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基本信息

項目名稱:
石斛菌根真菌資源的挖掘與利用
小類:
生命科學
簡介:
石斛為菌根植物,在自然條件下,所有石斛屬植物均與內生真菌共生形成菌根結構,菌根真菌在植物整個生活史中扮演著重要的角色。由于我國各地野生石斛菌根真菌資源總體情況不明,菌根真菌應用研究尚處于實驗室階段。因此,本課題擬建立我國石斛菌根真菌資源庫并研究真菌在石斛栽培中的應用,為今后真菌源藥物的開發,及揭示真菌-石斛互作機理奠定研究基礎。
詳細介紹:
石斛為蘭科(Orchidaceae)石斛屬(Dendrobium)多年生附生草本植物,既是觀賞植物,又是十分重要的藥用植物。自然條件下所有石斛屬植物均與內生真菌共生而形成菌根結構,菌根真菌在石斛屬植物整個生活史中扮演著重要角色。因此,在人工栽培條件下,添加有益真菌以提高石斛幼苗移栽成活率是石斛菌根真菌研究的一個重要目標,而有益真菌的獲得是實現這一目標的重要前提。因此,針對石斛菌根真菌的研究得到了大量學者的重視,但目前有關我國各地野生石斛屬植物菌根真菌多樣性的系統研究報道很少。本研究以石斛屬植物為研究對象,通過形態學和分子生物學鑒定對采自浙江、云南、廣東、廣西和海南等地46種野生石斛植物中分離到的927株菌根真菌進行了多樣性研究。鑒于大量菌根真菌不產孢而無法進行傳統形態學鑒定的現實,本研究采用分子生物學手段來對其進行鑒定。根據菌落培養和顯微觀察特征,將菌株劃分為35個形態型,從中選取348個代表菌株進行分子生物學鑒定。對348株菌根真菌的ITS片段進行分析,除20株屬于未知真菌外,其余328株分別屬于22個屬,包括小菇屬(Mycena Gray)、鐮孢屬(Fusarium Link)、絲核菌屬(Rhizoctonia de Candolle)、毛殼屬(Chaetomium Kunze ex Fr.)和木霉屬(Trichoderma Persoon)等。研究結果大大豐富了我國石斛菌根真菌種類資源,為有益真菌在石斛生產上的挖掘利用提供大量素材。鑒于當前石斛菌根真菌應用研究的對象都是無菌苗,研究成果尚處于實驗室的初級階段的情況,本研究從已獲得的石斛菌根真菌中選取有益真菌F48(Mycena)和F65(Rhizoctonia),建立其與金釵石斛的共生體系。通過對金釵石斛組培苗和穴盤苗菌根細胞形態和菌量的檢測,及對植物生物量和藥效成分含量的測定和基因表達量的分析,發現實驗所分離的真菌F48和F65均能與金釵石斛形成菌根結構,提高石斛幼苗移栽成活率,促進石斛植物的生長及藥效成分的積累。在此基礎上,本項目大量制備真菌F48和F65菌液,并施用于石斛種植基地,將石斛移栽苗的成活率提高了5.96%。為環境中獲得的友好型菌根真菌在石斛人工栽培上的應用提供生產數據和理論依據。本研究成果有望大規模推廣應用。

作品圖片

  •     石斛菌根真菌資源的挖掘與利用
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作品專業信息

撰寫目的和基本思路

本作品對采集自浙江、云南、廣東、廣西和海南等地的野生石斛進行菌根真菌分離鑒定,建立系統完整的菌根真菌資源庫。并從中選取有益真菌石斛小菇和絲核菌,與金釵石斛建立共生體系。研究真菌對石斛幼苗移栽成活、植株生長和藥效成分積累的促進作用。并制備菌劑,用于大規模生產試驗,以實現石斛菌根真菌研究向生產實踐的真正轉化。

科學性、先進性及獨特之處

本作品較為系統完整的建立了我國石斛菌根真菌資源庫,為相關研究的開展準備了大量素材。同時,本作品圍繞綠色農業的理念,以環境中分離獲得的友好型真菌為材料,達到對石斛幼苗移栽和生長的促進作用,并在大規模生產試驗中實現了移栽苗成活率5.96%的提升。首次完成石斛菌根真菌研究成果在石斛生產上的真正應用。

應用價值和現實意義

本作品開展了我國石斛菌根真菌資源的挖掘和在石斛中的應用研究,為今后相關研究的開展準備了大量素材,并首次實現石斛菌根真菌研究成果真正轉化為生產技術,為大規模推廣應用提供理論和實踐依據,所帶來的經濟利益必將十分可觀。

學術論文摘要

本研究以石斛屬植物為研究對象,通過形態學和分子生物學鑒定對采自浙江、云南、廣東、廣西和海南等地46種野生石解植物中分離到的927株菌根真菌進行了多樣性研究。鑒于大量菌根真菌不產孢而無法進行傳統形態學鑒定的現實,本研究采用分子生物學手段來對其進行鑒定。根據菌落培養和顯微觀察特征,將菌株劃分為35個形態型,從中選取348個代表菌株進行分子生物學鑒定。對348株菌根真菌的ITS片段進行分析,除20株屬于未知真菌外,其余328株分別屬于22個屬。鑒于當前石斛菌根真菌應用研究的對象都是無菌苗,研究成果尚處于實驗室的初級階段的情況,本研究從已獲得的石斛菌根真菌中選取有益真菌F48(Mycena)和F65(Rhizoctonia),建立其與金釵石斛的共生體系。通過研究發現實驗所分離的真菌F48和F65均能與金釵石斛形成菌根結構,提高石斛幼苗移栽成活率,促進石斛植物的生長及藥效成分的積累。在此基礎上,本項目大量制備真菌F48和F65菌液,并施用于石斛種植基地,將石斛移栽苗的成活率提高了5.96%。為環境中獲得的友好型菌根真菌在石斛人工栽培上的應用提供生產數據和理論依據。

獲獎情況

1.浙江省第十二屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽特等獎. 2.作品在“杭州網”和“搜狐滾動”上刊登與報道. 3.吳劍丙,朱江敏,白堅,張克銘,李玉婷,王慧中. 野生蘭科植物菌根內生真菌分離及鑒定[J]. 杭州師范大學學報(自然科學版),2011,10(3):40-44. 4.朱江敏,趙英梅,白堅,李玉婷,張克銘,陳加偉,吳劍丙,王慧中.石斛共生真菌木霉菌拮抗作用的初步研究[J].杭州師范大學學報(自然科學版),2010,10(4):342-346. 5.論文《石斛內生真菌毛殼菌生防機制研究進展》已被浙江農業學報接收.

鑒定結果

同意申報

參考文獻

1.曹斌,廖月葵,何開家,等. 廣西人工栽培鐵皮石斛內生菌根的研究. 廣西植物,2010,30(5):626-628. 2.金輝,忠祥,陳金花,等. 鐵皮石斛組培苗與菌根真菌共培養過程中的相互作用. 植物生態學報,2009, 33(3):433-441. 3.楊友聯,劉作易,朱國勝,等. 獨蒜蘭菌根真菌對環草石斛生長的影響. 種子,2008,27(1):34-37. 4.楊友聯,劉作易. 蘭科菌根真菌在蘭科植物生長發育中的作用與應用. 種子,2005,24(5):55-58.

同類課題研究水平概述

目前,國內外學者對蘭科菌根已進行了廣泛的研究,研究主要圍繞兩個方面:(1)蘭科菌根真菌的分離、鑒定和分類研究。菌根是自然界中一種普遍存在的共生現象,是植物在長期的生存演化過程中與真菌共同進化的結果。Warcup發現7種白腐菌可促進蔓生蘭種子萌發,包括彩絨革蓋菌(Coriolus versicolor)和兩種層孔菌。國內的分離工作開展相對較晚,多集中于具經濟用途的藥用類植物如天麻和石斛等的共生真菌分離和共生萌發上,對于我國重要觀賞花卉的蘭屬植物關注不夠,分離到的內生真菌較少。吳靜萍和鄭師章從密花石斛根部直接分離到一株真菌,經鑒定為鐮刀屬(Fusarium)菌株;周玉杰等從華石斛中分離到5株內生真菌,并發現其中3株對組培苗的生長和光合性能有明顯的促進作用。(2)對蘭科菌根生態作用的研究。蘭科菌根的形成可分為兩種情況:一是對蘭科植物種子的侵染,二是對成長新根的侵染。蘭科植物種子吸水后膨脹,種皮破裂生出胚根,真菌菌絲體穿過胚根的細胞壁,侵入根細胞腔內生長。蘭科植物塊莖,越冬后發出的新根經歷相同的過程,受到真菌侵染形成菌根。陳玲發現兩種內生真菌對環草石斛幼苗生物量、光合速率和蛋白質含量有顯著提高,并在短時間內迅速提高環草石斛的葉綠素含量、Chla/ Chlb值、脯氨酸含量以及SOD、POD 和PAL活力。對于附生蘭來說,它們就是與菌根真菌共生才能脫離土壤,附著在樹上或巖縫中生存。菌根真菌的菌絲擴大了蘭科植物根的吸收面積,有利于吸收更多的無機養分和水分,改善了蘭科植物的根際環境。同時蘭科植物通過進行光合作用,生產有機養分,兩者互惠互利。宋經元等發現真菌誘導子能有效提高鐵皮石斛原球莖的多糖含量。此外,蘭科菌根形成后,菌根真菌成為有益的優勢菌群并釋放出拮抗物質,有效地阻止其它病原菌的侵入,減少蘭科植物根遭受病害的危險,間接提高幼苗的成活率,促進植株的生長發育。 總之,目前國內外關于蘭科菌根真菌的研究發現蘭科植物菌根中存在內生真菌,對種子萌發、生物量增加等方面有促進作用,并可能間接提高植株抗病害能力。但是,尚未對我國各地蘭科石斛屬石斛內生真菌資源進行系統整理和統計。在菌根真菌的作用機制研究上,雖然對其作用機理有所了解,并在實驗室無菌苗上實現了促生作用,但該技術還只停留在實驗室階段,尚未完成生產上的真正應用。
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