铁皮石斛内生真菌研究进展

徐焰平

(泉州医学高等专科学校 检验预防系，福建 泉州 362010)



铁皮石斛内生真菌研究进展

徐焰平

(泉州医学高等专科学校 检验预防系，福建 泉州 362010)

目前已经从不同生境的铁皮石斛(DendrobiumofficinaleKimuraetMigo)中分离到内生真菌252株，这些内生真菌涵盖了真菌门(Eumycota；Mycobionta)5个亚门中的半知菌亚门(Deuterornycotina)、担子菌亚门(Basidiomycotina)和子囊菌亚门(Ascomycotina)等3个亚门，已经鉴定的内生真菌分属于48个属。有些内生真菌对铁皮石斛的种子萌发和植株生长均有促进作用。对铁皮石斛内生真菌的多样性和分类、铁皮石斛内生菌与宿主的关系进行了综述，探讨研究中存在的问题, 并对今后研究方向提出建议。

铁皮石斛；内生真菌；多样性；鉴定；分类

内生真菌(endophytic fungi)是指在其生活史中的一定阶段或全部阶段生活在健康植物的组织和器官内，对植物组织没有引起明显病害症状的真菌，包括在其生活史中的某一阶段营表面生活的腐生菌、对宿主暂时没有伤害的潜伏性病原菌和菌根菌[1]。植物内生真菌具有丰富的物种多样性，目前已研究过的数百种植物，从低等的苔藓[2]、蕨类[3]到红豆杉等裸子植物[4-5], 茶树、红树植物角果木等被子植物[6-7]，以及水生植物[8]，均发现存在内生真菌，可以说内生真菌普遍存在于各种植物体内，具有分布广、种类多的特点。而且因其可促进植物的生长[9]，增强植物对病虫害抗性[10]，对农作物生产[11]和生物制药[12]的潜在贡献而受到广泛关注。铁皮石斛(Dendrobiumofficinale)属于兰科石斛属, 是多年生草本植物[13]，野生铁皮石斛主要分布于西南的云南省和江南的浙江省等地，为我国传统名贵药材，以新鲜或干燥的茎入药，在道家养生经典《道藏》中被誉为“中华九大仙草”之首，在《神农本草经》和《本草纲目》中均被列为上品[14]。为了突出它的效果，2010年版药典把铁皮石斛单列一个品种[15]。铁皮石斛具有“养阴生津，润喉护嗓，温胃明目，补肾益力，延年益寿”的功效[16]。现代的化学成分和药理研究表明铁皮石斛还具有抗肿瘤、抗衰老、增强机体免疫力和有效减轻肝损伤等多种功能。由于野生铁皮石斛自然分布较少，其对生长条件要求苛刻，生长缓慢，繁殖率低以及过度采伐，铁皮石斛的野生资源已遭严重破坏，被列为濒危保护的中药品种[17]，早在1987年，国家就将铁皮石斛列为二级保护植物[15]。近年来，对铁皮石斛的根、茎、叶中的内生真菌有很多研究成果，这些研究成果为丰富我国的微生物资源，提高铁皮石斛的人工栽培技术，提高组织苗成活率，药物开发和促进铁皮石斛保护性开发利用提供了理论依据。本文对铁皮石斛内生菌的多样性和分类进行了综述，以期为进一步研究提供参考。

1 铁皮石斛内生真菌的多样性和分类

铁皮石斛体内蕴含着丰富的内生菌资源，特别是内生真菌，从不同环境的铁皮石斛及铁皮石斛的不同组织均分离到内生真菌，目前已经从不同生境的铁皮石斛中分离到内生真菌252株，这些内生真菌涵盖了真菌门(Eumycota；Mycobionta)5个亚门中的半知菌亚门(Deuterornycotina)、担子菌亚门(Basidiomycotina)和子囊菌亚门(Ascomycotina)，已经鉴定的内生真菌分属于48个属(见表1)。分离到的内生细菌33株，已经鉴定的分属于7个属[17-25]。

表1 铁皮石斛内生真菌分类

续表1

铁皮石斛内生真菌十分丰富，自郭顺星等[18]首次从四川、云南、福建等地采集的野生铁皮斛分离到内生真菌后，全国各地又陆续有研究者从野生的铁皮石斛中分离到内生真菌。帅红艳[19]从广西环江野生铁皮石斛的根中分离到37株内生真菌；胡克兴等[20]从云南野生铁皮石斛中分离得到内生真菌67株，内生真菌多样性指数达到2.27；吴慧凤等[21]从湖南崀山野生铁皮石斛中分离得到37株内生真菌；赵昕梅等[22]从河南野生铁皮石斛根部分离到5株内生真菌。但是在不同的区域，铁皮石斛中内生真菌的多样性并不相同，毛益婷等[23]从湖南崀山世界自然遗产风景名胜区和广西雅长兰科植物自然保护区处于生长期的铁皮石斛中分离获得41个菌株，并对2个地区内生真菌的多样性进行分析。结果表明，不同生境下野生铁皮石斛内生真菌的多样性都很丰富，但是多样性指数并不相同，雅长的高于崀山的。除了在野生铁皮石斛中内生真菌资源丰富之外，人工培养的铁皮石斛中也存在内生真菌。陈玉栋等[17]从人工栽培的3 a以上生铁皮石斛的根、茎、叶中分离获得内生真菌30株。有研究表明，同种植物在不同的地方，可能有不同的内生真菌[24]，在铁皮石斛的研究中也是如此。郭顺星等[18]分离到的内生真菌分属半知菌亚门(Deuterornycotina)、担子菌亚门(Basidiomycotina)和子囊菌亚门(Ascomycotina)，但是陈玉栋[17]等只分离出半知菌亚门(Deuterornycotina)的真菌。从铁皮石斛中分离到子囊菌的数量高于担子菌，种类却不及担子菌丰富。

内生真菌普遍存在于铁皮石斛的各个器官中，从根、茎、叶中均分离到内生真菌，不同器官内生真菌的数量、分布和种群存在差异，所有研究者均有从根部中分离到内生真菌。陈玉栋[17]、胡克兴[20]和余婕[25]等的研究均表明铁皮石斛根和茎的内生真菌丰富度要明显高于叶片，特别是在根中内生真菌资源丰富。内生真菌在铁皮石斛各部位既含有各自特有的专一性菌群，也含有共有的广布菌群。胡克兴等[20]的研究中，植株不同部位间内生真菌相似性系数分别为0.727(根vs茎)、0.375(根vs叶)和0.500(茎vs叶)，根、茎间的相似性较高，而根、叶和茎、叶间的相似性较低，体现出一定的组织专一性。除了内生真菌之外，铁皮石斛中还含有丰富的内生细菌资源。余婕等[24]从浙江桐庐野生铁皮石斛中分离到细菌6株；章华伟等[26]以浙江天台山野生铁皮石斛为研究对象，采用无菌操作技术分离到内生细菌23株。这些研究丰富了我国的微生物资源，为铁皮石斛内生菌资源的开发利用提供了基础理论依据[21]。

2 铁皮石斛内生真菌与宿主的关系

铁皮石斛作为一种兰科植物，具备了兰科植物的两个特点，一是种子细小，每个铁皮石斛蒴果内均含有几万到十几万粒种子，种子细如尘埃，且无胚乳，是没有完全分化的胚细胞，在幼叶进行光合作用之前不能提供萌发所需的物质，所以发芽率低，难存活；二是原球茎分化成幼苗的过程中，依赖于真菌建立共生关系。组织培养过程中，在继代培养基中必须人工添加特定的真菌诱导子以代替真菌的作用。在自然条件下，兰科植物的根系与菌根真菌共生，形成兰科菌根(orchidmycorrhizae)[27]。铁皮石斛的组培技术已基本成熟，但是组培苗移栽成活率低，这和缺少与之共生的菌根真菌有关，金辉等[28]发现将菌根真菌接种到组培菌中，会与铁皮石斛根共生形成菌根，并对铁皮石斛的生长和矿质元素的吸收有较明显促进作用。

铁皮石斛与共生真菌关系密切，种子的萌发必须依赖共生真菌的存在，有些内生真菌能够促进植物无菌原球茎或幼苗的增殖和生长。真菌和宿主在生长过程中形成了互惠的关系，一方面，内生真菌入侵植物体内可以刺激宿主产生代谢反应，分泌各种抑制物质，间接地提高了宿主的抗逆性，而且兰科植物的根具有消化和抑制真菌的功能；另一方面，某些内生真菌还能分泌植物生长所需要的激素，能够直接促进植物生长。吴慧凤等[21]从铁皮石斛的根中分离到9株促生内生真菌，与组培苗共生筛选，其中3株真菌对铁皮石斛的鲜质量增长率、根数增长率和芽数的促生效果良好。赵昕梅等[23]从铁皮石斛根部分离的1株内生真菌TPSH4，对铁皮石斛生长促进作用明显，成活率提高30.43%，植株高度增加30.21%，植物鲜重增加40.61%。这些研究结果均说明内生真菌对铁皮石斛的生长起到了重要的促进作用。

3 展 望

目前，铁皮石斛内生真菌的研究正处于起步阶段，主要集中在内生真菌的分离与鉴定、多样性分析及促生内生菌的筛选，还存在以下问题：①虽然已经分离出多种铁皮石斛内生真菌，但目前用于内生真菌分离的野生铁皮石斛的采集点仅限于云南、湖南、浙江、河南等局部地区；②对铁皮石斛促生作用的研究均针对组培苗进行，而且都是进行单个菌株的促生研究，组培苗生长环境单一，尚未从铁皮石斛生长相关的营养元素、生长激素等生理指标方面进行研究。后期研究可以从以下几个方面展开：①内生真菌生态和多样性研究：根据野生铁皮石斛的生态分布，广泛采集不同产地和生境野生铁皮石斛资源，进行内生真菌的分离、纯化和鉴定，对比野生铁皮石斛与组培苗栽培而成的铁皮石斛内生真菌的差异。②促生作用的研究：将多种内生真菌混合接种，研究内生真菌的促生作用是否存在多菌协同效应，将实验地点从实验室移到室外，进行盆栽和田间试验，并对内生真菌的促生作用机理进行研究。③代谢产物的研究：铁皮石斛具有抗肿瘤、抗衰老、增强机体免疫力和有效减轻肝损伤等多种功能，这些应与铁皮石斛中的某些活性成分有关。通过对铁皮石斛内生真菌代谢产物检测的研究，检测是否有产生与铁皮石斛相同或相似生理活性的成分，并建立一系列检测活性成分的实验方法。通过对产生与铁皮石斛相同或相似生理活性成分内生真菌的优选与开发，如具有抗菌、增强免疫力、抗肿瘤作用的活性成分等，对这些活性成分进行规模化发酵获取较多量的产物，为后续的药理学和新药研发提供参考。

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Advances in Endophytic Fungi from Dendrobium officinale

XU Yan-ping

(QuanzhouMed.Coll.,Quanzhou362010)

So far 252 endophytes have been isolated fromDendrobiumofficinaleof different habitats, they covered three subphyla Deuterornycotina, Basidiomycotina and Ascomycotina of five subphyla of the phylum of Eumycota. The endophytes that have been identified belonged to 48 genera. Many of endophytic fungi possess promotion without exception to seed germination, plant’s growth, reproductive growth ofD.officinale. The diversity, classification, the relation ofD.officinalewith the host was reviewed in this paper; and proposals on directions for further studies were put forward.

Dendrobiumofficinale; endophytes; diversity; identification; classification

徐焰平 男，工程师，硕士。研究方向为植物内生菌物种多样性及其利用、抗菌纺织品开发与抗菌性能检测。

E-mail:xuyp615@126.com

2014-10-28；

2015-03-26

Q93-31

A

1005-7021(2015)05-0108-05

10.3969/j.issn.1005-7021.2015.05.020