芝麻菜（Eruca sativa）蚯蚓堆肥中的真菌多样性：不同真菌分离方法的比较评估

《Bioresource Technology Reports》：Fungal diversity in arugula ( Eruca sativa) vermicompost: A comparative evaluation of fungal isolation methods

本研究通过不同培养基和稀释技术从莴苣堆肥中分离出225株真菌，鉴定出151株形态独特的菌株，隶属于3门24属，其中Fusarium和Aspergillus占比最高。发现PDA培养基和稀释技术对真菌多样性影响显著，成功首次分离Gymnascella和Botryotrichum，并证实优化分离技术对揭示堆肥真菌群落至关重要。

　　

雷扎·加林（Reza Gharin）| 阿克巴尔·卡雷加尔（Akbar Karegar）| 玛丽亚姆·米尔塔莱比（Maryam Mirtalebi）

伊朗设拉子大学（Shiraz University）农业学院植物保护系

摘要

真菌在蚯蚓堆肥生态系统中的有机物分解和稳定过程中起着关键作用。本研究旨在使用不同的分离技术和选择性培养基，从芝麻菜（Eruca sativa）蚯蚓堆肥中分离并鉴定真菌群落。共获得了225株真菌分离株，其中151株在形态上具有独特性，被分类为24个属，隶属于3个门、6个纲、10个目和13个科。子囊菌门（Ascomycota）是最丰富的门，而壳针孢纲（Sordariomycetes）是优势纲。Fusarium和Aspergillus是最常见的属，分别占分离株的29.8%和10.60%。真菌的分离采用了直接接种法和系列稀释法，在三种培养基上进行：麦芽提取物琼脂（MEA）、马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）以及添加表面活性剂的PDA。分离方法和培养基显著影响了所分离真菌的多样性，其中PDA培养基获得了最多的属。在较高稀释度下，生长缓慢的真菌能够成功分离出来，因为这种条件减少了竞争。本研究首次从芝麻菜蚯蚓堆肥中分离出Gymnascella和Botryotrichum属，其中Gymnascella属是在伊朗微生物群落中首次报道的。这些发现强调了蚯蚓堆肥中真菌群落的丰富性，并突出了优化分离技术的重要性。这些结果为未来的真菌生物多样性研究提供了宝贵的见解，并暗示了其在可持续农业和真菌生物技术中的潜在应用。

引言

蚯蚓堆肥是一种生物氧化过程，其中特定的蚯蚓物种（主要是Eisenia fetida和Eudrilus eugeniae）将有机废物转化为富含营养、具有生物活性的物质——蚯蚓堆肥（Domínguez, 2023; Suthar, 2009）。这一技术作为系统的废物管理和土壤肥力提升方法在20世纪中叶开始广泛应用，并在20世纪80年代和90年代随着有机农业和可持续农业倡议的兴起而迅速发展（Domínguez, 2004）。蚯蚓堆肥被广泛认为是一种环保技术，它可以回收有机废物、改善土壤健康并提高作物产量（Lazcano and Domínguez, 2011; Aira et al., 2025）。

除了废物转化外，蚯蚓堆肥还能改善土壤的通气性、结构和养分可用性，从而促进植物生长（Huang et al., 2014; Lim et al., 2015; Zhu et al., 2017）。蚯蚓堆肥的有效性主要归功于其丰富多样的微生物群落，这些微生物包括有益细菌、植物生长调节剂和防御相关酶（Yatoo et al., 2020）。这种微生物群落作为一种生物控制剂，比传统堆肥更有效地抑制土壤中的害虫和病原体（Singh et al., 2008; Ravindran et al., 2016; Amooaghaie and Golmohammadi, 2017; Basco et al., 2017; Rostami et al., 2021）。

真菌在蚯蚓堆肥生态系统中发挥着重要作用，它们通过分解复杂的碳化合物、增加养分可用性以及通过激素调节和抑制病原体来促进植物健康（Anastasi et al., 2005; Hossain and Sultana, 2020）。真菌的菌丝网络和胞外酶进一步提升了堆肥的质量和土壤肥力（Baldrian, 2009）。

真菌还通过竞争性排除和产生抗菌物质来抑制植物病原体。先前的研究已经鉴定出多种真菌属，如Aspergillus和Penicillium>，它们以其生物降解和控制作用而闻名（Illanjiam et al., 2019）。此外，Domínguez等人（2021）发现原始污水污泥中的初始真菌群落主要由Basidiomycota组成，这对分解复杂有机物质至关重要。

蚯蚓堆肥的原料显著影响了最终的微生物组成。芝麻菜（Eruca sativa）是一种属于Brassicaceae科的地中海一年生草本植物，因其营养价值和药用特性而被栽培，含有具有抗真菌和杀线虫活性的生物活性化合物（Gupta et al., 2014; Awadelkareem et al., 2022; Banjac et al., 2023）。芝麻菜能够增强植物的防御能力，并抑制如Alternaria alternata和Fusarium solani等真菌病原体（Rizwana et al., 2016）。其蚯蚓堆肥具有优良的特性（低pH值、电导率和碳氮比），以及显著的农艺效益，包括增加植物生物量、改善土壤矿物质含量和显著抑制根结线虫（如Meloidogyne javanica）（Rostami et al., 2021）。芝麻菜蚯蚓堆肥的增强生物活性和疾病抑制能力可能源于其独特的微生物组成。

虽然细菌群落的研究相对较为充分，但蚯蚓堆肥中的真菌组成及其生态作用却较少被研究。真菌，包括分解者和菌根菌种，是这一生态系统中的关键组成部分，有助于抑制病原体、产生酶并协同促进植物健康（Pathma and Sakthivel, 2014; Medina-Sauza et al., 2019）。

尽管对各种蚯蚓堆肥中的细菌成分的研究越来越多，但芝麻菜来源的蚯蚓堆肥中的真菌群落尚未得到系统研究。该群落的分离和鉴定在很大程度上依赖于方法学，因为培养基和稀释技术的选择可能会选择性地促进或抑制样本中不同真菌物种的生长。

因此，本研究旨在使用不同的培养基和方法从芝麻菜蚯蚓堆肥中分离和鉴定真菌，比较各种分离技术，评估培养基的适用性，并开发一种改进的方案，以分离快速生长和缓慢生长的真菌物种。

材料与方法

在我们的研究中，我们使用了Rostami等人（2021）采用的方法制备的蚯蚓堆肥。夏末播种芝麻菜种子，春季开花期收获后用于制作蚯蚓堆肥（Rostami et al., 2021）。收集的植物材料被切成小块，混合后放入带有侧孔和底孔的塑料桶中，以确保通气和排水。为了启动蚯蚓堆肥过程，使用了较小的带孔塑料容器

分类学发现

从芝麻菜（Eruca sativa）蚯蚓堆肥中共获得了225株真菌分离株。其中151株在形态上具有独特特征，被保留下来进行进一步分析；其余74株被认为是重复样本或形态相似的。在151株独特的分离株中，150株被鉴定为属于真菌界（Fungi），而1株属于色素界（Chromista）。

结论

本研究成功从芝麻菜（Eruca sativa）蚯蚓堆肥中分离并鉴定出了多种真菌类群，突显了该基质中微生物生态系统的复杂性。研究结果表明，分离方法和培养基显著影响了真菌的回收情况，其中PDA培养基支持了最多的属的鉴定。值得注意的是，本研究首次从芝麻菜蚯蚓堆肥中分离出了Gymnascella和Botryotrichum属。

CRediT作者贡献声明

雷扎·加林（Reza Gharin）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、软件使用、资源管理、方法论设计、实验设计、数据分析、概念构建。 阿克巴尔·卡雷加尔（Akbar Karegar）：撰写 – 审稿与编辑、资源管理、项目协调、资金筹集、数据管理、概念构建。 玛丽亚姆·米尔塔莱比（Maryam Mirtalebi）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目监督、资源管理。

资助

本文摘自第一作者的硕士论文，该论文得到了设拉子大学的财政支持。

未引用参考文献

Zhang et al., 2024

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本研究工作的财务利益或个人关系。