孑遗蕨类桫椤属植物内生真菌多样性与生态分布机制

Endophytic fungi were highly valuable for the basic theory of Mycology and the development of active material. The predecessor has procured plentiful and substantial progeny, but they basically circumfuse the endophytic fungi of the plant groups, such as gymnosperm, angiosperm and lichen, etc.. At present, endophytic fungi from ferns were rarely studied both in China and abroad. Alsophila were the only existing woody ferns and were representative ferns. All the Alsophila had been included in international protection list of endangered species. In order to clarify the influence of such factors as geographical environment, host species and organization nature on community composition and distribution of endophytic fungi from Alsophila, endophytic fungi from Alsophila were studied using both classic fungi classification method and molecular biology technology such as SSCP, DNA sequence analysis technology, DGGE, cloning library etc.. At the same time this study was to make clear the diversity of endophytic fungi, find out new species or new records, collect a lot of endophytic fungi resources for the development and utilization of biological active substance, discuss the distribution characteristics of potential pathogenic fungi and was to expect to provide the theory basis for prediction and control of diseases.

内生真菌在真菌学基础理论和活性物质开发利用方面具有重要研究价值。关于被子植物、裸子植物、苔藓、地衣等植物类群内生真菌的研究已经取得丰硕成果，但是目前关于蕨类植物内生真菌的研究还鲜有报道。桫椤属是现今仅存的木本蕨类植物，是孑遗植物中蕨类的代表，全部种类已经列入国际濒危物种保护名录。本项目以桫椤属植物作为研究对象，采用经典真菌分类方法并结合SSCP技术、DNA序列分析技术和DGGE、克隆文库等分子生物学技术，对我国桫椤属植物内生真菌分类学、多样性、系统学、生态分布规律等进行研究，旨在弄清桫椤属植物内生真菌的多样性，发现真菌新种或新记录种，并为生物活性物质的开发利用收集大量内生真菌资源；从机制上阐明地理环境、宿主种类、组织性质等因素对桫椤属植物内生真菌群落组成与分布的影响；探讨潜在致病菌在桫椤属植物组织中的分布特征，为病害预报、预防与防治提供理论基础，提升我国濒危的桫椤属植物保护水平。

内生真菌是指在生活史的某个阶段定植于植物组织内部而不引起明显病害症状的真菌类群。近30年来，尤其是Stierle et al.发现紫杉树的内生真菌可以产生抗癌物质紫杉醇之后，植物内生真菌已经成为真菌学家关注的重要研究领域。课题组从福建安溪采集桫椤样本，通过严格无菌操作分离组织内部的真菌资源。采用DNA序列分析等分子生物学技术并结合传统真菌分类方法，确定真菌培养物的分类地位，并对实验数据进行统计分析。桫椤生活组织中内生真菌定植率达到87.6%，而经过表面消毒的树下叶柄凋落物组织已经全部受到真菌侵染；分离到的291株内生真菌培养物被鉴定为64个分类单元，从表面消毒的叶柄凋落物中获得76株真菌分离物，被鉴定为32个分类单元，物种丰富度比生活的组织块更高，其中Nemania diffusa在生活组织和凋落物中均表现出明显的分布优势。根据Shannon指数，桫椤总体多样性指数达到3.53的较高水平，植株内蕴藏着丰富的内生真菌资源，表现出叶轴＞根部＞叶片＞叶柄＞茎皮的分布规律，而且凋落的叶柄中真菌分离物的多样性明显高于生活的叶柄组织。桫椤生活组织中内生真菌组成的相似性系数在0.2-0.38之间，组织间内生真菌组成的整体相似性处于较低水平，叶柄凋落物与叶柄生活组织中的真菌相似性系数仅达到0.25，却与叶片、叶轴组织中的真菌更相似。根据桫椤叶部组织中每种常见真菌的分布情况构建数据文库，通过SPSS19软件进行系统聚类分析，发现桫椤的叶片、叶轴和叶柄趋向于聚在不同分支内，表明桫椤植株中内生真菌分布受到组织性质的影响。根据桫椤内生真菌的物种累积曲线，可以推测桫椤样本的生活组织中81.49%的内生真菌已经被分离到，证明关于桫椤内生真菌多样性和群落组成的研究成果具有较高的代表性。在课题执行期间，对雁荡山等相关生境中的真菌资源进行考察，分离到19个疑似真菌新种与1个我国真菌新记录种。本项课题的研究成果，丰富了我国的真菌资源库，对于桫椤资源的保护、真菌资源的开发与利用都具有积极意义。