中华羊茅内生真菌培养特性及其金属离子抗性的研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:zhangdeyu520
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中华羊茅(Festuca sinensis)是多年生禾本科羊茅属植物,具有抗逆性强、适应性好的优良特性,自然条件下中华羊茅多与内生真菌共生。本研究以从不同地理区域采集的中华羊茅中分离的5株Epichloё内生真菌(菌株编号1、2、41D、57D、111D)为材料,研究了5株菌株的抗氧化能力、产酶能力以及在不同外源添加剂条件下内生真菌的生长,并比较了菌株对不同金属离子的抗性;同时构建了两个不同生态型带Epichloё内生真菌(E+)与不带内生真菌(E-)的中华羊茅种群,研究了内生真菌对重金属条件下两种生态型中华羊茅生长的影响,旨在明确Epichloё内生真菌对寄主中华羊茅耐重金属胁迫中的作用,挖掘优质的内生真菌资源。所获主要结果如下:(1)5株中华羊茅Epichloё内生真菌发酵提取物的总抗氧化能力、超氧阴离子自由基和羟自由基的清除能力有显著差异(P<0.05),其中菌株111D发酵提取物总抗氧化能力和自由基清除能力最强(P<0.05),5株内生真菌的发酵提取物对超氧阴离子自由基的清除作用均显著高于羟自由基(P<0.05)。内生真菌菌株也具有产蛋白酶、几丁质酶、纤维素酶和葡聚糖酶的能力,但不同菌株产酶能力不同,菌株1能产生以上4种酶,菌株2和41D能产生蛋白酶与几丁质酶,57D能产生几丁质酶和葡聚糖酶,111D只产生葡聚糖酶,说明中华羊茅内生真菌有丰富的功能多样性。(2)在对照和含有3种维生素(VB1、VB5、VB9)以及3种植物生长调节剂(吲哚乙酸IAA、赤霉素GA3、氯吡脲KT-30)的培养基上5株内生真菌菌株的生长存在显著差异(P<0.05),多数情况下,菌株1生长最快(P<0.05),菌株57D生长最慢(P<0.05)。5-30 mg/L的VB1、VB5对5株菌株的生长均有显著促进作用(P<0.05),除VB1对57D的促进作用先增后降外,内生真菌的菌落直径随着VB1和VB5浓度的增加显著增加(P<0.05)。5-30 mg/L的VB9对1、41D、57D和111D均有显著促进作用(P<0.05),随着浓度的增加,内生真菌的菌落直径显著增加(P<0.05),对2生长无影响。5-40 mg/L的IAA和GA3对5株菌株的生长总体的表现为促进作用,且浓度不同时促进作用不一致。低浓度(5-10 mg/L)的KT-30对部分内生真菌生长微弱的促进作用,高浓度(20-40mg/L)KT-30显著抑制内生真菌的生长(P<0.05),这说明不同添加物对5株内生真菌生长的影响不一致,需选择适宜浓度以促进中华羊茅内生真菌的生长。(3)不同浓度Na+、Cd2+、Zn2+和Cr6+离子均抑制内生真菌的生长且抑制作用随离子浓度增加而增加。Cd2+(25-200 mg/L)对5株菌株的抑制作用最强,25mg/L的Cd2+完全抑制菌株2的生长,200 mg/L时5株菌株除111D外均完全不生长。Zn2+(250-750 mg/L)和Na+(0.2-0.6 mmol/L)的抑制作用较强,5株菌株的菌落直径随浓度增加显著下降,菌株生长缓慢(P<0.05)。Cr6+(100-300 mg/L)对5株菌株的的抑制作用较弱,菌株的菌落直径显著大于其他离子处理(P<0.05)。5株菌株在不同金属离子的作用下生长速度有显著差异,菌株41D对Na+的抗性最强(P<0.05);菌株111D对Cd2+、Zn2+和Cr6+的抗性最强(P<0.05)。(4)内生真菌对重金属Cd2+(100 mg/L)、Zn2+(500 mg/L)处理下两生态型中华羊茅的株高、分蘖和生物量、植株重金属离子、内源激素和生物碱含量有影响。内生真菌显著增加重金属处理下两生态型中华羊茅植株的株高、分蘖和生物量(P<0.05)。内生真菌显著减少了重金属在两生态型中华羊茅地上部分的积累,增加了根部的积累(P<0.05);内生真菌显著增加了重金属处理下中华羊茅IAA、GA3等生长类激素含量,显著降低了ABA含量(P<0.05);重金属Zn2+处理对中华羊茅生物碱含量影响不显著,Cd2+胁迫条件下lolitrem B含量显著增加(P<0.05),peramine含量影响不显著。这均说明,Epichloё内生真菌能调节在重金属处理条件下中华羊茅植株内部生理生化反应来适应外界环境。此外,500mg/L的重金属Zn2+能够促进中华羊茅生长,100 mg/L的Cd2+抑制生长。两生态型的中华羊茅生长不同,对照及重金属处理下,111株高显著大于41(P<0.05)。综上所述,本研究明确了中华羊茅内生真菌的抗氧化能力、产酶能力,明确了促进中华羊茅内生真菌生长的外源添加剂的浓度,筛选出对金属离子有抗性的菌株;初步明确了Epichloё内生真菌能够提高中华羊茅对重金属的耐受性,为下一步筛选抗逆中华羊茅优质种质资源与内生真菌资源的利用奠定了科学依据。
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