摘要:盤菌是指子實體呈盤狀的一類非地衣型真菌。該類真菌生境廣泛、種類多樣,并具有多種生態類型。廣西崇左地區是桂西南喀斯特的典型代表區域,蘊藏著豐富的生物多樣性資源,然而對該地區的盤菌資源多樣性現狀缺乏研究。本研究選取桂西南喀斯特地區的崇左白頭葉猴保護區、弄崗保護區和青龍山保護區為研究區域(以下簡稱 “區內”),對區內盤菌資源進行調查研究,共采集盤菌標本 523 份,基于形態學與分子生物學方法鑒定盤菌 34 種,隸屬于 8 科 15 屬。
3 個保護區盤菌的香農多樣性指數與辛普森多樣性指數均表現為弄崗保護區 > 白頭葉猴保護區 > 青龍山保護區;而白頭葉猴保護區的均勻度指數為最高,Margalef 豐富度指數從高到低依次為弄崗保護區 > 青龍山保護區 > 白頭葉猴保護區。采用平板對峙培養法與發酵液粗提物篩選具有生防潛力菌株。結果表明,以 6 種病原真菌為對象,從已獲得的盤菌菌株中篩選出 3 株拮抗菌,其中,黃小布洛克薩盤菌 Bloxamia discedens 菌株 S0161 對新暗色柱節孢菌 Neoscytalidium dimidiatum 的抑制作用最強,抑菌率為 88.8%;而佩魯尼軟盤菌 Mollisia peruni 菌株 QLD011 和 QLD012 對凸出枝葡霉 Cladobotryum protrusum 的抑制效果明顯。發酵液乙酸乙酯萃取物的抑菌特性檢測結果發現,S0161 抑菌效果顯著,QLD012 次之,而 QLD011 抑菌效果不明顯。本研究結果豐富了我國盤菌物種資源庫,并為盤菌資源開發利用以及生防菌篩選提供理論基礎。
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引言
盤菌是指一類子實體似盤狀的非地衣型真菌,隸屬于子囊菌門中的地舌菌綱、錘舌菌綱(不包括白粉菌目)、無絲盤菌綱、圓盤菌綱、盤菌綱以及座囊菌綱中具有肉質盤狀子實體的 2 個屬(莊文穎等 2018)。該類群真菌中的大多數種類營腐生生活,分解植物殘體,在生態系統的物質和能量循環中發揮著重要作用;有些種類營寄生生活,是經濟作物的病原真菌,少數種類則與植物形成共生關系(魏玉蓮和戴玉成 2004;Grelet et al. 2010;Fehrer et al. 2019)。盤菌在自然界分布廣泛,種類繁多,特別是在森林生態系統,如各類自然保護區中具有豐富的物種多樣性,有待于挖掘和深入研究。
我國對盤菌的分類研究始于 20 世紀 60、70 年代,鄧叔群(1963)和戴芳瀾(1979)兩位菌物學家出版專著《中國的真菌》和《中國真菌總匯》,共記載我國盤菌 300 多種。80 年代后,學者們對盤菌的研究關注于專科、專屬分類學,劉波、曹晉忠、徐阿生等先后報道馬鞍菌屬 Helvella 新種與新記錄種(劉波等 1985;劉波和曹晉忠 1988;曹晉忠等 1990;徐阿生 2002);同時,Cao et al.(1990,1992)和 Zhuang(2006)對側盤菌屬 Otidea、羊肚菌 Morchella esculenta 進行了研究;莊文穎等學者對我國盤菌作了系統研究,特別是火絲菌科 Pyronemataceae(Zhuang 2009,2010,2013)、肉杯菌科 Sarcoscyphaceae(Zhuang 1992;Wang & Zhuang 1995;Wang 1997;Wang 2001)以及肉盤菌科 Sarcosomataceae(Zhuang & Wang 1998),并對一些屬和種的分類地位進行修訂(莊文穎 2004);近年來,許多盤菌物種被相繼發現,豐富了我國盤菌物種資源庫(Lu et al. 2023;Wang et al. 2023;Chen & Bau 2025)。
研究證實,盤菌雖然個體較小,但是不少盤菌在抗菌、抗癌等方面都表現出良好的潛質,最為典型的是粒毛盤菌屬 Lachnum 部分種的多糖具有優質抗氧化、抗炎以及抑制丙二醛生成等生理活性功能,在藥物、食品領域具有較高的應用前景(宋世玉等 2012;Ye et al. 2012),并能在深層培養條件下產生具有殺線蟲和抗微生物活性的物質(莊文穎等 2018)。廣西崇左地區屬于北熱帶喀斯特區域范疇,是中國西南地區喀斯特地貌較為典型地區之一。崇左被定為國家森林城市,據第九次全國森林資源調查結果統計,崇左的森林覆蓋率高達 54.9%,遠超全國 22.7% 的森林覆蓋率,如此良好的森林生態系統孕育了豐富的真菌資源。以往針對廣西地區大型真菌調查研究較多,但有關廣西地區盤菌資源多樣性調查研究尚欠缺,目前廣西已報道的盤菌有 13 科 48 屬 99 種,高于其他地區(莊文穎等 2018),但目前還未見針對廣西崇左地區盤菌多樣性的研究報道。因此,開展該地區盤菌資源的物種多樣性研究至關重要;同時,挖掘已鑒定盤菌菌株對病原真菌的拮抗活性,為篩選生防菌株以及研究盤菌資源的開發利用提供研究基礎。
1 材料與方法
1.1 研究材料
本研究所用材料分別來自白頭葉猴國家級自然保護區(107°16′53″E–107°59′46″E、22°10′43″N–22°36′55″N)、弄崗國家級自然保護區(106°42′28″E–107°04′54″E,22°13′56″N–22°39′09″N)、青龍山自治區級自然保護區(106°33′25″E–106°52′29″E、22°22′37″N–22°36′26″N),以下簡稱 “白頭葉猴保護區”“弄崗保護區”“青龍山保護區”。共采集標本 523 份。將采集的盤菌子實體進行組織分離,所有標本帶回實驗室后進行冷凍殺蟲、烘干并保存至廣西大學真菌標本室。
1.2 標本采集、菌株分離采用踏查法
分別在 3 個自然保護區內采集盤菌子實體,采集基物主要為地上或懸掛枯枝、樹葉、腐木以及土表,記錄時間、地理位置、生長基物、子囊盤大小以及顏色等,借助數碼相機拍攝生境圖片和新鮮標本照片,并進行標本編號;將新鮮子囊盤采用 “孢子彈射法” 獲取菌株(Zhang et al. 2016)。
1.3 形態學鑒定
分別利用 Nikon SMZ745T 體視顯微鏡 [尼康精機(上海)有限公司] 與 Nikon ECLIPSE 80i 顯微鏡(尼康公司)對子囊盤的宏觀和微觀結構進行觀察并記錄。主要觀察子囊孢子、子囊、側絲等結構特征,并采用 spot 32 程序 v4.0.8 隨機測量以上結構大小,每個結構觀測 20 個重復。
1.4 分子生物學鑒定
采用 OMEGA HP Fungal DNA 試劑盒提取子實體或無性型菌株 DNA,分別使用引物 ITS1/ITS4 或 LR0R/LR5(Vilgalys & Hester 1990;White et al. 1990;Rehner & Buckley 2005),擴增 ITS 或 LSU 基因,將陽性 PCR 產物經過 1% 瓊脂糖凝膠電泳檢驗后,選擇單一條帶且亮度足夠的產物,將其送至北京六合華大基因科技有限公司進行測序。
獲得的序列經過 CExpress 軟件進行剪切,在 NCBI 中通過 BLAST 進行序列比對,并結合標本宏觀與微觀結構特征進行物種鑒定。13141.5 α 多樣性指數分析通過計算 α 多樣性指數(朱艷等 2024)分析 3 個自然保護區盤菌物種多樣性,包括以下 4 個指數:Simpson 指數(DSW):(D=1-sum P_{i}^{2})Shannon-winer 指數:(H'=-sum P_{i} ln P_{i})Margalef 豐富度指數:(R=(S-1) / ln (N))Pielou 的均勻度指數:(E=frac{H'}{ln S})公式中,S 表示種 i 所在保護區的物種總數,N 表示保護區內盤菌的總個數,(P_i)表示種 i 的個體數與總個體數之比。
采用 “十字交叉法” 在 6 種病原菌的菌餅周圍接種培養好的盤菌菌株,以不接種盤菌為對照組,將培養皿置于 28℃暗培養,觀察是否有抑菌圈,并在對照組長滿培養皿后測定抑菌率,每組試驗設置 3 個重復。抑菌率(%)=(對照組菌落直徑–處理組菌落直徑)/ 對照組菌落直徑 ×100%。采用 “插片法” 培養生防菌與病原菌菌株,待病原菌不再生長或剛好接近生防菌時,制作玻片標本觀察病原菌菌絲變化情況,以正常生長的病原菌菌絲為對照組。231.6.3 生防菌發酵液粗提物抑菌特性測定
將篩選的已活化菌株接種至 PDB 培養基中,在 25℃下通氣振蕩培養 21d 后用乙酸乙酯(1:1 體積比)萃取 3 次,旋轉蒸發儀濃縮至油狀,甲醇溶解后用 0.22μm 過濾器過濾,保存于 4℃待用。取原液稀釋成 2、5、10、20 倍的溶液,吸取 100μL 各梯度溶液涂布于 PDA 平板,對照組吸取 100μL 甲醇,將 6mm 的活化病原真菌菌餅接種于培養平板中央,于 28℃暗培養,每個處理重復 3 次。當對照組的病原真菌長滿平板后,使用十字交叉法測量病原真菌菌落直徑,拍照記錄,并計算抑菌率。抑菌率(%)=(對照病原真菌菌落直徑–處理病原真菌菌落直徑)/ 對照病原真菌菌落直徑 ×100%。
采用 GraphPad Prism 10 對實驗數據進行作圖,采用 Excel 和 SPSS 20 軟件對試驗數據進行統計分析,LSD 法檢驗差異顯著性,顯著水平設置為(P=0.05)。
2 結果與分析
2.1 桂西南地區盤菌物種多樣性及組成
本研究共采集盤菌標本 523 份,對其中部分標本進行子囊盤宏觀與微觀結構研究,采用形態學結合分子生物學方法共鑒定 34 個種,隸屬于 3 綱 8 科 15 屬,包括布洛克薩盤菌科 Bloxamiaceae 1 種,柔膜菌科 Helotiaceae 3 種,粒毛盤菌科 Lachnaceae 3 種,軟盤菌科 Mollisiaceae 1 種,圓盤菌科 Orbiliaceae 17 種,Pezizellaceae 科 1 種,火絲菌科 6 種,肉杯盤菌科 2 種。按照自然保護區統計,白頭葉猴保護區 10 種,隸屬 5 科 6 屬;弄崗保護區 24 種,隸屬 7 科 12 屬;青龍山保護區 17 種,隸屬 8 科 9 屬。按科統計,圓盤菌科物種數最多為 17 種,火絲菌科和粒毛盤菌科次之,分別有 6 種、3 種,軟盤菌科最少,僅有 1 種。
2.2 盤菌 α 多樣性指數分析
3 個保護區的盤菌群落香農多樣性指數 H′從高到低順序為:弄崗保護區 > 白頭葉猴保護區 > 青龍山保護區。弄崗保護區洼地以近熟林和成熟林為主,林內環境穩定,有利于各類盤菌生長,H′指數高;青龍山保護區分布于農林交錯區,洼地以灌木林和喬木林幼林為主,邊緣效應明顯,物種豐富度較高,但分布不均勻,H′指數低;白頭葉猴保護區洼地林分以中齡林和幼林為主,雖然物種豐富度低,但分布更為均勻,H′指數較高。辛普森多樣性指數 D 衡量物種多樣性,3 個保護區的 D 指數從高到低順序為:弄崗保護區 > 白頭葉猴保護區 > 青龍山保護區,表明弄崗保護區的盤菌物種多樣性高,而青龍山保護區的盤菌物種多樣性較低;E 指數表示物種的分布均勻度,其數值越高則說明群落內物種分布越均勻,在 3 個保護區中,白頭葉猴保護區的盤菌物種分布最均勻,表明白頭葉猴保護區內盤菌物種較單一;R 指數可評估群落的豐富程度,其數值越高表明物種越豐富,3 個保護區的物種豐富度從高到低排序為:弄崗保護區 > 青龍山保護區 > 白頭葉猴保護區,由此可見,弄崗保護區盤菌物種多樣性最豐富。
2.3 拮抗病原真菌活性菌株篩選
從已分離菌株中選取 21 株與哈茨木霉 Trichoderma harzianum 進行平板對峙培養,初步篩選出 3 株具有較強拮抗活性的菌株,分別為 Bloxamia discedens S0161、Mollisia peruni QLD011 和 QLD012;將 3 株菌株分別再與哈茨木霉進行對峙培養,計算 B. discedens S0161、M. peruni QLD012 和 QLD011 對哈茨木霉抑制率分別為 73.81%、53.64% 和 3.91%。
2.4 盤菌對 6 種病原真菌的抑菌活性比較
B. discedens S0161 與病原真菌對峙培養時,病原真菌菌絲生長和產孢性能均受到抑制,形成明顯的抑菌圈,其中對新暗色柱節孢菌 Neoscytalidium dimidiatum 的抑制作用最為顯著,抑制率高達 88.8%,對立枯絲核菌 Rhizoctonia solani 的抑制率達 67.02%;B. discedens S0161 對 3 種木霉均有明顯的抑制作用,其中對糙皮側耳木霉 Trichoderma pleuroticola 的抑制作用最強,為 83.48%。3233M. peruni QLD011 與病原菌對峙培養時,M. peruni QLD011 對凸出枝葡霉 Cladobotryum protrusum、新暗色柱節孢菌和立枯絲核菌有較好抑制作用,尤其是對凸出枝葡霉的抑制效果最好,抑制率達到 84.9%,對新暗色柱節孢菌的抑制率為 77.83%,對立枯絲核菌的抑菌率為 57.53%,但對 3 種木霉的抑制效果不顯著。M. peruni QLD012 對 6 種病原真菌均有較好的抑制效果,完全抑制凸出枝葡霉和立枯絲核菌生長,即抑制率為 100%,對新暗色柱節孢菌的抑制率為 62.32%,對 3 種食用菌病原木霉的抑制率也均達到 50% 以上。
綜上所述,B. discedens S0161 和 M. peruni QLD012 對供試的 6 種病原真菌的抑制率均超 50%,有較好的生防作用,具較好的生防廣譜性。352.5 菌株發酵液對 6 個病原菌拮抗活性比較為進一步比較分析 3 個菌株對 6 種供試病原菌的生防潛力,取培養 3 個菌株的發酵液,并稀釋至不同倍數(2、5、10、20 倍),吸取 100μL 稀釋液進行平板涂布,接種病原真菌,以甲醇為對照,待對照組長滿平板后測定菌落直徑。36結果表明,Bloxamia discedens S0161 的發酵液粗提物對 6 種病原真菌菌絲生長均有一定的抑制效果,且粗提物的濃度越高,抑制效果越好。當粗提物稀釋 2 倍時,6 種病原真菌均未生長,抑菌率均為 100%;當粗提物稀釋 5 倍時,只有綠木霉的抑菌率下調,其他均為 100%;當粗提物稀釋到 10 倍時,哈茨木霉、綠木霉的抑制率已低于 50%,對其他病原真菌的抑制率仍大于 50%;當粗提物稀釋至 20 倍時,所有病原真菌的抑制率均低于 50%,尤其是對糙皮側耳木霉幾乎沒有抑制作用。
Mollisia peruni QLD011 的發酵液粗提物對 6 種病原真菌菌絲的生長無顯著抑制作用。當粗提物的濃度為 1/2 時,病原真菌菌絲仍生長良好。總的來看,粗提物對病原真菌的抑制作用表現為粗提物濃度越高,抑制作用越明顯,且 M. peruni QLD011 對凸出枝葡霉和新暗色柱節孢菌抑制效果較強,而對其他病原真菌的抑制作用微弱,這與菌株拮抗病原真菌能力的測定結果一致。
M. peruni QLD012 的發酵液粗提物對 6 種病原真菌菌絲的生長有一定的抑制作用。當粗提物稀釋到 1/20 時,對立枯絲核菌、凸出枝葡霉的抑制率仍高于 50%,說明 M. peruni QLD012 對立枯絲核菌、凸出枝葡霉的生防效果較好。
3 討論
3.1 桂西南地區盤菌物種多樣性
本研究對桂西南地區盤菌資源進行系統調查,摸清該區域盤菌資源的多樣性現狀,通過比較 3 個自然保護區盤菌資源多樣性,發現圓盤菌科為這 3 個保護區的優勢科。目前,廣西已發現圓盤菌科真菌共 60 種(歐小云 2023),而本研究僅鑒定圓盤菌科真菌 17 種,其中荊豆晶圓盤菌 Hyalorbilia ulicicola 和 Orbilia nemaspora 此前未在廣西發現報道。Ou et al.(2022)在廣西發現并報道了南寧圓盤菌 Orbilia nanningensis,作者在對弄崗自然保護區進行資源調查中亦發現了該種,對該種的分布區域進行了補充。在本研究中,已鑒定來自白頭葉猴保護區的物種僅有 10 個,但該保護區中仍有較多標本待鑒定至種,下一步研究應加大對白頭葉猴保護區盤菌資源物種的鑒定力度。
廣西崇左地區是中國西南地區喀斯特地貌的典型區域之一,具有穩定且多樣的生態環境。該地區雨量充沛、熱量較高,孕育了豐富的真菌資源(牟光福和圖力古爾 2023)。此前在該區域開展的真菌資源研究主要集中在大型真菌上(Yuan & Dai 2012;胡永強等 2024;黃海思等 2024;Qin et al. 2024;Zhao et al. 2024;Li et al. 2025),缺乏對盤菌資源多樣性的系統研究。本研究針對桂西南地區的 3 個代表性自然保護區,初步了解該區域盤菌的物種多樣性現狀。通過分析物種多樣性指數,發現其多樣性與保護區的生態修復程度具有一定相關性。弄崗自然保護區物種多樣性最高,顯示其生態修復程度較高,這得益于其長期封山育林和綜合治理的生態修復舉措,為盤菌提供適宜的生長環境,因此該區域盤菌物種組成更加復雜,多樣性最豐富;相比之下,青龍山由于進行生態修復時間較短,主要以低幼林為主,因此,盤菌物種多樣性最低。從物種的均勻度指數來看,白頭葉猴保護區為最高,表明該區域物種分布較均勻。
3.2 盤菌對病原真菌拮抗活性
本研究選取 4 株食用菌常見病原菌(糙皮側耳木霉 Trichoderma pleuroticola、綠木霉 Trichoderma virens、哈茨木霉 Trichoderma harzianum 和凸出枝葡霉 Cladobotryum protrusum)及 2 株植物病原真菌(新暗色柱節孢菌和立枯絲核菌)作為研究對象,從 21 株盤菌菌株中篩選出 3 株對上述病原真菌具有抑制作用的菌株。結果顯示,B. discedens S0161 對 6 種病原真菌顯示出強烈的抑菌效果,其中對新暗色柱節孢菌的效果最為顯著,達到 88.79%。盡管 M. peruni QLD011 與 M. peruni QLD012 屬于同一種,但它們對病原真菌的抑制效果存在差異。在廣譜性拮抗性測定試驗中,兩菌株均對凸出枝葡霉有顯著的抑制效果,抑菌率分別為 84.90% 和 100%;對綠木霉和立枯絲核菌的抑菌效果則差別較大,M. peruni QLD011 對綠木霉的抑菌率僅有 1.06%,而 M. peruni QLD012 為 53.64%;M. peruni QLD011 對立枯絲核菌的抑菌率為 57.53%,而 M. peruni QLD012 則高達 100%,表明同一物種不同菌株的生防效果存在差異。這種差異可能是二者的生長速度差異,或者產生抑制物質的時間有差異,導致即使在同一條件下進行試驗,抑制效果也存在差異。B. discedens S0161 的萃取物濃度越高,對病原真菌抑制效果越顯著,尤其是對新暗色柱節孢菌和凸出枝葡霉的抑制效果最強。M. peruni QLD011 和 M. peruni QLD012 的萃取物對凸出枝葡霉的抑制效果最強,但對其他 5 種真菌抑制效果較差;試驗證實,6 種化學藥劑(代森錳鋅、甲基代森鋅、代森鋅、頭孢菌素、百菌清和咪鮮胺錳)對哈茨木霉病原菌菌絲生長的平均抑菌率分別為 19.40%、39.29%、43.93%、49.44%、76.87% 和 93.40%(Altaf et al. 2022)。本研究中,B. discedens S0161 和 M. peruni QLD012 對哈茨木霉菌絲生長的平均抑制率分別為 73.81% 和 53.64%,比代森錳鋅、甲基代森鋅、代森鋅和頭孢菌素的抑制效果更好。
3.3 盤菌物種多樣性及資源開發利用
盤菌作為一類可再生的生物資源,其物種多樣性研究是資源利用開發的基礎。已有大量研究證實,粒毛盤菌屬的物種能夠產生具有抗氧化和微生物抑制活性的色素和多糖(Hosoya 2021);此外,圓盤菌科真菌中部分物種具有捕食線蟲的能力,表現出良好的生物防治效果(Scholler et al. 1999)。然而,目前針對盤菌的研究仍主要集中于分類學與分子系統學方面,而關于其拮抗病原菌活性方面報道較少。本研究發現 Mollisia peruni 對病原真菌具有較強的拮抗作用。同時,該家族的菌株所產生的次級代謝產物具有生物防治潛力,如 Mollisia 產生的軟木素 Mollisin 不僅具有抗真菌活性,還能有效抑制針葉類樹木的腐朽真菌,并且對成鼠成纖維細胞和人白血病細胞展現出較強的抗增殖活性(Winter & Wiebe 2015)。本研究表明,菌株 M. peruni QLD012 也對病原真菌具有一定的拮抗作用,這可能是因為該菌株也能產生軟木素。因此,后續研究需要進一步深入探索這一領域。
黃海思;邵元元;歐小云;韋秋路;劉斌,廣西大學農學院應用微生物研究所/食用菌研究所;南寧師范大學;廣西科學院/廣西海洋科學院,202506