3討論與結(jié)論
籃狀菌屬真菌廣泛存在于土壤和空氣中,是重要的工業(yè)酶及色素生產(chǎn)菌,有的種類可應(yīng)用于植物病害的防控。Naraghi等研究表明,從番茄根際土壤分離到的黃色籃狀菌(T.flavus)在室內(nèi)和溫室條件下對引起番茄枯萎病的大麗輪枝孢(Verticillium dahliae)具有明顯的拮抗作用。本研究中所應(yīng)用的產(chǎn)紫籃狀菌Q2菌株是一株具有較大開發(fā)應(yīng)用潛力的生防菌株。前期的研究表明,菌株Q2能夠在平皿中抑制包括真菌和卵菌在內(nèi)的12種植物病原菌的生長和繁殖;在溫室條件下對苦瓜枯萎病、煙草黑脛病、煙草根黑腐病和馬鈴薯莖基腐病等土傳病害具有明顯的預(yù)防效果。本研究中,菌株Q2可通過破壞SG-15菌株細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)抑制其生長和繁殖,隨著菌株Q2接種量的增加,對SG-15生長的抑制程度增加。梁曉潔等研究發(fā)現(xiàn)木霉菌株TkonT1和TatrT3可通過破壞尖鐮孢菌菌絲體和消解細(xì)胞原生質(zhì)減輕尖鐮孢菌對油桐的危害。趙欣等研究發(fā)現(xiàn)解淀粉芽孢桿菌(B.a(chǎn)myloliquefaciens)HRH317菌株通過破壞串珠鐮孢菌(F.moniliforme)菌絲形態(tài)和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)抑制病原菌菌絲體的生長。
β-1,3-葡聚糖和幾丁質(zhì)是真菌細(xì)胞壁的重要結(jié)構(gòu)成分,參與了真菌細(xì)胞壁建成。尖鐮孢菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的完整性不僅在菌絲體生長中起著重要作用,而且還決定著其對植物的致病力。真菌菌絲尖端的β-1,3-葡聚糖和幾丁質(zhì)暴露在表面,易受到β-1,3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶的脅迫。許多生防微生物可通過產(chǎn)生β-1,3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶破壞病原真菌細(xì)胞壁的完整性從而抑制病原菌的生長和繁殖。Ueki等研究表明3株能夠產(chǎn)生β-1,3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶的拜氏梭菌(Clostridiumsp.)在共培養(yǎng)條件下可有效抑制尖鐮孢菌的生長繁殖。本研究發(fā)現(xiàn)菌株Q2與尖鐮孢菌SG-15菌株共培養(yǎng)中,菌株Q2可有效抑制菌株SG-15的孢子萌發(fā)和菌絲生長,且共培養(yǎng)體系的β-1,3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶活性顯著高于菌株Q2純培養(yǎng)體系。轉(zhuǎn)錄組結(jié)果表明,在尖鐮孢菌誘導(dǎo)下,產(chǎn)紫籃狀菌Q2菌株的TP1.g228、TP2.g877、TP1.g938、TP4.g281、TP4.g285、TP5.g130和TP5.g819等細(xì)胞壁降解酶合成相關(guān)基因的表達(dá)水平升高。通過以上結(jié)果,我們認(rèn)為產(chǎn)紫籃狀菌Q2菌株產(chǎn)生的β-1,3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶參與了菌株Q2對尖鐮孢菌孢子萌發(fā)和菌絲生長發(fā)育的抑制作用。
籃狀菌大多可產(chǎn)生黃色和紅色的無毒性色素,其主要成分為絲紅素類色素和紅曲紅色素。本研究發(fā)現(xiàn),在尖鐮孢菌誘導(dǎo)下,菌株Q2的物質(zhì)代謝和能量代謝更為活躍,與Ⅰ型聚酮合酶、非核糖體肽合成酶、β-內(nèi)酰胺和多萜等次級代謝產(chǎn)物相關(guān)的基因表達(dá)水平升高。其中以TP17.g126為核心的生物合成基因簇的基因轉(zhuǎn)錄水平極顯著上升,包括脂肪酸合成酶、轉(zhuǎn)錄激活因子、聚酮合酶、短鏈脫氫酶、單端孢酶烯3-O-乙酰轉(zhuǎn)移酶、FAD依賴性單加氧酶和FDA連接的氧化還原酶等,同源性分析表明,TP17.g126為核心的代謝產(chǎn)物簇與紅曲紅素(monascorubrin)生物合成基因簇的相關(guān)性較高。同時,我們觀察到,在菌株Q2與菌株SG-15共培養(yǎng)中,菌株Q2產(chǎn)生的紅色物質(zhì)增多,且在菌株SG-15菌絲和分生孢子中沉淀積累。但目前我們尚不清楚菌株Q2產(chǎn)生的紅色物質(zhì)是否對尖鐮孢菌具有抑制活性。
產(chǎn)紫籃狀菌Q2菌株對尖鐮孢菌生長的抑制作用是一個綜合的作用機制,本試驗明確了菌株Q2可通過產(chǎn)生β-1,3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶等細(xì)胞壁降解酶破壞尖鐮孢菌SG-15細(xì)胞壁的完整性,抑制其生長,但對菌株Q2抑制SG-15生長的其他機制尚不明確。下一步將對菌株Q2的聚酮合酶代謝簇的代謝產(chǎn)物及其功能做進一步分析,明確其對尖鐮孢菌生長的影響。