当前位置:首页 >> 农林牧渔 >>

植物内生真菌化感作用的研究现状


生 物 学 杂 志 Vol. 27 No. 4 Aug, 2010 JOURNAL OF BIOLOGY ???????????????????????????????????????????????
第 27 卷第 4 期 2010 年 8 月

doi∶10. 3969 / j. issn. 1008 - 9632. 2010. 04. 083<

br />
植物内生真菌化感作用的研究现状
何彩梅, 赵春安, 李海燕
( 昆明理工大学生命科学与技术学院 , 云南 昆明 650224 )
摘 要: 植物内生真菌能产生酚类 、 萜类和生物碱类等多种类型的化感物质 , 它们在植物的生长发育 、 抗生物胁迫和

非生物胁迫方面发挥重要作用 。对植物内生真菌的化感作用及其所产生的化感物质进行了综述 , 并展望了其化感 作用的应用前景。 关键词: 化感物质; 化感作用; 植物内生真菌 中图分类号: Q948. 12 文献标识码: A 文章编号: 1008 - 9632 ( 2010 ) 04 - 0083 - 02

Research status on allelopathy of endophytic fungi
HE Caimei,ZHAO Chunan,LI Haiyan
( School of Life Science and Technology,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650224 ,China)
Abstract: Plant endophytic fungi could produce various allelochemical such as phenols,terpenoids,alkaloids,which has an important impact on the plant growth,biotic and abiotic stresses resistance. Allelopathy of endophytic fungi and its allelochemicals was reviewed in this paper,and the allelopathy of endophytic fungi is discussed along with application prospect. Keywords: allelochemical; allelopathy; endophytic fungi

化感作用( Allelopathy ) 是自然生态系统中生物适应 环境的一种化学调控现象, 是指植物或微生物产生的化学 制作用 物质( 化感物质) 对其它生物产生直接或间接的刺激或抑 [1 ] 。化感物质( Allelochemical ) 是一类主要来源于

类、 环肽和脂肪酸等。本文就植物内生真菌的化感作用及 其产生的化感物质进行综述, 以期为植物及其内生真菌之 间相互关系的深入研究提供参考。 1 植物内生真菌的化感作用 王伟等
[8 ]

植物或微生物的次生代谢产物, 一般分子量较小, 结构较 [2 ] 简单, 多为酚类、 萜类、 生物碱类、 甾体类等化合物 。 近年来, 国内外学者对植物化感作用进行了大量研 究, 发现植物产生的化感物质在抑制或促进受体植物的生 [3 - 4 ] 。 有研究 长发育、 杀虫、 抑菌等方面发挥着重要作用 表明, 有些微生物产生的化感作用要明显大于植物产生的 [5 ] 化感作用 , 然而, 有关微生物对植物产生化感作用的研 究报道却相对较少
[6 ]

从核桃根和茎中分离得到 27 株内生真菌,

研究发现, 它们的次生代谢产物对棉花立枯病原菌、 小麦 赤霉病原菌和油菜菌核病原菌等 5 种植物病原菌以及对 小麦的幼根和幼芽生长均有着不同程度的抑制作用。 在 后续的研究中发现, 这些次生代谢产物对小麦幼芽抑制率 在 50% 以上的菌株有 9 株, 对幼根抑制率在 50% 以上的 有 16 株, 在 80% 以上的有 10 株, 对二者都有抑制作用且 50% 9 。 抑制率在 以上的有 株 以上研究结果表明, 核桃 内生真菌产生了化感物质并对一些植物产生化感作用。 Sutherland 等[9] 研究发现, 同样, 感染内生真菌的黑麦草能 产生化感物质, 使周围的白三叶草( Trifolium repens ) 密度 [10 ] 降低。Quigley 等 用黑麦草内生真菌提取液来处理多种 豆科植物, 发现提取液可以明显抑制豆科植物根系的发 育。而深入的研究证实黑麦草的内生真菌能产生化感物



植物内生真菌( Endophytic fungi ) 是指那些在其生活 史的一定或全部阶段生活于健康植物的各种组织和器官 [7 ] 内部, 而不使宿主植物表现出明显感染症状的真菌 。 内 生真菌可通过产生具有生物活性的化感物质来增强宿主 植物对生物胁迫和非生物胁迫的抗性, 目前从内生真菌中 分离到的化感物质主要有: 黄酮、 生物碱、 萜类、 甾体、 醌
收稿日期: 2009 - 07 - 30 ; 修回日期: 2009 - 09 - 09

基金项目: 昆明理工大学人才培养基金项目资助( 项目编号: KKE2007038 ) Email: shwjs@ 126. com; 作者简介: 何彩梅( 1982 - ) , 女, 硕士研究生, 专业方向是植物生理和生态学, Email: lhyxrn@ hotmail. com。 通讯作者: 李海燕, 教授,

83

生 物 学 杂 志 Vol. 27 No. 4 Aug, 2010 JOURNAL OF BIOLOGY ???????????????????????????????????????????????
第 27 卷第 4 期 2010 年 8 月

质, 这些化感物质可通过提高宿主叶子延伸速率、 改变根 部结构、 增加分蘖数等作用来增强宿主黑麦草的竞争能 力
[11 ]

生物碱是最重 植物内生真菌产生的生理活性物质中, 要的一类。目前, 人们研究得比较多的生物碱包括并吡咯 吡嗪类、 双吡咯烷类、 麦角碱类、 吲哚二萜衍生物类等。 内 生真菌产的生物碱中, 最常见的是麦角碱、 过胺、 黑麦草类
[18 ] 砒咯并砒嗪类生物碱、 吲哚二萜类生物碱等 。 生物碱、 Bush 等在( Neotyphodium) 属内生真菌发酵液中发现一些

。曾任森等在人工固体培养和液体发酵研究的实验

中发现, 一些植物种子表皮中分离得到的内生真菌绿色木 霉( Trichoderma viride) 所产生的次生代谢产物对其它植物 的幼苗生长有着抑制作用。 2 植物内生真菌产生的化感物质 植物内生真菌产生多种化感物质, 其化感物质包括酚 类、 萜类、 生物碱和甾体等, 下面主要介绍其中三大类, 即 萜类和生物碱。 酚类、 2. 1 酚类化感物质 酚类化感物质是指分子结构中至少含有一个羟基的 主要包括苯酚类、 羟基苯甲酸、 肉桂酸衍生 芳基化合物, 物、 黄酮类、 醌类和单宁五大类。 酚类物质是一类重要的 也是研究最多且化感活性较强的一类物 次生代谢产物, [12 ] 质。周芳 等研究发现, 随着土壤中磷浓度的下降, 感染 其根长和根 内生真菌的黑麦草显示出了较强的生长优势, 中酚类物质的含量显著增加, 从而有利于植物自身的生 [13 ] 长。Tan 等从冷杉内生真菌( Hormonem adematioides ) 中 分离得到的苯醌类化合物具有杀虫活性。 Brady 等 从 万寿菊植物内生真菌( Cytoapora sp. ) 中分离得到的两个 它们均具有抑制细 新双蒽醌类化合物 cytoskyrins A 和 B, 菌生长的作用。而 Li 等从植物内生真菌( Pestalotiopsis jesteri) 与( Monochaetina sp. ) 中分离得到的环己烯酮类化合 [15 ] 物, 则具有抗真菌的活性 。 2. 2 萜类化感物质 近年来, 萜类化合物在生态系统中的作用越来越引起 因为它们中的许多化合物具有强烈的化感作 人们的关注, 用, 能促进或抑制其它植物的生长, 同时对植食性昆虫具 有引诱、 毒杀等 功 能。 萜 类 是 自 然 界 中 存 在 的 具 有 ( C5 H8 ) n 通式的碳氢化合物及其含氧饱和程度不等衍生物的 总称, 其分子结构的碳架可看作是异戊二烯的聚合体, 它 能通过影响呼吸链和光合链中的电子传递和 ATP 合成而 影响植物的生长。内生真菌代谢产物中萜类化合物较多, 主要包括倍半萜和二萜。Koshino 等从梯牧草内生柱香菌 ( Epicholo etyphina) 中分到 7 个倍半萜类化合物, 它们对草
[16 ] 本枝孢 ( Cladosporium herbarum ) 有 明 显 的 抑 制 活 性 。 Sridhar 等从叶点霉属( Phyllosticta sp. ) 内生真菌中分离得 [14 ]

麦角生物碱类化合物, 这类化合物对昆虫具有神经毒性。 Schard 等在 苇 状 羊 茅 ( Festuca arundinacea ) 的 内 生 真 菌 ( N. coenophialum) 中发现黑麦草碱 Loline, 它属于吡咯烷 生物碱类化合物, 是一种广谱的杀虫剂。Petrini 等在分离 烟草内生真菌麻饼炭团菌( Hypoxylon serpens ) 发酵液中发 现了能促进细胞生长的吲哚类生物碱细胞生长素吲哚乙 [17 ] Hellwig 等 酸 IAA, 它具有促进植物生长的作用 。 此外, 从( Alternaria sp. ) 内生真菌中分离的生物碱 Altersetin, 对 革兰氏阳性病原菌有杀灭作用。内生真菌植物共生体产 生的某些生物碱具有水溶性, 能遏制昆虫的取食, 有防御 其他植物入侵的作用, 同时对植物的非生物胁迫抗性也有 。 作用 3 结语 化感物质作为生物与生物之间联系的纽带之一, 在维 有效控制病、 虫、 草的危害过程中起着 护自然界生态平衡, 不容忽视的作用。由于植物内生真菌能产生许多具有化 感作用的次生代谢产物, 因此, 在调节植物生长发育、 对生 物胁迫和非生物胁迫的抗性, 以及植物与微生物的协同演 化方面发挥重要作用。 随着对微生物化感作用研究的深 入, 诸如生物防治杂草、 抗虫植物的化学防御机制、 消除化 寻找新的无公害植物农药、 合理 学除草剂对环境的污染、 的耕作制度、 保持生态平衡等问题, 都会在研究进展中得 到逐步解决。
参考文献: [ 1] Rice E L. Chemical nature of allelopathic agents[A]. In: Rice E L, ed. Allelopathy[C] . New York: Academic Press Inc, 1984 : 267 - 291. [ 2] 李 键,洪 伟,吴 . 亚热带 承. 植物化感作用研究进展[J] 2007 , 3 ( 4 ) : 217 - 220. 农业研究. , [ 3] 刘念江,吴莉宇,吴声敢. 蟛蜞菊化感作用的初步研究[J]. 热 2006 , 6 ( 26 ) : 24 - 29. 带农业科学, [ 4] . 农业科技通 须海丽. 植物化感作用研究中亟待解决的问题[J] 2008 : 92 - 95. 讯, [ 5]Kong C H,Hu F. Allelopathy and Its Application[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2001. [ 6] 连 宾,王进军,陆 . 南京 玲. 植物与微生物的化感作用[J] 2007 , 1 ( 30 ) : 88 - 95. 师大学报, [ 7] Hyde K D,Soytong K. The fungal endophyte dilemma[C]. Fungal 2008 : 163 - 173. Divers, [ 8] 王 伟,翟梅枝, 徐文涛. 核桃内生菌的分离及代谢产物活性研 2008 , 17 ( 1 ) : 77 - 81. 究. 西北农业学报,

到的 Heptelidic acid 和 Hydroheptelidic acid 是倍半萜类化 它对云杉蚜虫幼虫具有毒性; Lee 等从植物雷公藤 合物, 的内生真菌串珠镰孢胶孢变种( Fusarium moniliforme vas. sublutinans) 的代谢物中分离到了具有免疫抑制作用且无 细胞毒性的二萜类化合物 Subglutinol A 和 B 。Konig 等 从植物( Teucrium scorodonia ) 的内生真菌( Geniculosporium sp. ) 中分离得到的一种具有抑制小球藻生长作用的新骨 [15 ] 架二萜类化合物 。 2. 3 生物碱类化感物质
[17 ]

( 下转 4 页)

84

生 物 学 杂 志 Vol. 27 No. 4 Aug, 2010 JOURNAL OF BIOLOGY ???????????????????????????????????????????????
第 27 卷第 4 期 2010 年 8 月

物、 酶活力、 温度等多因素的影响, 除了温度稍微好控 制外, 其它因素都随着反应的进行而变化, 而任何因素 [18 ] 的微小变化都会很大程度上影响 PCR 扩增效率 。 本实验中, 首先在 mW 级别的 DSC 上实现了 PCR 扩 增, 分别研究了变性 、 退火和延伸阶段的热焓及其随循 环数的变化, 通过分析得出: 变性阶段是放热反应, 退 火和延伸阶段是吸热反应, 都随着循环数的增加发生 明显的变化, 其中变性阶段第 17 个放热量达到最大, 之后循环中产物的增多和引物二聚体的形成等因素对 PCR 循环热流变化影响较大 。PCR 循环过程的变性﹑ 其中能否成功的使模 退火和延伸阶段是相互影响的, 板 DNA 和 PCR 产物在高温变性是 PCR 反应的关键 。
参考文献: 1]Williams J G K, Kubelik A R. DNA polymorphism amplified by arbit[ ary primers are useful as genetic markers [ J] . Nucl Acid Res, 1990 , 18 : 6531 - 6535. [ 2] Minetti C A, Remeta S A, Miller D P H, et al. The thermodynamics of templatedirected DNA synthesis: base insertion and extension enthalpies [ J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2003 , 100 : 14719 - 14724. [ 3] Whitney S E, Sudhir A, Nelson R M, et al. Principles of rapid polymerase chain reaction: mathematical modeling and experimental verification[ J] . Computational Biology and Chemistry,2004 ,28 : 195 - 209. [ 4]Waterfall C M,Eisenthal R,Cobb B D. Kinetic characterisation of primer mismatches in allelespecific PCR: a quantitative assessment [J]. Biochemical and Biophysical Research Communications,2002 , 299 : 715 - 722. [ 5] Schnell S,Mendoza C. Enzymological considerations for a theoretical description of the quantitative competitive polymerase chain reaction ( QCPCR) [J] . Journal of the Theoretical Biology, 1997 , 184 : 433 - 440. [ 6]Bruylants G,Wouters J,Michaux C. Differential scanning calorimetry in life science: thermodynamics,stability,molecular recognition

and application in drug design[J]. Current Medicinal Chemistry, 2005 , 12 : 2011 - 2020. [ 7] Giancola C. A convenient tool for studying the stability of proteins . Journal of and nucleic acids: differential scanning calorimetry[J] Thermal Analysis and Calorimetry, 2008 , 91 : 79 - 85. [ 8] Esposito D,Del Vecchio P,Barone G. A thermodynamic study of herring protamine DNA complex by differential scanning calorimetry [J]. Phys Chem Chem Phys, 2001 , 3 : 5320 - 5325. [ 9] BourdelatParks B N,Wartell R M. Thermodynamic stability of DNA . Biochemistry 2004 , 43 : 9918 - 9925. tandem mismatches[J] [ 10]Goergen B,Meyer Z,Buschenfeld K H,et al. Mutation specific PCR and direct solid phase sequencing assay for the detection of hepatitis B virus preC / C mutants in antiHBepositive chronic hepatitis [J] . Med Virol, 1994 , 143 : 97 - 102. [ 11]Kleines M,Schellenberg K,Ritter K. Efficient extraction of viral DNA and viral RNA by the chemagic viral DNA / RNA kit allows sensitive detection of cytomegalovirus,hepatitis B virus,and hepatitis G virus by PCR[J]. Journal of Clinical Microbiology,2003 , 11 ( 52 ) : 5273 - 52741. [ 12]冉 姝, 华泽钊, 王景宇. 聚合酶链式反应 ( PCR ) 量热学的实验 J]. 工程热物理学报: 2009 , 3 ( 30 ) : 482 - 484. 研究[ [ 13] Zhou J, Gregurick S K, Krueger S, et al. Conformational changes in singlestranded DNA as a Function by SANA[J]. Biochemistry, 2004 , 43 : 9918 - 9925. [ 14]王廷华, 景 Pierre Dubus. PCR 理论与技术[M]. 北京: 科 强, 2005 , 3 : 12 - 18. 学出版社, [ 15] Hsu J T,Das S,Mohapatra S. Polymerase chain reaction engineering [ J] . Biotechnology and Bioengineering,1997. 2 ( 55 ) : 359 - 360. [ 16] Kainz P. The PCR plateau phaseowards an understanding of its limiJ] . Biochimica et Biophysica Acta, 2000 , 1494 : 23 - 27. tations[ [ 17]Das S,Mohapatra S C,Hsu J T. Studies on primerdimer formation in polymerase chain reaction ( PCR) [J] . Biotechnology Tech1999 , 13 : 643 - 646. niques, [ 18] Liu W,Saint D A. Validation of a quantitative method for real time J] . Biochemical and Biophysical Research CommuPCR kinetics [ 2002 , 294 : 347 - 353. nications, active bisanthraquinones isolated from an endophytic fungus[J] . 2002 , 2 ( 25 ) : 4047 - 4049. Org Lett, [ 15]舒 . 莹,郭顺星,张东明. 植物内生真菌活性成分的研究[J] 2005 , 5 ( 36 ) : 772 - 776. 中草药, [ 16] 徐利剑, 周立刚, 赵江林, 等. 植物内生真菌抗菌活性物质的研 . Nat Prod Res Dev,2008 ,20 : 究进展天然产物研究与开发[J] 731 - 740. [ 17]曹晓冬,周立刚,李 端. 植物内生真菌产生生物活性物质的 J]. 西北农林科技大学学报, 2005 : 201 - 208. 研究进展[ [ 18]周 芳,高玉葆. 内生真菌禾草共生体内生物碱的种类及其生 理生态作用[J]. 应用 与 环 境生物学报,2003 ,9 ( 6 ) : 669 - 673. [ 19]Hellwig V,Grothe T,Mayer B A. Altersetin,a new antibiotic from cultures of endophytic Alternaria spp. Taxonomy,fermentation,isolation,structure elucidation and biological activities[J] . J Antibiot, 2002 , 55 ( 10 ) : 881 - 892.

( 上接 84 页)
[ 9]Sutherland B L, Hogland J H. Effects of ryegrass containing the endophyte Acremoniu loliion the performance of associated white clover and J] . Proc N Z Grassl Assoc, 1989 , 265 - 269. subsequent crops[ [ 10] Quigley P E. The effects of endophyte infected ryegrass on the establishment,persistence and production of mixed pastures in Australians. In: Proc. of the Int. Symp. On Acremonium / Grass interactions[ C] , 3 - 5 November 1990 Louisiana Agric. Exp. Stn,Baton 1990 , 49 - 51. Ronge,L A, [ 11]张 颖,韩建国. 内生真菌对苇状羊茅和多年生黑麦草影响的 . 草业科学, 2003 , 7 ( 21 ) : 49 - 65. 研究进展[J] [ 12]周 芳,高玉葆,马文江. 缺磷对黑麦草内生真菌共生体生长 和根中酚含量的影响 . 植物生理学通讯,2003 ,4 ( 39 ) : 321 - 324. [ 13]Tan R X,Zou W X. Endophytes: a rich source of functional metabolites[ J]. Nat Prod Rep, 2001 , 448 - 459. [ 14]Brady S F,Singh M P,Janso J E. Cytoskyrins A and B,new BIA

4


相关文章:
植物化感作用研究现状
植物化感作用研究现状作者:周光良 专业:林业硕士 班级:林业硕士 2014 级 1 班...植物内生真菌化感作用的... 3页 免费 植物化感作用研究方法综... 5页 1...
植物化感作用研究进程
植物化感作用研究进程 及研究前景福建农林大学 郑...真菌和放线菌数目增 多,治病细菌和病原菌增多,这...李彦涛等 植物化感作用研究进展 中国农学通报 2009....
植物内生菌研究综述
植物内生菌研究综述_生物学_自然科学_专业资料。...这些内生菌同时也表现出一定的宿主专化性和地域专...Elmi 等 推测感 染了内生真菌的高羊茅植株的抗...
植物化感抑藻物质的研究进展
植物化感抑藻物质的研究进展 摘要 伴随着水环境污染,水体由于藻类疯长形成的“...②相互作用的化学物质是植物的次生代谢物 质, 而且必须有适合的途径进入环境中...
植物内生菌的研究与应用
的健康植物组织内 部,所以内生菌的存在和作用长期...2 内生菌的研究现状 2.1 内生菌的生物多样性 ...其内生细菌的总体 数量要比感病品种多,呈交替波动...
真菌多样性研究现状综述
多样性研究现状综述魏洁摘要: 随着研究的发现,内生真菌的在自然界的作用被越来...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...
化感作用实验报告
其它植物的生 长,具体来讲,它是指供体植物通过茎...这种作用是物种生存斗争的一种 特殊形式,种内关系和...化感作用 3页 1下载券 植物化感作用研究中应注....
植物化感作用的验证
植物化感作用的验证 材料:车轴草(供体植物) ,莴苣种子(受体植物) 组别:生科 ...化感作用发生在两个不同种之间,本实验 研究的是车轴草对莴苣种子的化感作用。...
植物内生真菌
孢子就在柱头上萌发,萌发管侵入胚珠;少数情况下,内生真菌经 过生长而到达生长...植物内生真菌化感作用的... 3页 免费 植物内生真菌抗菌活性物... 10页 免费...
植物化感作用本科毕业论文.doc
植物化感作用本科毕业论文.doc_农学_高等教育_教育专区...森林植物化感作用研究现状及发展方向. 林业勘查设计,...AM 真菌对宿主植物三叶鬼针草根系形态的影响. 《安徽...
更多相关标签:
植物真菌病害 | 植物病原真菌 | 真菌是植物吗 | 植物真菌病害手册 | 植物病原真菌学 | 真菌植物 | 植物内生真菌 | 植物真菌病 |