根际土壤理化性质和内生真菌与附子生物碱积累关系研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wyb112
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植物内生真菌不仅能促进宿主植物提高环境适应性,而且能够产生一些与寄主植物相似或相同的次生代谢物质,是植物微生态系统的重要组成部分。此外,土壤理化性质也能影响植物内生真菌的群落结构和植物次生代谢物质的积累。附子为毛茛科乌头属植物乌头(Aconitum carmichaeli Debx.)的子根,是我国传统的大宗药材,生产中习惯于将药用植物称呼为“附子”。附子主要有效成分为生物碱,但哪些环境影响附子生物碱的积累尚不清楚。目前附子在四川江油、陕西汉中和云南大理等地大量种植,但各地田间管理方式相差较大,生产出的附子生物碱含量也相差很大。揭示附子根际土壤理化性质和内生菌群落结构对附子生物碱的影响机制,对于附子生物碱合成机制的阐明和附子科学施肥方案的研发具有重要的指导意义。基于此,本研究以全国26个产地附子为对象,采用UPLC-Q-TOF/MS技术分析附子中多种生物碱的含量,采用Miseq高通量测序技术测定附子内生真菌群落结构,并分析土壤理化性质和内生真菌与附子生物碱含量的关系,以期为附子生物碱积累机制的揭示和科学种植方案的制订提供支持。主要研究结果如下:(1)附子生物碱含量测定。采用UPLC-Q-TOF/MS技术,结合附子数据库,从26个产地附子中共鉴定出含量较高的生物碱38个。利用TOF-MS,结合热图对26个产地中的38种生物碱进行相对定量分析。结果表明,《中国药典》2020版规定的3种生物碱(苯甲酰次乌头原碱、苯甲酰新乌头原碱、苯甲酰乌头原碱)在道地产区四川绵阳与陕西汉中的附子中含量排名居中上。云南九河、山西夏县、云南祥云、陕西蓝田产地生物碱含量高于其他产地;四川青川、云南云龙、云南鲁甸、贵州毕节产地生物碱含量与其他产地相比较低。(2)附子内生真菌群落结构研究。不同产地附子的内生真菌物种组成结果显示,26个产地共鉴定出12个门、57个纲、149个目、363个科、904个属、1674个种。不同产地的附子内生真菌多样性和群落结构存在差异。其中链格孢属(Alternaria)、茎点霉属(Phoma)、顶头孢霉属(Acremonium)、枝孢菌属(Cladosporium)、Boeremia、镰刀菌属(Fusarium)、Lectera、Thelonectria、油壶菌属(Olpidium)、Titaea、Efibulobasidium、肠粘菌属(Ilyonectria)、刚毛藻属(Cadophora)、赤霉素菌(Gibberella)、被孢霉属(Mortierella)、介球菌属(Plectosphaerella)、Tetracladium、亚隔孢壳属(Didymella)、曲霉菌属(Aspergillus)、Oliveonia、新赤壳属(Neocoamospora)为优势菌群。对不同产地附子内生真菌进行聚类分析,共分为3类:云南沾益为一类;贵州施秉、陕西留坝、贵州毕节、云南昆明附子内生真菌丰度的相似度最高,聚为一类;陕西蓝田、河北安国、陕西城固、甘肃定西、河南南阳、云南九河、云南大兴、贵州幸福里、四川青川、陕西户县、湖北恩施附、云南隆阳、山西夏县、四川绵阳、云南沾益、云南维西、云南永宁、贵州施秉、陕西留坝、贵州毕节、云南昆明附子内生真菌丰度的相似度最高,聚为一类。(3)附子根际土壤理化性质研究。通过PB-10 pH计、Smart Chem 300全自动间断化学分析仪、PW2403型X-Ray荧光光谱仪、重铬酸钾容量法对不同产地附子土壤样品的理化性质进行测定分析,科学地反映了不同产地附子土壤pH值、铵态氮、硝态氮、磷酸盐、大量元素与微量元素、有机质含量的差异。结果表明,不同产地土壤pH、有机质含量、大量元素、微量元素存在差异。(4)附子内生真菌、土壤理化性质与附子生物碱的相关性。根际土壤Mn2+、Zn2+含量与内生真菌枝孢菌属(Cladosporium)、亚隔孢壳属(Didymella)、轮枝孢属(Verticillium)的丰度显著正相关(p<0.001)。Mg2+含量与宋果灵(songorine)、新乌头碱(mesaconitine)、乌头碱(aconitine)、北乌头碱(beiwutine)含量呈正相关(p<0.05),与其他生物碱含量相关性不具有显著差异。根际土壤pH与去甲猪毛菜碱(salsolinol)、lepenine、8-O-Cinnamoylneoline、多根乌头碱(karakoline)、森布星 A(senbusine A)、monoacetyltalatizamine 含量呈正相关(p<0.05),与其他生物碱相关性不显著。油壶菌属(Olpidium)、枝孢菌属(Cladosporium)、刚毛藻属(Cadophora)、链格孢属(Alternaria)、介球菌属(Plectosphaerella)、Efibulobasidium、Tricharina、亚隔孢壳属(Didymella)、Oliveonia、丝核菌属(Rhizoctonia)、Vishniacozyma与其他部分生物碱含量呈正相关(p<0.05)。
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