鐵皮石斛內(nèi)生真菌研究進(jìn)展

徐焰平

(泉州醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 檢驗(yàn)預(yù)防系，福建 泉州 362010)

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鐵皮石斛內(nèi)生真菌研究進(jìn)展

徐焰平

(泉州醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 檢驗(yàn)預(yù)防系，福建 泉州 362010)

目前已經(jīng)從不同生境的鐵皮石斛(DendrobiumofficinaleKimuraetMigo)中分離到內(nèi)生真菌252株，這些內(nèi)生真菌涵蓋了真菌門(Eumycota；Mycobionta)5個亞門中的半知菌亞門(Deuterornycotina)、擔(dān)子菌亞門(Basidiomycotina)和子囊菌亞門(Ascomycotina)等3個亞門，已經(jīng)鑒定的內(nèi)生真菌分屬于48個屬。有些內(nèi)生真菌對鐵皮石斛的種子萌發(fā)和植株生長均有促進(jìn)作用。對鐵皮石斛內(nèi)生真菌的多樣性和分類、鐵皮石斛內(nèi)生菌與宿主的關(guān)系進(jìn)行了綜述，探討研究中存在的問題, 并對今后研究方向提出建議。

鐵皮石斛；內(nèi)生真菌；多樣性；鑒定；分類

內(nèi)生真菌(endophytic fungi)是指在其生活史中的一定階段或全部階段生活在健康植物的組織和器官內(nèi)，對植物組織沒有引起明顯病害癥狀的真菌，包括在其生活史中的某一階段營表面生活的腐生菌、對宿主暫時沒有傷害的潛伏性病原菌和菌根菌[1]。植物內(nèi)生真菌具有豐富的物種多樣性，目前已研究過的數(shù)百種植物，從低等的苔蘚[2]、蕨類[3]到紅豆杉等裸子植物[4-5], 茶樹、紅樹植物角果木等被子植物[6-7]，以及水生植物[8]，均發(fā)現(xiàn)存在內(nèi)生真菌，可以說內(nèi)生真菌普遍存在于各種植物體內(nèi)，具有分布廣、種類多的特點(diǎn)。而且因其可促進(jìn)植物的生長[9]，增強(qiáng)植物對病蟲害抗性[10]，對農(nóng)作物生產(chǎn)[11]和生物制藥[12]的潛在貢獻(xiàn)而受到廣泛關(guān)注。鐵皮石斛(Dendrobiumofficinale)屬于蘭科石斛屬, 是多年生草本植物[13]，野生鐵皮石斛主要分布于西南的云南省和江南的浙江省等地，為我國傳統(tǒng)名貴藥材，以新鮮或干燥的莖入藥，在道家養(yǎng)生經(jīng)典《道藏》中被譽(yù)為“中華九大仙草”之首，在《神農(nóng)本草經(jīng)》和《本草綱目》中均被列為上品[14]。為了突出它的效果，2010年版藥典把鐵皮石斛單列一個品種[15]。鐵皮石斛具有“養(yǎng)陰生津，潤喉護(hù)嗓，溫胃明目，補(bǔ)腎益力，延年益壽”的功效[16]?，F(xiàn)代的化學(xué)成分和藥理研究表明鐵皮石斛還具有抗腫瘤、抗衰老、增強(qiáng)機(jī)體免疫力和有效減輕肝損傷等多種功能。由于野生鐵皮石斛自然分布較少，其對生長條件要求苛刻，生長緩慢，繁殖率低以及過度采伐，鐵皮石斛的野生資源已遭嚴(yán)重破壞，被列為瀕危保護(hù)的中藥品種[17]，早在1987年，國家就將鐵皮石斛列為二級保護(hù)植物[15]。近年來，對鐵皮石斛的根、莖、葉中的內(nèi)生真菌有很多研究成果，這些研究成果為豐富我國的微生物資源，提高鐵皮石斛的人工栽培技術(shù)，提高組織苗成活率，藥物開發(fā)和促進(jìn)鐵皮石斛保護(hù)性開發(fā)利用提供了理論依據(jù)。本文對鐵皮石斛內(nèi)生菌的多樣性和分類進(jìn)行了綜述，以期為進(jìn)一步研究提供參考。

1 鐵皮石斛內(nèi)生真菌的多樣性和分類

鐵皮石斛體內(nèi)蘊(yùn)含著豐富的內(nèi)生菌資源，特別是內(nèi)生真菌，從不同環(huán)境的鐵皮石斛及鐵皮石斛的不同組織均分離到內(nèi)生真菌，目前已經(jīng)從不同生境的鐵皮石斛中分離到內(nèi)生真菌252株，這些內(nèi)生真菌涵蓋了真菌門(Eumycota；Mycobionta)5個亞門中的半知菌亞門(Deuterornycotina)、擔(dān)子菌亞門(Basidiomycotina)和子囊菌亞門(Ascomycotina)，已經(jīng)鑒定的內(nèi)生真菌分屬于48個屬(見表1)。分離到的內(nèi)生細(xì)菌33株，已經(jīng)鑒定的分屬于7個屬[17-25]。

表1 鐵皮石斛內(nèi)生真菌分類

續(xù)表1

鐵皮石斛內(nèi)生真菌十分豐富，自郭順星等[18]首次從四川、云南、福建等地采集的野生鐵皮斛分離到內(nèi)生真菌后，全國各地又陸續(xù)有研究者從野生的鐵皮石斛中分離到內(nèi)生真菌。帥紅艷[19]從廣西環(huán)江野生鐵皮石斛的根中分離到37株內(nèi)生真菌；胡克興等[20]從云南野生鐵皮石斛中分離得到內(nèi)生真菌67株，內(nèi)生真菌多樣性指數(shù)達(dá)到2.27；吳慧鳳等[21]從湖南崀山野生鐵皮石斛中分離得到37株內(nèi)生真菌；趙昕梅等[22]從河南野生鐵皮石斛根部分離到5株內(nèi)生真菌。但是在不同的區(qū)域，鐵皮石斛中內(nèi)生真菌的多樣性并不相同，毛益婷等[23]從湖南崀山世界自然遺產(chǎn)風(fēng)景名勝區(qū)和廣西雅長蘭科植物自然保護(hù)區(qū)處于生長期的鐵皮石斛中分離獲得41個菌株，并對2個地區(qū)內(nèi)生真菌的多樣性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，不同生境下野生鐵皮石斛內(nèi)生真菌的多樣性都很豐富，但是多樣性指數(shù)并不相同，雅長的高于崀山的。除了在野生鐵皮石斛中內(nèi)生真菌資源豐富之外，人工培養(yǎng)的鐵皮石斛中也存在內(nèi)生真菌。陳玉棟等[17]從人工栽培的3 a以上生鐵皮石斛的根、莖、葉中分離獲得內(nèi)生真菌30株。有研究表明，同種植物在不同的地方，可能有不同的內(nèi)生真菌[24]，在鐵皮石斛的研究中也是如此。郭順星等[18]分離到的內(nèi)生真菌分屬半知菌亞門(Deuterornycotina)、擔(dān)子菌亞門(Basidiomycotina)和子囊菌亞門(Ascomycotina)，但是陳玉棟[17]等只分離出半知菌亞門(Deuterornycotina)的真菌。從鐵皮石斛中分離到子囊菌的數(shù)量高于擔(dān)子菌，種類卻不及擔(dān)子菌豐富。

內(nèi)生真菌普遍存在于鐵皮石斛的各個器官中，從根、莖、葉中均分離到內(nèi)生真菌，不同器官內(nèi)生真菌的數(shù)量、分布和種群存在差異，所有研究者均有從根部中分離到內(nèi)生真菌。陳玉棟[17]、胡克興[20]和余婕[25]等的研究均表明鐵皮石斛根和莖的內(nèi)生真菌豐富度要明顯高于葉片，特別是在根中內(nèi)生真菌資源豐富。內(nèi)生真菌在鐵皮石斛各部位既含有各自特有的專一性菌群，也含有共有的廣布菌群。胡克興等[20]的研究中，植株不同部位間內(nèi)生真菌相似性系數(shù)分別為0.727(根vs莖)、0.375(根vs葉)和0.500(莖vs葉)，根、莖間的相似性較高，而根、葉和莖、葉間的相似性較低，體現(xiàn)出一定的組織專一性。除了內(nèi)生真菌之外，鐵皮石斛中還含有豐富的內(nèi)生細(xì)菌資源。余婕等[24]從浙江桐廬野生鐵皮石斛中分離到細(xì)菌6株；章華偉等[26]以浙江天臺山野生鐵皮石斛為研究對象，采用無菌操作技術(shù)分離到內(nèi)生細(xì)菌23株。這些研究豐富了我國的微生物資源，為鐵皮石斛內(nèi)生菌資源的開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)理論依據(jù)[21]。

2 鐵皮石斛內(nèi)生真菌與宿主的關(guān)系

鐵皮石斛作為一種蘭科植物，具備了蘭科植物的兩個特點(diǎn)，一是種子細(xì)小，每個鐵皮石斛蒴果內(nèi)均含有幾萬到十幾萬粒種子，種子細(xì)如塵埃，且無胚乳，是沒有完全分化的胚細(xì)胞，在幼葉進(jìn)行光合作用之前不能提供萌發(fā)所需的物質(zhì)，所以發(fā)芽率低，難存活；二是原球莖分化成幼苗的過程中，依賴于真菌建立共生關(guān)系。組織培養(yǎng)過程中，在繼代培養(yǎng)基中必須人工添加特定的真菌誘導(dǎo)子以代替真菌的作用。在自然條件下，蘭科植物的根系與菌根真菌共生，形成蘭科菌根(orchidmycorrhizae)[27]。鐵皮石斛的組培技術(shù)已基本成熟，但是組培苗移栽成活率低，這和缺少與之共生的菌根真菌有關(guān)，金輝等[28]發(fā)現(xiàn)將菌根真菌接種到組培菌中，會與鐵皮石斛根共生形成菌根，并對鐵皮石斛的生長和礦質(zhì)元素的吸收有較明顯促進(jìn)作用。

鐵皮石斛與共生真菌關(guān)系密切，種子的萌發(fā)必須依賴共生真菌的存在，有些內(nèi)生真菌能夠促進(jìn)植物無菌原球莖或幼苗的增殖和生長。真菌和宿主在生長過程中形成了互惠的關(guān)系，一方面，內(nèi)生真菌入侵植物體內(nèi)可以刺激宿主產(chǎn)生代謝反應(yīng)，分泌各種抑制物質(zhì)，間接地提高了宿主的抗逆性，而且蘭科植物的根具有消化和抑制真菌的功能；另一方面，某些內(nèi)生真菌還能分泌植物生長所需要的激素，能夠直接促進(jìn)植物生長。吳慧鳳等[21]從鐵皮石斛的根中分離到9株促生內(nèi)生真菌，與組培苗共生篩選，其中3株真菌對鐵皮石斛的鮮質(zhì)量增長率、根數(shù)增長率和芽數(shù)的促生效果良好。趙昕梅等[23]從鐵皮石斛根部分離的1株內(nèi)生真菌TPSH4，對鐵皮石斛生長促進(jìn)作用明顯，成活率提高30.43%，植株高度增加30.21%，植物鮮重增加40.61%。這些研究結(jié)果均說明內(nèi)生真菌對鐵皮石斛的生長起到了重要的促進(jìn)作用。

3 展 望

目前，鐵皮石斛內(nèi)生真菌的研究正處于起步階段，主要集中在內(nèi)生真菌的分離與鑒定、多樣性分析及促生內(nèi)生菌的篩選，還存在以下問題：①雖然已經(jīng)分離出多種鐵皮石斛內(nèi)生真菌，但目前用于內(nèi)生真菌分離的野生鐵皮石斛的采集點(diǎn)僅限于云南、湖南、浙江、河南等局部地區(qū)；②對鐵皮石斛促生作用的研究均針對組培苗進(jìn)行，而且都是進(jìn)行單個菌株的促生研究，組培苗生長環(huán)境單一，尚未從鐵皮石斛生長相關(guān)的營養(yǎng)元素、生長激素等生理指標(biāo)方面進(jìn)行研究。后期研究可以從以下幾個方面展開：①內(nèi)生真菌生態(tài)和多樣性研究：根據(jù)野生鐵皮石斛的生態(tài)分布，廣泛采集不同產(chǎn)地和生境野生鐵皮石斛資源，進(jìn)行內(nèi)生真菌的分離、純化和鑒定，對比野生鐵皮石斛與組培苗栽培而成的鐵皮石斛內(nèi)生真菌的差異。②促生作用的研究：將多種內(nèi)生真菌混合接種，研究內(nèi)生真菌的促生作用是否存在多菌協(xié)同效應(yīng)，將實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)從實(shí)驗(yàn)室移到室外，進(jìn)行盆栽和田間試驗(yàn)，并對內(nèi)生真菌的促生作用機(jī)理進(jìn)行研究。③代謝產(chǎn)物的研究：鐵皮石斛具有抗腫瘤、抗衰老、增強(qiáng)機(jī)體免疫力和有效減輕肝損傷等多種功能，這些應(yīng)與鐵皮石斛中的某些活性成分有關(guān)。通過對鐵皮石斛內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物檢測的研究，檢測是否有產(chǎn)生與鐵皮石斛相同或相似生理活性的成分，并建立一系列檢測活性成分的實(shí)驗(yàn)方法。通過對產(chǎn)生與鐵皮石斛相同或相似生理活性成分內(nèi)生真菌的優(yōu)選與開發(fā)，如具有抗菌、增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤作用的活性成分等，對這些活性成分進(jìn)行規(guī)模化發(fā)酵獲取較多量的產(chǎn)物，為后續(xù)的藥理學(xué)和新藥研發(fā)提供參考。

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Advances in Endophytic Fungi from Dendrobium officinale

XU Yan-ping

(QuanzhouMed.Coll.,Quanzhou362010)

So far 252 endophytes have been isolated fromDendrobiumofficinaleof different habitats, they covered three subphyla Deuterornycotina, Basidiomycotina and Ascomycotina of five subphyla of the phylum of Eumycota. The endophytes that have been identified belonged to 48 genera. Many of endophytic fungi possess promotion without exception to seed germination, plant’s growth, reproductive growth ofD.officinale. The diversity, classification, the relation ofD.officinalewith the host was reviewed in this paper; and proposals on directions for further studies were put forward.

Dendrobiumofficinale; endophytes; diversity; identification; classification

徐焰平 男，工程師，碩士。研究方向?yàn)橹参飪?nèi)生菌物種多樣性及其利用、抗菌紡織品開發(fā)與抗菌性能檢測。

E-mail:xuyp615@126.com

2014-10-28；

2015-03-26

Q93-31

A

1005-7021(2015)05-0108-05

10.3969/j.issn.1005-7021.2015.05.020