植物内生细菌是指在健康植物生命周期的某些或所有阶段生活在各种组织和器官中的真菌或细菌。内生细菌的存在通常不会对宿主造成可见的疾病。内生菌工业发酵生产一些稀缺的新药为解决一些药用植物生长缓慢和资源短缺造成的药源紧张和生态破坏问题提供了新思路。内生细菌能产生活性物质,可作为生物防治资源、外源基因载体和新药来源。内生细菌在农药、医药和卫生领域具有巨大的应用潜力,已成为微生物学、植物保护和植物育种的研究热点。
茶树真菌群落是茶园生态系统的重要组成部分。它对维持系统的物质流动和能量转换起着重要作用,同时对茶树的生长发育以及各种疾病的发生和流行有着直接的影响。摘要:综述了茶树内生真菌的种类、分布特征和生物学功能,丰富了茶树内生真菌的理论,为茶树病害的微生物防治提供了新思路,为利用内生微生物改善茶树营养、提高茶叶品质创造了条件。
1种茶树内生真菌
植物内生真菌资源十分丰富。目前,发现内生真菌的禾本科植物有80属290种,草本植物、灌木、栽培作物和一些低级植物有多种。对茶树内生真菌的种类进行了大量的研究。结果表明,丛枝真菌共有26属40种,其中大部分为半真菌,部分为子囊菌,少数为接合真菌。其中,细粒链格孢属茶园链格孢属烟草赤星病菌、黑腐菌、茶炭痕菌、茶褐点茎点霉茶枝腐菌、茶斑菌、多毛环节动物、木材中毒等10种真菌为优势种。与此同时,卢东升等人1。豫南茶园内生真菌的鉴定表明,共有内生真菌18种,隶属于7科15属。其中,棘球绦虫、多毛类假孢霉、假孢霉和大孢霉等4种内生真菌分布于所有茶园地块,是优势内生真菌。谢立华的研究表明,优势内生真菌属于球拟盘多毛孢属、拟盘多毛孢属和棘皮动物属。陈慧琪对茶树内生真菌进行了初步研究。从994个不同茶树组织块中分离出553株真菌。优势内生真菌分别属于球孢属、拟被毛孢属、炭疽属和仙茅属。他研究了茶树内生真菌的动态分布。从茶树的根、茎、叶中分离到143株内生真菌。通过显微形态学观察,共鉴定出14属,其中根源菌株62株,隶属于11属,茎源菌株55株,隶属于9属,叶源菌株26株,隶属于6属。通过传统分离方法从茶树茎叶中分离出几种内生真菌。初步鉴定主要为球孢属、拟盘多毛孢属、蝗属真菌和少量木霉属真菌。在国外,Agusta等人通过rapd分析对茶树内生真菌进行了分类。分离出的35株内生真菌分为6组:一组为镰孢菌,一组为青霉菌,两组为裂褶菌,另两组为种间真菌。奥索诺是山茶叶片内生真菌的优势种。
根据以上研究并结合相关真菌资料,茶叶中的真菌主要有:短角片球菌、纤丝孢菌、萧曲菌、菌核菌、球孢菌、吖啶虫菌、链格孢菌、尾孢菌、头孢菌、浮萍、巨大藻、茶菌、球孢菌等。
2茶树内生真菌的分布特征
内生真菌具有普遍性。内生真菌存在于整个植物界的各种植物组织中,从低等藻类、苔藓植物和蕨类植物到高等裸子植物、被子植物(单子叶植物和双子叶植物)。茶树内生真菌的分布也是普遍和多样的。许多研究表明,内质网的分布
内生真菌广泛分布于健康茶树组织中,除花瓣枯萎外,可在茶树不同组织中不同程度地分离。特别是叶和枝中内生真菌丰富,成熟叶中分离频率高达93.88%-100%。内生真菌具有丰富的生物多样性。对于同一种植物,通常有几个到几十个内生真菌,有些甚至几百个。同一茶树叶片可分离3种以上内生真菌,最多可分离6种内生真菌。2.2茶树不同组织内生真菌的分布
谢立华等研究表明,随着茶叶的成熟,叶片内生真菌#的种类和数量逐渐增加,且与叶龄呈正相关。叶龄影响茶树内生真菌的种群结构。陈慧琪1号表明茶树内生真菌的分布具有明显的组织特异性。从种类和数量上看,表现出叶片、枝条、花托、花托、种皮、根、芽、种胚、花瓣明显的趋势。内生细菌在叶芽中的分布占优势,分离频率为65%,而内生真菌在成熟叶中的分布占优势,分离频率为93.88%。内生真菌在茶树不同组织中的分布特征可能与茶树不同组织中含有的化学物质有关。在戴梁青的研究中,可以从茶树的枝叶中分离到相对丰富的内生炭疽,但很难从主茎、根、花和果实中分离到内生炭疽。徐艳平的研究结果表明,芒果球孢菌主要分布在茶叶中,分离率为69.91%。分支机构的分离率很低,仅占3.09%。然而,在其它器官如根、种子和花中,球虫芒果并没有被分离出来。
茶树是一种多年生木本植物。在生长过程中,茶树不组织与漂浮在空气中的真菌孢子的接触机会是不同的。由于枝叶的生长期较长,与真菌的接触机会明显大于花和果实,这可能是内生真菌在枝叶中分布较多的部分原因。由于分生组织的特性,茶树芽和种子中内生微生物相对较少,这在许多植物中都有发现。然而,内生细菌的存在也是一些植物芽和种子中的常见现象。例如,细菌经常从赤松的芽中分离出来,牧草中的内生真菌可以通过种子传给下一代。茶叶影响内生真菌分布的主要原因可能是不同生长期的茶叶含有不同的化学成分。一些内生真菌能感染茶树的芽和幼叶,而另一些则更难感染。
2.3不同季节对内生真菌分布的影响
由于内生真菌的隐蔽性,植物内生真菌分布的季节变化鲜有系统的报道。不同季节取样结果表明,雨季内生真菌的种类和数量普遍多于旱季。李小蓉茶树内生真菌的分离率和真菌数量受季节变化的影响。从2月至10月,从两个茶树品种中分离出的内生真菌株在5月和10月最高,在2月最低。内生真菌的检出率随季节不同而不同,差异显著。徐艳平的研究结果表明,芒果球虫全年分布在茶叶中,3月份分离率最低,为15.37%,7月份分离率最高,为72.5%。一年中的2-4月是芒果球虫分布的低潮期,而次年5月、7-9月和12-1月是高峰期,6月份分布相对较低,只有26.9%。总体而言,芒果球虫在春季分布较少,次年7月至1月的分离率为335.8%-72.5%。
3茶树内生真菌的生物学效应
关于内生真菌的生物学效应有很多研究,主要有三个方面。首先是内生真菌的固氮作用。一些内生真菌耐酸能力强,能在高糖环境中生长,保持高效固氮活性,与宿主植物建立联合固氮,表现出严格的宿主特异性。其次,内生真菌能产生植物生长促进物质,如生长素、赤霉素和细胞分裂素,直接促进植物生长。内生真菌还可以通过增强植物对氮、磷等营养元素的吸收,或者通过与病原菌争夺营养和空间,或者直接产生拮抗物质来抑制病原菌,从而间接促进植物生长。第三,内生真菌增强了寄主植物的抗逆性和抗虫性。
3.1茶树内生真菌与茶叶特征成分的相互作用
从进化的角度来看,内生真菌与茶树长期共存,共同进化成为茶树组织不可分割的部分,特别是在目前以无性繁殖为主的茶树栽培模式中。内生真菌与植物之间的相互作用受植物所含化学成分的影响,包括寄生到不同水平的互利共生,每一个水平都是植物-真菌平衡相互作用的结果。茶树的一些内生真菌可以将儿茶素的化学结构转化为其他物质。由于内生真菌的感染,组织培养茶树幼苗的代谢产物发生了显著变化,这可能是由于内生真菌与其宿主基因之间的某些相互作用,从而改变了宿主植物的某些代谢途径。在体外,许多植物内生真菌能产生丰富的抗菌代谢物,包括多酚物质。内生真菌也有可能处于茶树适宜的生活环境中,产生更多的次生代谢产物,如茶多酚和咖啡因,从而影响最终茶树次生代谢产物的总产量。谢立华等人的研究表明,不同年龄叶片的水提取物对茶树上三种主要内生菌炭疽杆菌、多毛类假单胞菌和球虫的生长有不同的影响。pda培养基中添加15%茶多酚对三种内生真菌有一定的抑制作用,但抑制程度不同,表明茶叶的化学成分是影响内生真菌分布的重要因素之一。戴梁青的1231研究表明,内生炭疽的感染导致茶多酚在茶树细胞中的积累,一些茶树内生真菌在摇瓶条件下可以产生茶多酚,说明内生真菌可能对茶叶的生化代谢有一定的影响。徐艳平的研究检测了芒果球孢菌的次生代谢产物是否含有茶叶成分,并选择芒果球孢菌进行瓶培养。发酵液经液相色谱处理和分析后,推测其为表儿茶素没食子酸酯或茶多酚中表儿茶素没食子酸酯的类似物。曾如意的研究结果表明芒果球孢菌具有很强的分解茶多酚的能力,这可以解释芒果球孢菌能够克服茶多酚等物质的抑制,成功侵入茶叶并寄生在茶叶中。3.2茶树内生真菌的抑菌作用
共生细菌的存在可以抑制有害细菌的发生,并为茶叶品质的提高提供有益的营养因素。内生真菌对外源微生物的感染具有抑制作用,因为内生真菌来源于致病性降低或丧失的病原菌。病原菌失去一些与致病性相关的表达,并转化为内生细菌,可诱导植物产生各种与抗病性相关的生化反应。1 .内生真菌的感染促进茶树抗病性的表达。例如,内生木霉的感染可导致可可幼苗抗氧化水平的提高,并促进一系列与营养和抗性相关的基因的表达。根据戴梁青的研究,内生细菌可以防治茶叶中的病原菌。内生炭疽是茶树的优势细菌。这些真菌在叶子组织中形成密集的局部感染点。这种生态“占据效应”可能对病原菌的入侵有重要的抑制作用|;同时,诱导抗性也可能在内生真菌感染中发挥作用。苏静钱人的研究表明,茶树内生真菌长枝csn-18和曲霉菌csn-3的混合培养对山茶褐斑病有明显的抑制作用,增强了抗逆性。因此,研究茶树内生真菌的生物学功能,将为茶树内生真菌资源库的建立奠定基础,也将对促进生物有机肥的使用、病虫害的生物防治、有机茶生产过程中农药残留的控制起到积极作用。
4问题和前景
茶叶中特有的天然活性物质是生物转化先导化合物的资源宝库。茶有很强的药理作用。茶叶化学成分复杂,有效成分含量很低。因为大多数结构都很复杂,用普通的化学方法很难优化。内生菌的催化作用得到了强调。虽然对内生真菌的研究已经进行了多年,但与茶树内生真菌有关的几种作用机制仍不十分清楚。例如,内生真菌与茶树的关系,内生真菌与茶树活性成分生物合成的关系,茶树内生真菌的研究还缺乏一定的系统性。目前,对内生真菌的研究主要集中在菌株和菌株培养液中生物活性成分的分离鉴定,从细胞水平和分子水平探索内生真菌的来源以及内生真菌与宿主植物的相互作用的分子机制很少。此外,许多内生真菌与宿主植物的生长环境分离一定世代后,往往会发生突变,导致二次生长。代谢产物的变化增加了后续研究的难度。
茶树内生真菌的研究引起了人们对物种多样性和代谢产物的极大兴趣。通过遗传改良、代谢调控和培养条件的优化,提高了茶树有效成分的含量和产量。临床上常用的抗生素容易产生耐药性。化学合成药物对人体有更多的毒副作用。天然药物具有化学合成药物无法比拟的优势,茶具有很强的药理作用。因此,运用植物药学、微生物学、药用植物学和分子生物学等领域的研究理论,探索茶叶内生真菌对茶叶有效成分的生物转化机制。研究了茶叶内生真菌的次生代谢产物。最后,开发了对人和动物毒性低或无潜在毒性的药物。优势显而易见,潜力巨大。
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