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内生真菌及其意义
*
摘
要
内生真菌是一大类未被充分研究过的真菌
它们生活在健康的植物体内不引起任何病
害
症状内生真菌具有丰富的多样性总数可超过一百万种许多内生真菌与植物寄主形成互惠
共生体并有寄主专化性器官专化性和组织专化性内生真菌具有重要的生态学意义和经济
意义内生真菌可以产生许多次生代谢产物在农业医学生物技术领域中有广泛的应用前
景
关键词
内生真茵
共生
多样性
专化性
代谢物
1
前言
真菌是吸收异养型的真核生物
种类繁多植物内生真菌是一大类尚未被充分认识的真菌
许多真菌学家对此了解也不多从已有研究结果来看内生真菌具有重要的生态学意义和经济
意义其物种多样性也是非常丰富的
内生菌
Endophyte
的概念最早由
De Bary 1886
是指生活在植物组织内的微生物
用以区分那些生活在植物表面的表生菌
Epiphyte
按此定义植物的寄生菌菌根菌也归属于
内生真菌的概念范畴
Carroll 1986
将内生菌的范畴仅限于植物体内那些不引起症状的有机
体不包括寄生与兼性寄生的病原真菌和互惠共生的菌根菌
Petrini 1991
则认为在生活史
的某一阶段能够在植物体内生活而下对寄主植物明显有害就是内生茵 这个定义包括一些在
生
活史中的某些阶段营表面生的内生菌和潜伏性病原菌
Latent pathogen
寄生菌
Parasite
虽然也生活在寄主植物组织内但引起明显的病害症状因此不是内生真菌内生菌根菌生活
在植物根部与植物互惠共生可以算是内生菌但通常意义上的内生菌不包括菌根菌
内生菌中有内生细菌和内生真菌
Fisher
等
1992
本文主要讨论的是植物内生真菌
与其它普通真菌腐生菌寄生菌相比内生真菌的研究历史不长
Lewis 1924
首先报
道了禾本科植物叶片存在内生真菌但此后的研究工作一直很少直到最近
20
年内生真菌
的研究才开始比较活跃禾本科植物中内生真菌与寄主形成互惠共生关系内生真菌可增强寄
主的抗病虫性及其它抗逆能力可望用于生物防治的广阔前景内生真菌种类繁多它们在其
寄主植物组织内部的生长发育过程中其代谢产物不仅对植物体本身有着各种各样的影响而
且对取食动物或其它生物也有各种不同的作用已有的研究表明某些内生真菌离体培养的代
谢产物可对一些动物的消化系统繁殖系统神经系统和免疫系统等产生影响
Clay 1989
内生真菌有可能成为开发新型有用物质的重要生物资源最近已从紫杉中分离到一种内生真
菌
Taxomyces andreanae
该菌可以产生与寄主相同的抗癌代谢产物紫杉醇
Stierle
等
1993
引
*
国家自然科学基金和科委基础重大项目
PD85 31 03
资助
生物多样性研究进展
起了人们的极大关注
可以说植物内生真菌是真菌学中一个引人注目的重要研究领域
2
研究方法
从植物体内分离内生真菌
非常关键的一步是对植物组织表面消毒如果表面消毒得不彻
底一些表生真菌就会先长出来影响了内生真菌的分离同样如果表面消毒时间过长还有
可能杀死植物体内的内生真菌目前常用次氯酸钠作为消毒剂
petrini,1986
其分离过程如
下植物材料先用水冲洗然后在
75
或
96
的乙醇中浸泡
1
分钟然后在次氯酸钠水溶液
中
1:2 5
浸泡
3 5
分钟消毒剂浓度高低消毒时间长短取决于植物材料如果植物材
料幼嫩如花嫩叶等所用次氯酸钠溶液浓度低一些浸泡时间也短一些反之对一些老硬的植
物材料如树枝针叶等则用较浓的次氯酸钠溶液和需要较长的浸泡时间然后在
75
或
96
酒精中浸泡
30
秒钟后最后在无菌水中洗一下分离所用的培养基一般为
1
一
2
麦芽浸膏琼
脂
MEA
培养基为了防止细菌污染可在培养基中加用抗菌素如链霉素四环素等在温
箱
20 25
培养至一个月或更长并随时挑取长出的菌落进行纯化
内生真菌的鉴定方法基本上与其它真菌相似
可以用
1
麦芽浸膏培养基培养数周有的
需要培养数月相当一部分内生真菌在人工培养基上下产孢因此用常规方法无法进行鉴定
如果将其接种到灭菌的原寄主组织上或用近紫外灯光照射对某些内生真菌的产孢具有促进
作
用
3
内生真菌的多样性
内生真菌作为一类未被充分研究过的真菌人们对其多样性认识也是很肤浅的甚至在谈
论真菌多样性时也未予以足够的重视
Hawkswortb 1991
从目前已研究过数百种植物中包
括苔藓蕨类还没有发现没有内生真菌的植物因此可以说内生真菌在植物体内是普遍存在
的一般来说可以从植物体内分离到大量内生真菌每种植物有数十种之多
Fisher
等
1993
报道了
Eucalyptus nitens
上的内生菌有
60
种
Bills
和
Polishook 1992
发现
Chamaecyparis
thyotdes
上的内生真菌有
88
种之多虽然大部分内生真菌种类分布是广泛性的但也有不少内
生真菌具有某种程度上的寄主专化性如按每种植物大约只有
4 5
种真菌是寄主专化性的
按地球目前已知
25
万种植物计算内生真菌总数可以超过
100
万种
Petrini 1991
还不包
括苔藓蕨类中的内生真菌内生真菌主要属于子囊菌和半知菌少数为担子菌比较常见的
种类有
Cryptocline Cryptosporiopsis leptostroma Phyllosticta Xylaria
等最近报道
从植物体内分离到了接合菌
Petrini
等
1992
4
内生真菌与寄主植物的关系
根据已有的研究结果表明
对禾本科植物的内生真菌来说其与寄主的关系多为互惠共生
的然而在其它植物中其内生真菌与其寄主植物作用的关系是非常复杂的到目前为止还
有许多尚不清楚
内生真菌生活在植物体内
利用植物体的营养物质而生长发育但它们又下对寄主植物造
成损害
Bernstein
和
Carroll 1977
证明在不同生长时期的
Pseudotsuga menziesii
针叶中
各自生活着数种内生真菌但对寄主无明显影响有些研究表明禾本科植物内生真菌能够增加
寄主植物抗逆性以及对病虫害的抵抗力原因是禾本科的一些内生真菌产生的生物碱对某些
昆
虫和食草动物有害使寄主植物增强了防御能力
Clay,l989
禾本科植物中常见的内生菌
Acremonium
系活体营养与寄主植物形成了互惠共生体并不破坏植物的组织或细胞使植
物与真菌之间的代谢或营养循环相互关联还促使感染内生真菌的植物增强光合作用延长植
生物多样性研究进展
物的生长期
Peirini 1991
一些内生真菌如
Acremonium
spp
能产生对植物病原菌如
Colletotrichum graminicola Drechslera erthrospila
具有拮抗作用的物质
Wicklow
等
1988
的研究表明玉米上的内生茵
Fusariummoniliforme
可阻止
Aspergillus flavus
在寄主植株上的
扩展其有可能产生一种对
A. flavus
有抗性的物质
然
而
许
多
内
生
菌
与
寄
主
植
物
未
见
明
显
的
互
惠
共
生
关
系
如内生性腐
生菌
Endophyticsaprobes
潜伏性生长在植物体内和木栓生菌
Phellophyte
Kowalski
等
1992
有人推测这类真菌可能被迫生活在植物体内而一旦植物组织开始衰老就首 先定殖于濒死的
组
织上并优先开始分解利用其有机物
对内生真菌来说进入植物体可以在植物体内生存
同时可以促进真菌的生长和传播内生
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