化感水稻内生真菌的分离鉴定及生物学特性研究

摘要

内生真菌存在于各种植物中，它们可以促进植物生长发育、提高植物对各种胁迫环境的抵抗能力，提高植物的化感作用等。化感水稻作为一种特殊水稻种质资源，其组织内也必然会有内生真菌的存在，但目前对化感水稻内生真菌的研究鲜有报道。因此本研究对特殊化感水稻内生真菌的种类、分布特点及其生物学特性进行初步探索，为进一步深入研究其作用机理及应用价值提供理论基础。
　　通过对化感水稻与非化感水稻的内生真菌进行分离鉴定，探索化感水稻内生真菌的种类及其分布特点。从6种水稻材料中共分离得到107株纯化菌株，其中从化感水稻分离得到54株内生真菌；通过rDNA-ITS系统发育分析鉴定为10属16种，化感水稻内的主要优势菌群（相对分离频率）为曲霉属（Aspergillus spp.）（29.63％）、青霉属（Penicillium spp.）（16.67%）和镰刀菌属真菌（Fusarium spp.）（12.96%）。化感水稻不同组织内生真菌的种群结构存在显著差异，内生真菌主要分布在化感水稻的茎部组织，相对分离频率高达34.33%，其中优势菌群为曲霉属真菌；而根部组织的优势菌群为青霉属真菌，说明这两种优势属真菌对不同组织的专化性不同。此外，水稻分蘖期可分离的内生真菌数量最多，其次为幼苗期；曲霉属真菌在水稻生长的不同时期均能分离到，而青霉属真菌在幼苗期和分蘖期都能分离到，镰刀属真菌仅在水稻的分蘖期和抽穗期时分离到。
　　本研究进一步以化感水稻6173分离出的12株内生真菌为目标菌株，通过测定内生真菌发酵液对普通水稻和稗草萌发率、茎长、鲜重和相关酶活性变化的影响，初步探索内生真菌的生物学特性。结果表明：塔宾曲霉（ A.tubingensis）和粘红酵母（R.mucilaginosa）显著提高了水稻种子的萌发率，而燕麦镰刀菌（F.avenaceum）、指状青霉（P.digitatum）和粘红酵母能够明显抑制稗草种子的萌发。12株内生真菌中，3株显著促进了水稻幼苗的生长，其中粘红酵母（R.mucilaginosa）处理组水稻幼苗株高高于对照45.10%；4株对稗草茎长具有显著地抑制作用，其中黑曲霉（A.niger）和麦角菌（C.purpurea）发酵液对其茎长的抑制高达32.88%和32.54%。实验组中2株内生真菌显著提高了水稻幼苗的单株平均鲜重，与对照相比，塔宾曲霉和粘红酵母处理组鲜重增长率分别为11.01%和14.68%；3株内生真菌显著降低了稗草的鲜重，其中麦角菌处理组稗草幼苗鲜重显著低于对照31.82%。通过生理生化酶活指标检测发现，塔宾曲霉（A.tubingensis）能提高水稻种子脂肪酶活性，96h时相对酶活高出对照175.05%，差异极显著；多数内生真菌发酵液能降低稗草种子脂肪酶活性，24h时粘红酵母处理组稗草脂肪酶活性低于对照82.61%，萌发结束时仍低于对照36.50%。塔宾曲霉能显著提高水稻幼苗超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性，分别高于对照33.60%和44.64%。此外，塔宾曲霉还能降低稗草的 POD酶活性，显著低于对照44.11%。
　　为了探究初筛获得的塔宾曲霉和粘红酵母在水稻种植田间使用的可行性，本研究以不同浓度的真菌发酵液对水稻及稗草进行萌发和生长实验，并辅以室外盆栽实验进行验证。结果表明，塔宾曲霉50倍稀释液能促进水稻幼苗和稗草的生长，其中水稻幼苗茎长、根长和鲜重分别高于对照23.92%，38.30%和18.95%，POD酶活性显著上升。粘红酵母5倍稀释液对水稻的生长表现出明显的促进作用，其水稻茎长、根长和鲜重分别高于对照13.98%，11.57%和14.74%；苯丙氨酸解氨酶和过氧化氢酶活性也显著上升。此外，5倍稀释粘红酵母能够抑制稗草PAL活性，处理24h和48h后，PAL酶活性分别低于对照87.41%、77.96%；而稗草幼苗POD活性也显著低于对照。盆栽实验的验证结果表明，塔宾曲霉50倍稀释液对水稻及稗草的生长表现出明显的促进作用，并且能够促进稗草提前进入分蘖；粘红酵母5倍稀释液显著抑制稗草的生长，其生理指标与化感水稻6173伴生的稗草相一致，表明粘红酵母可以提高非化感水稻对稗草的竞争力，诱导非化感水稻产生化感作用。
　　综上所述，化感水稻生长时期的不同会影响其内生真菌的种类和群落结构，且内生真菌对水稻不同组织部位的定殖能力也有所差异。经过对内生真菌生物学特性的初步探究，筛选得到一株促进水稻生长的塔宾曲霉和一株提高水稻化感潜力的粘红酵母，这可以作为新型生物源应用于农业生产中。

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文献综述

1 内生真菌的研究概况

2 水稻化感作用的研究进展

1 引言

1.1 研究意义与理论依据

1.2 本研究拟解决的问题

2 材料与方法

2.1 材料

2.2 实验方法

3 结果与分析

3.1 不同表面消毒方法对内生真菌分离的影响

3.2 化感水稻内生真菌的分离与纯化

3.3 化感水稻内生真菌的鉴定与分布特点

3.4 化感水稻6173内生真菌发酵液对水稻及稗草的影响

3.5 不同浓度塔宾曲霉和粘红酵母发酵液对水稻及稗草的影响

3.6 塔宾曲霉及粘红酵母生物学效应的验证

4 讨论

4.1 内生真菌的分离纯化

4.2 化感水稻内生真菌的种类

4.3 内生真菌在化感水稻组织中的分布

4.4 化感水稻6173内生真菌发酵液对水稻及稗草的促生效应

4.5 塔宾曲霉和粘红酵母对水稻及稗草生长的影响

5 结论

参考文献

致谢

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