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内生真菌是指定殖在健康植物体内并不使植物发病的真菌,是生态系统的重要组成成分,可促进宿主植物生长,增强其抗逆性和抵御病虫害的能力,在生态系统中的物质和能量循环过程中发挥重要的生态功能。本研究以温带北京东灵山地区常见的四种阔叶树元宝槭(Acer truncatum)、白桦(Betula platyphylla)、辽东栎(Quercus liaotungensis)和大果榆(Ulmus macrocarpa)为对象,开展内生真菌的多样性、生态分布及其腐生降解能力研究,并取得如下成果。
从四种植物的3200个组织块中共分离内生真菌2396株,其中2108株(占总菌株的87.9％)产生孢子,通过形态特征鉴定为33种,对289株(占总菌株的12.1％)不产孢菌株,根据培养特征将其划分为79个形态型,并依据ITS序列分析,将其鉴定为44种。通过形态学和分子两种方法,共鉴定了83种内生真菌。其中报道了1个新属Micronematobotrys Xiang Sun&L.D.Guo gen.nov.,2个新种Ciliophora quercus Xiang Sun&L.D.Guo,sp.nov.、Micronematobotrys verrucosusXiang Sun&L.D.Guo sp.nov.,6个中国新纪录种Camarosporium eucalypti、Conostroma didymum,Disculina vulgaris,Geniculosporium serpens,Myxocycluspolycystis、Pleuroplaconema sambuci。
四种植物之间具有相似的内生真菌总定殖率(50.1-64.1％)。四种植物的枝条内生真菌定殖率显著高于叶片；不同年龄(1、2、3年生)枝条间内生真菌定殖率无显著差异,只有在U.macrocarpa中,一年生与二年生枝条的内生真菌定殖率差异显著,而三年生与一年生、二年生枝条之间的差异不显著。在Q.liaotungensis叶片中,叶脉内生真菌的定殖率显著高于脉间,而在其他三种植物中差异不显著。
内生真菌Shannon-Weaver多样性指数由高到低的顺序为:A.truncatum(2.52)>U.macrocarpa(2.11)>Q.liaotungensis(1.48)>B.platyphylla(1.28)。四种植物的枝条内生真菌多样性高于叶片。内生真菌Alternaria alternata是宿主Acertruncatum和U.macrocarpa的优势种,Melanconis stilbostoma是B.platyphylla的优势种,Fusicoccum sp.是Q.liaotungensis的优势种。从四种宿主分离到的内生真菌主要属于子囊菌门的Dothideomycetes和Sordariomycetes纲,其中Dothideomycetes成员是A.truncatum、Q.liaotungensis、U.macrocarpa内生真菌的优势类群,而Sordariomycetes成员是B.platyphylla内生真菌的优势类群。PCA和相似性分析结果表明,四种植物之间的内生真菌组成差异明显。常见内生真菌(IF>1％)Ascochytopsis vignae、Coniothyrium cerealis、Conostroma didymum、Cryptodiaporthe sp.1、Disculina vulgaris、Fusicoccum sp.、Gibberella acuminata、Melanconis stilbostoma、Myxocyclus polycystis、Phoma sp.5、Septoria canadensis和Coelomycete sp.22具有明显的宿主专一性。常见内生真菌A.vignae、Coniothyrium cerealis、Conostroma didymum、Cryptodiaporthe sp.1、D.vulgaris、Fusarium sp.1、G.acuminata、Melanconis stilbostoma、Myxocyclus polycystis、P.glomerata、Phoma sp.5和Coelomycete sp.22具有组织专一性。
表面消毒的Acer truncatum叶片保湿培养结果表明,有的内生真菌可营腐生生活,并在培养20周后可降解A.truncatum叶片干重的37.2％。同时将21种分自A.truncatum的内生真菌回接到经过甲醛蒸汽消毒的A.truncatum叶片上,实验结果表明21种内生真菌均具有降解叶片功能,并在16周后可降解叶片干重的8.9～47.5％,而且常见种比稀有种具有更强的降解能力。同时对这21种内生真菌产8种胞外酶测定结果发现,有17种真菌产淀粉酶、16种产纤维素酶、17种产漆酶、19种产脂肪酶、16种产果胶酸移除酶、13种产果胶酶、19种产蛋白酶、10种产酪氨酸酶,并且常见种比稀有种产生更加类似的胞外酶类型,本研究从生化角度解释内生真菌的腐生降解功能。