龙胆内生真菌对其宿主的作用及其物质基础的研究

In the production practice of gentiana GAP base, we found that annual or biennial gentiana had lower biomass while triennial was with heavy diseases. Applying fertilizers and pesticides will lead to excessive pesticide residues in gentiana. Developing endophytic fungi resources in gentiana will provid a "green", effective way to acquire high yield and good quality, and make biological control of diseases come true. Therefore, based on previous pot research, the project team will screen one or two kinds of endophytic fungi in gentiana to culture with annual, biennial or triennial gentiana. "Crossing" growth year and “split-root” inoculation method will be used. Under field conditions and based the system of gentiana-endophytic fungi, we will study on the difference of growth, physiology and metabolism of gentiana between inoculation and non inoculation, and between application of different extract group of endophytic fungal mycelia and application of fermentation solution group. The effects of endophytic fungus on gentiana (promoting, metabolism, disease resistance) will be summarized. Analytic techniques of GC-MS, HPLC-MS will be used for the analysis of endophytic fungi fermentation broth and mycelium extract group to reveal the material basis of endophytic fungi affecting on its natural host. The study will provide scientific basis for the sustainable development of gentiana GAP production base, as well as new ideas and reference model for studies on the interaction between plant and endophytic fungi.

在药用植物龙胆GAP基地的生产实践中发现，一、二年生龙胆生物量过低，不适于采收，而三年生龙胆病害发生严重，施用化肥与农药又导致中药龙胆中农残超标。开发龙胆内生真菌资源有望为龙胆的优质高产、生物防治病害提供“绿色”、有效途径。因此，本项目组在前期室外盆栽研究基础上，拟将龙胆中内生真菌采用“交叉”生长年份接种的方法及“分根法”，接种一种或同时接种两种于不同生长年份的龙胆根部，基于田间条件、龙胆-内生真菌体系进行研究，提取接种与未接种内生真菌的龙胆生长、生理及次生代谢信息，与龙胆施用内生真菌发酵液及菌丝体不同提取物组分群的响应信息进行匹配关联，研究内生真菌对龙胆的作用（促生、增效、抗病等），并结合色谱-质谱分析技术对龙胆内生真菌发酵液及菌丝体提取物组分群的分析结果，揭示龙胆内生真菌对其宿主的作用物质基础，为龙胆GAP基地的可持续发展提供科学依据，为植物-内生菌互作研究提供新的研究思路和参考模式。

在药用植物龙胆GAP基地的生产实践中发现，一、二年生龙胆生物量过低，不适于采收，而三年生龙胆病害发生严重，施用化肥与农药又导致中药龙胆中农残超标。开发龙胆内生真菌资源有望为龙胆的优质高产、生物防治病害提供“绿色”、有效途径。本项目从药用植物龙胆根部分离得到112株内生真菌，鉴定分属于18个属，41个种。分析掌握了不同年生、不同月份龙胆根部内生真菌的分布规律。在盆栽实验基础上筛选出五株不同年生、不同月份龙胆内生真菌，基于田间实验条件及龙胆-内生真菌体系，采用“交叉”生长年份接种法及“分根法”，研究了龙胆内生真菌单独使用及联合应用对龙胆生长及抗病的作用。结果表明，两株木霉属真菌、两株炭疽菌属真菌单独使用能够促进龙胆多糖的积累，而联合应用则能促进龙胆苦苷含量的提高。一株炭疽菌表现出显著降低龙胆病情指数的作用，两株木霉属单独应用并未表现出明显的抗病性而联合应用则抗病作用显著。龙胆内生真菌能够通过产生促生物质、调节土壤环境因子起到促生作用；能够通过调节龙胆防御酶活性、抗性蛋白的表达、分泌次生代谢物降低龙胆病情指数。通过色谱、光谱、核磁及色谱-光谱联用分析技术，确定了两株木霉属内生真菌可以产生与其宿主相同的代谢物，从代谢物中分离鉴定获得了6-n-pentyl-2H-pyran-2-one，3-甲基-5-羟基-2-戊烯酸，5-hydroxy-2-hydroxymethyl-4H -pyran-4-one内生真菌代谢产物。本项目基于田间试验、实际的内生微生物-植物系统，分离鉴定龙胆的内生真菌，研究内生真菌对其宿主龙胆的作用，为开发内生真菌资源奠定研究基础，也为植物-内生菌互作研究提供新的研究思路和参考模式。