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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 石斛菌根真菌資源的挖掘與利用
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 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(nèi)生真菌共生形成菌根結(jié)構(gòu)，菌根真菌在植物整個(gè)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(yīng)用研究尚處于實(shí)驗(yàn)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(yīng)用，為今后真菌源藥物的開發(fā)，及揭示真菌-石斛互作機(jī)理奠定研究基礎(chǔ)。
- 詳細(xì)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(nèi)生真菌共生而形成菌根結(jié)構(gòu)，菌根真菌在石斛屬植物整個(gè)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(gè)重要目標(biāo)，而有益真菌的獲得是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要前提。因此，針對(duì)石斛菌根真菌的研究得到了大量學(xué)者的重視，但目前有關(guān)我國各地野生石斛屬植物菌根真菌多樣性的系統(tǒng)研究報(bào)道很少。本研究以石斛屬植物為研究對(duì)象，通過形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定對(duì)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(jìn)行了多樣性研究。鑒于大量菌根真菌不產(chǎn)孢而無法進(jìn)行傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)鑒定的現(xiàn)實(shí)，本研究采用分子生物學(xué)手段來對(duì)其進(jìn)行鑒定。根據(jù)菌落培養(yǎng)和顯微觀察特征，將菌株劃分為35個(gè)形態(tài)型，從中選取348個(gè)代表菌株進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定。對(duì)348株菌根真菌的ITS片段進(jìn)行分析，除20株屬于未知真菌外，其余328株分別屬于22個(gè)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(jié)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(chǎn)上的挖掘利用提供大量素材。鑒于當(dāng)前石斛菌根真菌應(yīng)用研究的對(duì)象都是無菌苗，研究成果尚處于實(shí)驗(yàn)室的初級(jí)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(duì)金釵石斛組培苗和穴盤苗菌根細(xì)胞形態(tài)和菌量的檢測，及對(duì)植物生物量和藥效成分含量的測定和基因表達(dá)量的分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所分離的真菌F48和F65均能與金釵石斛形成菌根結(jié)構(gòu)，提高石斛幼苗移栽成活率，促進(jìn)石斛植物的生長及藥效成分的積累。在此基礎(chǔ)上，本項(xiàng)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(huán)境中獲得的友好型菌根真菌在石斛人工栽培上的應(yīng)用提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。本研究成果有望大規(guī)模推廣應(yīng)用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品對(duì)采集自浙江、云南、廣東、廣西和海南等地的野生石斛進(jìn)行菌根真菌分離鑒定，建立系統(tǒng)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(duì)石斛幼苗移栽成活、植株生長和藥效成分積累的促進(jìn)作用。并制備菌劑，用于大規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)石斛菌根真菌研究向生產(chǎn)實(shí)踐的真正轉(zhuǎn)化。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本作品較為系統(tǒng)完整的建立了我國石斛菌根真菌資源庫，為相關(guān)研究的開展準(zhǔn)備了大量素材。同時(shí)，本作品圍繞綠色農(nóng)業(yè)的理念，以環(huán)境中分離獲得的友好型真菌為材料，達(dá)到對(duì)石斛幼苗移栽和生長的促進(jìn)作用，并在大規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)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(chǎn)上的真正應(yīng)用。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)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(yīng)用研究，為今后相關(guān)研究的開展準(zhǔn)備了大量素材，并首次實(shí)現(xiàn)石斛菌根真菌研究成果真正轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)，為大規(guī)模推廣應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù)，所帶來的經(jīng)濟(jì)利益必將十分可觀。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本研究以石斛屬植物為研究對(duì)象，通過形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定對(duì)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(jìn)行了多樣性研究。鑒于大量菌根真菌不產(chǎn)孢而無法進(jìn)行傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)鑒定的現(xiàn)實(shí)，本研究采用分子生物學(xué)手段來對(duì)其進(jìn)行鑒定。根據(jù)菌落培養(yǎng)和顯微觀察特征，將菌株劃分為35個(gè)形態(tài)型，從中選取348個(gè)代表菌株進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定。對(duì)348株菌根真菌的ITS片段進(jìn)行分析，除20株屬于未知真菌外，其余328株分別屬于22個(gè)屬。鑒于當(dāng)前石斛菌根真菌應(yīng)用研究的對(duì)象都是無菌苗，研究成果尚處于實(shí)驗(yàn)室的初級(jí)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(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所分離的真菌F48和F65均能與金釵石斛形成菌根結(jié)構(gòu)，提高石斛幼苗移栽成活率，促進(jìn)石斛植物的生長及藥效成分的積累。在此基礎(chǔ)上，本項(xiàng)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(huán)境中獲得的友好型菌根真菌在石斛人工栽培上的應(yīng)用提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。
獲獎(jiǎng)情況
- 1.浙江省第十二屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng). 2.作品在“杭州網(wǎng)”和“搜狐滾動(dòng)”上刊登與報(bào)道. 3.吳劍丙，朱江敏，白堅(jiān)，張克銘，李玉婷，王慧中. 野生蘭科植物菌根內(nèi)生真菌分離及鑒定[J]. 杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，10（3）：40-44. 4.朱江敏，趙英梅，白堅(jiān)，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(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2010,10(4):342-346. 5.論文《石斛內(nèi)生真菌毛殼菌生防機(jī)制研究進(jìn)展》已被浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)接收.
鑒定結(jié)果
- 同意申報(bào)
參考文獻(xiàn)
- 1.曹斌，廖月葵，何開家，等. 廣西人工栽培鐵皮石斛內(nèi)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(yǎng)過程中的相互作用. 植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2009, 33（3）：433-441. 3.楊友聯(lián)，劉作易，朱國勝，等. 獨(dú)蒜蘭菌根真菌對(duì)環(huán)草石斛生長的影響. 種子，2008，27（1）：34-37. 4.楊友聯(lián)，劉作易. 蘭科菌根真菌在蘭科植物生長發(fā)育中的作用與應(yīng)用. 種子，2005,24（5）：55-58.
同類課題研究水平概述
- 目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)蘭科菌根已進(jìn)行了廣泛的研究，研究主要圍繞兩個(gè)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(xiàn)象，是植物在長期的生存演化過程中與真菌共同進(jìn)化的結(jié)果。Warcup發(fā)現(xiàn)7種白腐菌可促進(jìn)蔓生蘭種子萌發(fā)，包括彩絨革蓋菌（Coriolus versicolor）和兩種層孔菌。國內(nèi)的分離工作開展相對(duì)較晚，多集中于具經(jīng)濟(jì)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(fā)上，對(duì)于我國重要觀賞花卉的蘭屬植物關(guān)注不夠，分離到的內(nèi)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(jīng)鑒定為鐮刀屬（Fusarium）菌株；周玉杰等從華石斛中分離到5株內(nèi)生真菌，并發(fā)現(xiàn)其中3株對(duì)組培苗的生長和光合性能有明顯的促進(jìn)作用。（2）對(duì)蘭科菌根生態(tài)作用的研究。蘭科菌根的形成可分為兩種情況：一是對(duì)蘭科植物種子的侵染，二是對(duì)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(xì)胞壁，侵入根細(xì)胞腔內(nèi)生長。蘭科植物塊莖，越冬后發(fā)出的新根經(jīng)歷相同的過程，受到真菌侵染形成菌根。陳玲發(fā)現(xiàn)兩種內(nèi)生真菌對(duì)環(huán)草石斛幼苗生物量、光合速率和蛋白質(zhì)含量有顯著提高，并在短時(shí)間內(nèi)迅速提高環(huán)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(duì)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(kuò)大了蘭科植物根的吸收面積，有利于吸收更多的無機(jī)養(yǎng)分和水分，改善了蘭科植物的根際環(huán)境。同時(shí)蘭科植物通過進(jìn)行光合作用，生產(chǎn)有機(jī)養(yǎng)分，兩者互惠互利。宋經(jīng)元等發(fā)現(xiàn)真菌誘導(dǎo)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(yōu)勢菌群并釋放出拮抗物質(zhì)，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(xiǎn)，間接提高幼苗的成活率，促進(jìn)植株的生長發(fā)育。 總之，目前國內(nèi)外關(guān)于蘭科菌根真菌的研究發(fā)現(xiàn)蘭科植物菌根中存在內(nèi)生真菌，對(duì)種子萌發(fā)、生物量增加等方面有促進(jìn)作用，并可能間接提高植株抗病害能力。但是，尚未對(duì)我國各地蘭科石斛屬石斛內(nèi)生真菌資源進(jìn)行系統(tǒng)整理和統(tǒng)計(jì)。在菌根真菌的作用機(jī)制研究上，雖然對(duì)其作用機(jī)理有所了解，并在實(shí)驗(yàn)室無菌苗上實(shí)現(xiàn)了促生作用，但該技術(shù)還只停留在實(shí)驗(yàn)室階段，尚未完成生產(chǎn)上的真正應(yīng)用。
