具有抗逆和促进玉米生长的功能的真菌内生菌的功能特性研究

《Scientific Reports》：Functional characterization of fungal endophytes with antagonistic and plant growth-promoting activities in maize

　　

摘要

真菌内生菌通过无症状地定植于宿主组织、促进植物生长以及提供防御作用，在植物与微生物的相互作用中起着至关重要的作用。在本研究中，从Crotalaria juncea L.植株中分离出了三种不同的内生真菌，即Fusarium oxysporum CJR-1（GenBank登录号PZ477045）、Penicillium sp. CJR-2（GenBank登录号PZ477429）以及Aspergillus cf. terreus CJR-4（GenBank登录号PZ477430），并评估了它们对植物病原真菌的拮抗作用以及对玉米生长的促进效果。在这些分离株中，CJR-4对所测试的两种植物病原真菌均表现出较强的拮抗活性，分别使Fusarium oxysporum（ITCC登录号8111）和Alternaria alternata（ITCC登录号1434）的菌丝生长受到72.41 ± 5.02%和68.31 ± 1.53%的抑制。而CJR-1对A. alternata的菌丝抑制率最高，为74.60 ± 2.06%。CJR-4的乙酸乙酯粗提物也展现出较强的抗真菌活性，在150 μL的测试浓度下，其对A. alternata的抑菌圈直径最大，为21.66 ± 1.52毫米，其次是F. oxysporum，为15.33 ± 1.15毫米。通过对CJR-4乙酸乙酯提取物进行GC-MS分析，发现了多种生物活性代谢物，包括二苯砜和2-壬烯-1-醇，这些物质可能与其抗真菌活性有关。此外，1-亚甲基-1H-茚和2-(甲酰氧基)-1-苯基丙酮可能具有抗氧化作用，因为它们表现出较强的DPPH（80.09 ± 0.11%）和ABTS（92.66 ± 0.17%）自由基清除能力。通过对PGP相关特性的检测，发现CJR-1产生的吲哚-3-乙酸（IAA）含量最高，为305.69 ± 0.41 μg mL?1，氨含量也为85.44 ± 0.63 μg mL?1；而CJR-2的磷酸盐溶解指数（PSI）最高，为3.09 ± 0.09。在自然光条件下进行28天的盆栽实验表明，接种了CJR-4的分离株的玉米植株，其生长参数、生物量积累以及光合色素含量均有显著提升。总体而言，这些研究结果表明，内生真菌具有多种功能，有望作为微生物接种剂用于可持续改良作物，其中CJR-4是进一步研究的优质候选菌株。据我们所知，这是首批报道从Crotalaria juncea L.植株中分离并鉴定内生真菌功能的研究之一。