 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,利用Ori-ginPro 2023軟件和EVenn平臺(http://www.ehbio.com/test/venn/)分別對數(shù)據(jù)進行堆疊柱狀圖、Upset圖的繪制與分析。
2 結果與分析
2.1積雪草內(nèi)生真菌鑒定
選取菌落形態(tài)特征不同的36株內(nèi)生真菌作為代表菌株,對其ITS、Tubulin序列進行分析,并構建系統(tǒng)發(fā)育樹。參考菌株的種類、菌株號、寄主、登錄號(表2)。ITS序列系統(tǒng)發(fā)育樹見圖1,Tubulin序列系統(tǒng)發(fā)育樹見圖2,ITS+Tubulin序列聯(lián)合構建的系統(tǒng)發(fā)育樹見圖3。
ITS序列系統(tǒng)發(fā)育樹(圖1包含代表從A到M的13個進化分枝,分枝A包括炭疽菌屬(Colletotri-chum);分枝B包括土赤殼屬(Ilyonectria)和鐮刀屬(Fusarium);分枝C包括柄孢殼屬(Zopfiella);分枝D包括梨孢屬(Apiospora)黑孢屬(Nigrospora);分枝E包括間座殼屬(Diaporthe);分枝F包括Nothophysa-lospora;分枝G包括Mycoleptodiscus;分枝H包括青霉屬(Penicillium);分枝I包括葉點霉屬(Phyllostic-ta );分枝J包括葡萄座腔菌屬(Botryosphaeria);分枝K包括小球腔菌屬(Leptosphaeria)小光殼屬(Lepto-sphaerulina)及Setophoma;分枝L包括鏈格孢屬(Al-ternaria);分枝M包括彎孢屬(Curvularia)。在該系統(tǒng)發(fā)育樹上,將GaertneriomycessemiglobiferusAY997051設為外群。13個分枝都各自聚集在一起,且各個分枝有較高的支持強度。
與圖1所示的ITS系統(tǒng)發(fā)育樹不同,Tubulin序列系統(tǒng)發(fā)育樹(圖2)中沒有分枝C、分枝G、分枝K-1、分枝I以及分枝M。菌株L5、L19、L21、L22經(jīng)多次Tubulin序列測序,均未出現(xiàn)條帶,因此未獲得其Tubulin序列。如圖3所示, ITS+ Tubulin序列聯(lián)合建樹所構建的系統(tǒng)發(fā)育樹,與ITS系統(tǒng)發(fā)育樹相比,不存在分枝C、分枝G、分枝K-1、K-2、分枝I及分枝M;而與Tubulin系統(tǒng)發(fā)育樹相比,不存在分枝K-2。
2.2積雪草內(nèi)生真菌菌群組成
從廣西6個地區(qū)采集的810個積雪草組織塊中分離到114株內(nèi)生真菌,經(jīng)鑒定分屬于3綱9目12科17屬,其中1個屬分類地位未定,積雪草內(nèi)生真菌總體分離率為 14.05% (表3)。在綱分類水平上,這些內(nèi)生真菌主要隸屬于糞殼菌綱(Sordariomycetes)、座囊菌綱(Dothideomycetes)和散囊菌綱(Eurotiomy-cetes)。其中以糞殼菌綱(Sordariomycetes)為優(yōu)勢綱,共分離到82株,占菌株總數(shù)的 71.93% ,其次是座囊菌綱(Dothideomycetes),共分離到28株,占比為24.56% 。在目水平上,優(yōu)勢目為小叢殼目(Glomer-ellales),共分離到47株,占菌株總數(shù)的 41.23% ,其次是間座殼目(Diaporthales),分離到14株,占菌株總數(shù)的 12.28% 。在屬水平上,以炭疽菌屬和間座殼屬為優(yōu)勢屬,分別占總菌株數(shù)的 41.23% 、 12.28% 。隨后為黑孢屬( 6.14% )、Mycoleptodiscus (6.14% )、葉點霉屬( 5.26% )。上述結果表明,積雪草內(nèi)生真菌在種類上呈現(xiàn)出豐富的多樣性特征。
2.3不同地區(qū)、組織器官間積雪草內(nèi)生真菌群落組成差異
2.3.1不同地區(qū)、組織間積雪草內(nèi)生真菌的分布桂林市、柳州市、北海市、欽州市、百色市、賀州市的積雪草樣本組織塊數(shù)量分別為405、180、45、90、45、45塊。從這些樣本中分離的內(nèi)生真菌的分離頻率見表4。從表4可以看出,從桂林市積雪草中分離的菌株最多,鑒定出13個屬,共55株,分離瀕率為48.25% 。其中炭疽菌屬( 19.30% )為優(yōu)勢屬,梨孢屬0 0.88% )、土赤殼屬( 0.88% )葉點霉屬( (0.88%) 和Setophoma (0.88% )為稀有屬,其余8個屬為常見屬;其次是柳州市積雪草樣本,分離到11個屬,共38株,分離頻率為 33.33% ,炭疽菌屬( 14.04% )為優(yōu)勢屬,Nothophysalospora、小球腔菌屬、青霉屬為稀有屬,分離頻率均為 0.88% ,其余7個屬為常見屬;欽州市積雪草樣本分離到3個屬,共10株,分離頻率為8.77% ,柄孢殼屬( 0.88% )為稀有屬,其余2個屬為常見屬;北海市積雪草樣本中分離到4個屬,共7株,分離頻率為 6.14% ,炭疽菌屬( 0.88% )、葉點霉屬1 (0.88% )為稀有屬,黑孢屬( 1.75% )、Mycoleptodiscus1 2.63% )為常見屬。百色市積雪草樣本中分離到2個屬,共2株,分離頻率為 1.76% ,均屬于稀有屬,分別是炭疽菌屬( 0.88% )、間座殼屬( 0.88% )、賀州市積雪草樣本中分離到1個屬,共2株,該屬屬于常見屬,為間座殼屬( 1.75% )。分析不同地區(qū)積雪草內(nèi)生真菌的組成分布和分離頻率,結果表明積雪草內(nèi)生真菌的分布具有一定的地理分布差異。
積雪草根、莖、葉3個不同部位組織塊各270塊,分離出的內(nèi)生真菌其分離頻率情況見表5。從表5可以看出,根部分離出29株,11個屬,分離頻率為25.43% ,在根部分離頻率最高的類群是間座殼屬(7.02% ),其次是分離頻率均為 2.63% 的炭疽菌屬、鐮刀菌屬、土赤殼屬、青霉屬4個屬,小球腔菌屬、黑孢屬、Setophoma3個屬分離頻率均為 0.88% ,為稀有屬,其余8個屬為常見屬;莖部分離出43株,隸屬于10個屬,分離頻率為 37.72% ,炭疽菌屬( 18.42% )為優(yōu)勢屬,梨孢屬( 0.88% )、鐮刀菌屬( 0.88% )、小光殼屬( 0.88% )為稀有屬,其余6個屬為常見屬;從葉片分離出42株,隸屬于11個屬,分離頻率為 36.85% ,優(yōu)勢屬與莖的優(yōu)勢屬相同,為炭疽菌屬 20.18% ),稀有屬有5個,分別是Nothophysalospora、柄孢殼屬、小光殼屬、鏈格孢屬、青霉屬,分離頻率均為 0.88% ,其余5個屬為常見屬。上述結果表明,在積雪草的不同組織中,其內(nèi)生真菌菌群組成和數(shù)量具有一定差異。
2.3.2各地區(qū)、組織間積雪草內(nèi)生真菌多樣性分析香農(nóng)-威納指數(shù)越大,說明對應樣品中的真菌群落多樣性越大;豐富度指數(shù)越高,說明群落越豐富;均勻度指數(shù)越高,說明群落越均勻。積雪草內(nèi)生真菌菌群多樣性指數(shù)如表6所示,香農(nóng)-威納指數(shù)從高到低依次為桂林市(1.33)、柳州市(1.01)、欽州市(0.28)北海市(0.25)百色市(0.08)賀州市(0.07);豐富度指數(shù)從高到低依次為桂林市(2.99)柳州市(2.75)北海市(1.54)、百色市(1.44)欽州市(0.87)、
圖3基于ITS、Tubulin序列聯(lián)合構建的積雪草內(nèi)生真菌系統(tǒng)發(fā)育進化樹
賀州市(0)。均勻度指數(shù)從高到低依次為桂林市(0.52)柳州市(0.42)欽州市(0.25)北海市(0.18)、百色市(0.12)。從香農(nóng)-威納指數(shù)分析可知,桂林市積雪草樣本中真菌群落多樣性最大,賀州市積雪草樣本中真菌群落多樣性最??;根據(jù)豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)數(shù)據(jù)可以看出,賀州市積雪草樣本真菌群落豐富度最低;桂林市積雪草樣本真菌群落豐富度最高且分布最均勻。由此可以看出,積雪草內(nèi)生真菌在不同地區(qū)的香農(nóng)-威納指數(shù)、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)存在差異。
從積雪草各組織間內(nèi)生真菌的香農(nóng)-威納指數(shù)來看,莖 (1.02)gt; 葉 (0.98)gt; 根(0.91);豐富度指數(shù)表現(xiàn)為根 (2.97)gt; 葉(2.68)gt;莖(2.39);均勻度指數(shù)表現(xiàn)為莖(0.44) gt; 葉(0.41) |gt; 根(0.38)。結果表明,豐富度指數(shù)最大的是根,其次是葉,莖的豐富度指數(shù)最低,說明從根中分離得到的內(nèi)生真菌種群最為豐富,其次是葉,莖中最少。從香農(nóng)-威納指數(shù)及均勻度指數(shù)可以看出,莖內(nèi)生真菌群落多樣性最大且分布最均勻,其次是葉,根內(nèi)生真菌群落多樣性最低且分布最不均勻。該結果表明不同組織積雪草內(nèi)生真菌的菌落組成、豐度及多樣性存在差異(圖4)。
2.3.3各地區(qū)、組織間積雪草內(nèi)生真菌的共有屬和特有屬從不同地區(qū)積雪草內(nèi)生真菌群落的Upset圖(圖5)分析可知,分別從桂林市、柳州市、欽州市、北海市、百色市、賀州市地區(qū)分離出的積雪草內(nèi)生真菌菌株沒有共有屬,但是,個別地區(qū)間存在相同的內(nèi)生真菌,如除了賀州市積雪草樣本,其他5個地區(qū)積雪草樣本均分離出了炭疽菌屬。間座殼屬是桂林市、柳州市、百色市、賀州市的共有屬。葉點霉屬是桂林市、柳州市、北海市的共有屬。Mycoleptodiscus為柳州市、北海市、欽州市3個地區(qū)積雪草內(nèi)生真菌的共有屬。一些真菌具有一定的特異性和專一性,地區(qū)不同也會有各自特有的類群。其中,桂林市積雪草中的特有屬最多,有5個,分別是鐮刀菌屬、小光殼屬、鏈格孢屬、彎孢屬、Setophoma。其次是柳州市積雪草有2個特有屬,分別為Nothophysalospora、小球腔菌屬。其他地區(qū)無特有屬。綜上所述,不同地區(qū)積雪草內(nèi)生真菌群落組成與分布存在較明顯差異
從積雪草根、莖、葉組織中分離出的菌株有3個共有屬,分別為炭疽菌屬、黑孢屬、間座殼屬。一些類群還具有一定的組織特異性和偏好性。根有4個特有屬,分別為土赤殼屬、小球腔菌屬、彎孢屬、Setophoma。葉僅有1個特有屬,即Nothophysalospora。莖無特有屬。總的來說,積雪草各組織的內(nèi)生真菌群落組成與分布存在一定的差異
2.4各地區(qū)、組織間積雪草內(nèi)生真菌的相似性
不同地區(qū)積雪草內(nèi)生真菌組成相似性如表7所示,不同地區(qū)的積雪草內(nèi)生真菌類群的相似性系數(shù)為0\~0.67。其中,積雪草樣本百色市-賀州市之間的相似系數(shù)最高,為0.67,屬于中等相似;此外,相似性指數(shù)屬于中等相似的還有桂林市-柳州市、北海市-欽州市,分別為0.58、0.57;柳州市-欽州市、柳州市-北海市、欽州市-百色市、桂林市-北海市、北海市-百色市、柳州市-百色市、桂林市-百色市之間的相似性系數(shù)均屬于中等不相似,分別為0.43、0.40、0.40、0.35、0.33、0.31、0.27;相似性系數(shù)均屬于極不相似的有柳州市-賀州市、桂林市-賀州市、桂林市-欽州市,分別為0.17、0.14、0.13;欽州市-賀州市、北海市-賀州市的相似系數(shù)最低,為0,說明欽州市、北海市與賀州市之間無相似的內(nèi)生菌群。
積雪草不同組織內(nèi)生真菌菌群相似性系數(shù)見表8。在不同組織中,莖與葉的相似性系數(shù)最高,為0.76,表明莖、葉的內(nèi)生真菌種類組成極為相似;其次是根與莖,相似性系數(shù)為0.48,屬于中等不相似;根與葉的相似性系數(shù)最低,為0.45,屬于中等不相似。這表明積雪草不同組織間內(nèi)生真菌的分布具有一定的相似性。
3討論與小結
本研究從廣西6個地區(qū)采集了新鮮健康的積雪草樣品,并進行了內(nèi)生真菌的分離,共分離出114株內(nèi)生真菌。采用形態(tài)學方法及構建系統(tǒng)發(fā)育樹的方式進行鑒定,共鑒定出17屬。由于某些屬存在復雜的復合種,本研究采用ITS和Tubulin兩種序列聯(lián)合構建系統(tǒng)發(fā)育樹,僅能鑒定到屬的水平,尚無法鑒定到種的水平。因此,可能存在一些重復的菌種,限制了對其物種組成的準確鑒定。后續(xù)將采用多基因序列聯(lián)合分析的方法,進一步明確積雪草內(nèi)生真菌的分類地位及種間關系。
經(jīng)多樣性分析,發(fā)現(xiàn)炭疽菌屬為桂林市、柳州市、北海市、欽州市、百色市5個地區(qū)的共有屬,同時也為積雪草根、莖、葉的共有屬。炭疽菌屬0 (41.23% 和間座殼屬( 12.28% )為積雪草的主要優(yōu)勢類群。炭疽菌屬和間座殼屬廣泛存在于植物的各組織部位中,在植物與微生物互作過程中扮演著重要的角色。炭疽菌屬在廣西夾竹桃、荷葉等植物中被發(fā)現(xiàn)。有研究發(fā)現(xiàn)從廣西夾竹桃中分離的炭疽菌屬菌株可以抑制蠟樣芽孢桿菌,從新鮮荷葉分離出的炭疽菌屬菌株可以產(chǎn)果膠酶[29.30]。間座殼屬的菌株在油茶中具有抗氧化與抑菌活性,在日本紫衫中可以產(chǎn)生活性物質紫杉醇[31,32],綜上,這2個屬的內(nèi)生真菌能夠產(chǎn)生與宿主植物相關的代謝產(chǎn)物。因此,可將炭疽菌屬和間座殼屬的內(nèi)生真菌作為重點研究目標,在后續(xù)的研究中,對其次生代謝產(chǎn)物進行化合物分離,期望從中找到與積雪草相關的萜類等物質,進一步揭示積雪草次生代謝產(chǎn)物與積雪草內(nèi)生真菌的關聯(lián),從而促進積雪草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
內(nèi)生真菌的組成和分布受多種因素的影響,如基因型、生長階段、地域差異等[33-38]。以北回歸線為界線,從植物生長環(huán)境看,廣西北部地區(qū)(桂林市,柳州市)較南部地區(qū)(北海市,欽州市)的多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)高。這表明同一植物在不同生境下,受地區(qū)環(huán)境因素如海拔、氣候、光照、濕度、植被豐富程度以及土壤肥力等的影響,內(nèi)生真菌的分布及組成會有所不同。同時,也取決于積雪草在不同環(huán)境下專性內(nèi)生真菌種類數(shù)量、外界非專性內(nèi)生真菌的侵入和增殖、以及專性和非專性內(nèi)生真菌的相互競爭等內(nèi)在因素[39]。廣西北部地區(qū)內(nèi)部(百色市與賀州市,桂林市與柳州市)南部地區(qū)內(nèi)部(北海市與欽州市)的相似性系數(shù)最高,北部地區(qū)與南部地區(qū)之間(北海市與賀州市,欽州市與賀州市)的相似性系數(shù)最低,表明地理位置相近的積雪草內(nèi)生真菌菌群組成有一定的相似性。研究揭示了廣西積雪草植株內(nèi)含有豐富的內(nèi)生真菌資源,生長環(huán)境和植物組織部位對其內(nèi)生真菌的組成分布和多樣性均有影響。
從植物營養(yǎng)器官水平看,莖部的分離率高于葉片,這與孫劍秋等28的研究結果類似,這可能與植物不同的組織結構及其營養(yǎng)物質的分布不均有關。而根部的豐富度指數(shù)高于莖部與葉片,這可能與真菌傳播途徑的便利程度有關[40]。由相似性系數(shù)可以看出,從地下到地上部分的植物器官間,其內(nèi)生真菌菌群相似性逐漸增加。積雪草特定營養(yǎng)器官中有其特有種屬,具有一定的宿主特異性。
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(責任編輯 丁艷紅)