美丽镰刀菌在南方红豆杉中的生长动力学研究

摘要在南方红豆杉上接种美丽镰刀菌能提高其紫杉醇产量的基础上，研究植物体内共生真菌在宿主植株中的生长规律，通过在南方红豆杉中接种美丽镰刀菌，并分别于4～14 d内分离五年生南方红豆杉中的美丽镰刀菌，显示其在进入南方红豆杉植株的前期是沿维管束垂直上行生长，生长速率为y=0.004 4 x3-0.106 3 x2+1.010 2 x-1.986 7，R2=0.987 1。

关键词美丽镰刀菌；南方红豆杉；紫杉醇；生长动力学

中图分类号Q813.11文献标识码A文章编号 1007-5739（2011）08-0014-01

内共生真菌是存在于健康植物的组织和器官内部中，形成不明显浸染的各种真菌，是植物微生态系统的天然组成部分。一般认为，植物与内共生真菌呈互利共生的关系[1-3]：一方面，内共生真菌可以从宿主植物中吸取营养，并得到保护；另一方面，内共生真菌产生的代谢物，能够促进宿主植物生长发育，增强宿主植物对生物胁迫（食草动物、昆虫、病原菌）及非生物胁迫（高温、干旱、高盐等）的抗逆性。

此前，对能产紫杉醇的红豆杉内共生真菌――美丽镰刀菌（Fusarium mairei）和东北红豆杉（Taxus cuspidata）悬浮细胞的相互作用通过耦合培养进行了研究，发现耦合培养能大幅度地增加2种细胞的紫杉醇产量[4-6]。在此基础上将美丽镰刀菌接种入南方红豆杉（T. mairei）植株，发现同样能提高南方红豆杉的紫杉醇产量[7]。为此，对美丽镰刀菌在南方红豆杉中的生长动力学进行研究，现报告如下。

1材料与方法

1.1试验材料

美丽镰刀菌（Fusarium mairei），江南大学试验室保藏；南方红豆杉（Taxus chinensis var. mairei）种植于无锡卫生高等职业技术学校药用植物园，五年生，株高74～91 cm，15 cm高处直径1.66～2.01 cm。

1.2试验仪器、试剂和培养基

显微镜（DMF-20C，上海蔡康光学仪器有限公司）；霉菌箱（MJ-2501AT，上海一恒仪器有限公司）；PDA固体培养基，沙氏液体培养基。所有试剂均为分析纯。

1.3试验方法

1.3.1美丽镰刀菌的弱化。美丽镰刀菌在沙氏液体培养基上，150 r/min条件下培养40 h，加入弱化剂和玻璃珠进行弱化和分散，得到均一的弱化菌丝体悬液。

1.3.2美丽镰刀菌在南方红豆杉中的横向生长研究。弱化的美丽镰刀菌以注射方式接种于南方红豆杉茎根交界处，每株对向2个接种点，共2株（图1中的A、B），接种部位上方应尽量避免有枝条。

1.3.3美丽镰刀菌在南方红豆杉中的纵向生长研究。弱化的美丽镰刀菌以注射方式接种于南方红豆杉茎根交界处，共5株，每株6个接种点（图1中的A、C），接种部位上方应尽量避免有枝条。

1.3.4美丽镰刀菌的分离。横向生长研究：于接种的第10天选择0～5 cm高度区间环剥树皮，横向以每5 mm为单位纵向切开，从接种点每5 mm用铅笔标记刻度，进行表面灭菌[8]，以无菌刀按标记分割切成块，分别栽种于加入抗生素（100 μg/mL青霉素，40 μg/mL链霉素）的PDA固体培养基平皿上，放置于25 ℃恒温箱中培养5 d。纵向生长研究：分别于接种的4、6、8、10、12、14 d从接种点向上剥取1/6周长树皮，按上法表面灭菌、培养。将分离得到的内共生真菌通过显微镜观察，确定是否为美丽镰刀菌[9]。

2结果与分析

2.1美丽镰刀菌在南方红豆杉中的横向生长

从美丽镰刀菌的分离结果看，所有美丽镰刀菌除1块在1 cm高度处开始有横向生长外，其余均在接种点向上生长。表明其在生长初期（≤10 d）可能是沿植株韧皮部维管束上行生长。

2.2美丽镰刀菌在南方红豆杉中的纵向生长

将分离得到的内共生真菌通过显微观察，确认其为美丽镰刀菌，记录其最高生长高度，结果如表1所示。

以美丽镰刀菌的纵向生长高度为纵轴，生长时间为横轴，作图并回归（图2），得纵向生长速率为y=0.004 4 x3-0.106 3 x2+1.010 2 x-1.986 7，R2=0.987 1。

3讨论

研究结果表明，内共生真菌在感染宿主初期是以感染点垂直向上生长，美丽镰刀菌分泌的代谢产物刺激植株加速合成紫杉醇，导致紫杉醇含量急剧增加[4-5，7]。程龙等[7]在对南方红豆杉植株进一步观察中发现，凡紫杉醇产量有较大幅度增加者，植株在2～3个月内均出现枯萎死亡；未检测到美丽镰刀菌或产量未增加者，可能是由于美丽镰刀菌未接入到南方红豆杉中，或接入后未能在南方红豆杉中生长；人工接种可能较自然感染状态内共生真菌活力更强，即现有的人工接种条件尚不能使两者达到真正意义上的“共生”。

因此，在种植法培育高紫杉醇南方红豆杉时需注意收获前接种，同时将进一步研究弱化条件、接种方法和接种量，以使两者达到生物学意义上的共生状态，培育高紫杉醇含量的红豆杉植株。

4参考文献

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[4] 程龙，张梁，陶文沂，等.耦合培养对紫杉醇产量的影响[J].生物加工过程，2008，6（1）：51-55.

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[6] 周玉洁，程龙，陶文沂，等.美丽镰刀菌与固定化东北红豆杉的共生培养[J].中国生物工程杂志，2008，28（8）：84-90.

[7] 程龙，周红，张梁，等.在南方红豆杉中接种美丽镰刀菌提高紫杉醇产量的研究[J].现代农业科技，2008（20）：7-10.

[8] 马天有，董兆麟.从植物分离产紫杉醇的内共生真菌的研究[J].西北大学学报：自然科学版，1999，29（1）：47-49.

[9] 程龙，马奇明，陶文沂，等.一株产紫杉醇的丝状真菌的系统分类鉴定[J].工业微生物，2007，37（4）：23-30.

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