陳倩 梧晗怡 鄧娟 張小燕 劉俊林

摘 要：植物內生真菌是一個多樣性十分豐富的微生物類群，幾乎所有的植物都存在內生真菌。植物內生真菌在諸多方面有著重要的生物學作用，隨著研究領域的不斷拓寬和研究方法的不斷深入，植物內生真菌的研究也日益增多。本文總結植物內生真菌的部分作用及意義，為植物內生菌的相關研究提供參考。

關鍵詞：內生真菌;生物學作用;問題

內生真菌（fungal endophyte）是指能寄生在植物體內，且在其生長過程中不會使植物產生任何不良癥狀的一類真菌，也包括一些腐生菌、潛伏性病原真菌和菌根真菌。內生真菌存在于植物體，在生長過程中會與其宿主植物相互影響、共同進化，并逐漸穩(wěn)定了彼此之間的生態(tài)關系。對二者之間的關系目前主要有兩種觀點：互惠互利的共生關系和特殊的寄生關系。一方面，宿主植物可以為內生真菌生長提供營養(yǎng)物質，相應地內生真菌也能提高宿主植物對生物因素和非生物因素脅迫的適應性和抗性，其存在也有利于宿主植物的生長繁殖。另一方面，內生真菌和宿主植物是一種動態(tài)平衡的關系①，即一般情況下內生真菌的寄生不會導致植物病癥，但當植物處于某些不良狀態(tài)如衰老、脅迫環(huán)境時，內生真菌引起植物病害。鑒于此，兩者關系有待進一步研究。

內生真菌物種豐富、數(shù)量龐大，是很多活性物質的豐富來源。內生真菌的次生代謝物十分豐富，已有運用于植物生長發(fā)育、適應環(huán)境、病蟲害的防治、醫(yī)藥生產等方面的實例，與之相關的研究也越來越被重視，成為目前研究的熱點之一②。

1.植物內生真菌的廣泛性和生物多樣性

首株內生真菌是Vogl從黑麥草（Lolium temulentum L.）種子中分離出來的，開始了人類對內生真菌的研究歷史①。但之后的相關研究研究較少，直到近些年來才逐漸被人們關注。從生態(tài)學角度來說，內生真菌可廣泛存在于自然界的植物體內，尤其普遍存在于陸生和水生植物中，因此其分布廣泛，種類繁多。單在沉香Aquilaria subintegra樹脂部位就發(fā)現(xiàn)內生真菌33株，從新疆藥用植物紅景天根部織塊中也能分離19株內生真菌

③-④，不同植物分離出的內生真菌數(shù)量和類型也存在差異，少則十幾種，多則上百種，一定程度上體現(xiàn)了其生物多樣性。目前研究的關于微生態(tài)的植物涉及藻類、灌木和草本等多種類。內生真菌生長過程中主要的傳播形式有兩種，一種是通過自身的菌絲生長進入植物子房和胚珠，當植物成熟時，內生真菌便可以借助該植物種子進行傳播;另一種是其本身可以產生孢子，在外力條件如風力、雨水等作用下途徑傳播②。內生真菌的數(shù)量和種類跟宿主間本身有一定關系，忽略植物中分離出大數(shù)量內生真菌的情況，保守假設每種宿主體內能分離大約4、5種專一性內生真菌，以目前世界已知的植物數(shù)量2.5×105進行計算，估算內生真菌總數(shù)量將超過100萬種①。植物內生真菌的廣泛性和生物多樣性促進了植物內生真菌研究的發(fā)展。

2.植物內生真菌的生物學作用

2.1促進植物生長發(fā)育

內生真菌能促進宿主植物的生長發(fā)育，感染內生菌的植物較一般植物生長快速，其促生作用的產生原因之一是內生菌可產生IAA、赤霉素、細胞分裂素以及細胞激動素等植物生長激素促進植物生長。另一方面，內生菌可增進宿主植物對氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的吸收從而促進植物生長⑤。早已有研究表明黃花蒿、紅樹、蘭科藥用植物中能產生對植物生長發(fā)育有較好的促進作用的赤霉素（GA）、吲哚乙酸（IAA）、脫落酸（ABA）、玉米素、玉米核苷等物質⑥。近來也有研究發(fā)現(xiàn)尼瓦拉野生稻、紫花苜蓿中的內生菌能夠產生植物生長素，促進植物生長。內生真菌對宿主植物的促進作用可能會影響種子發(fā)芽、種子飽滿程度、幼苗存活率、分蘗生長情況、花序、有機物質量等多個方面。美國學者Clay研究黑麥草和高羊茅，發(fā)現(xiàn)內生真菌的感染使其發(fā)芽率提高10%左右，且種子飽滿顆粒所占比例也較普通植物有所提高;在之后對高羊茅草場的3年的觀察研究證明感染內生真菌植株的存活率比未感染植株高，且產生的分蘗、花序和植物的有機物質量與未感染植株相比有不同程度的提高⑦。N、P、K元素對植物的生長發(fā)育有著主要意義，內生菌可增強宿主植物對這幾種營養(yǎng)元素的吸收能力，同時，感染內生真菌的牧草、玉米、高粱、水稻等對氮、磷的攝取能力也有所提高。內生菌對病原菌有抑制作用，它們會與病原菌競爭營養(yǎng)物質和生存空間，也會產生拮抗病原菌的物質，這對植物的生長有間接促進的作用。

2.2增強植物的抗逆性

內生真菌也能增強植物的抗逆性，目前對于這一功能的研究也有許多深入和成果。內生真菌增強宿主植物抗逆性的表現(xiàn)主要在提高其宿主植物對干旱、洪水、貧瘠土壤、生物脅迫（如昆蟲和食草動物的覓食受到阻礙、抵抗病蟲害等）、重金屬的毒害等的抵抗能力。就禾草一種植物來說，現(xiàn)有的研究表明感染內生真菌的河草對干旱⑧、病蟲害具有更強抗性，更有研究表明感染內生真菌的植株的滲透調節(jié)能力也有提高，也有利于植物抗旱。也有研究發(fā)現(xiàn)內生真菌不僅可以提升高羊茅對逆性環(huán)境如洪水的抵抗能力，還能夠增強其在貧瘠土壤中吸收養(yǎng)分的能力。此外， 內生真菌也能增強植物對一些病原真菌和腐生真菌的抗性，保護宿主免受危害。賈彤等在研究白羊草時發(fā)現(xiàn)Epichlo屬內生真菌對Zn、Cu、Pb、Cd等重金屬有不同程度的耐受性。

2.3內生真菌的生物防治作用

有內生真菌寄生的植物能控制植物病害，主要有以下幾個原因：產生抗生素類物質、水解酶、生物堿，與病原菌競爭營養(yǎng)物質。在感染內生菌的植物中能產生抗生素類物質，能用于防植物病害。較常見的內生真菌產生的抗生素類型有酚類、羧酸類、醌類、丁酰內酯等⑨。水解酶中，幾丁質酶和葡聚糖酶等水解酶原理都是通過破壞真菌的細胞壁、降解其它致病因子如毒素等來提高植物抗真菌的能力，從而達到防病效果。此外，禾本科植物感染的內生真菌能產生多種生物堿如有機胺類物質、吡咯里西啶類物質、吲哚二萜衍生物類物質、麥角堿類物質等，這些生物堿對抗病原菌、線蟲等有明顯效果。張祖姣等發(fā)現(xiàn)抗姜青枯菌銀杏內生真菌的代謝產物具有較強的抑菌活性，表明內生真菌對病原菌存在對抗關系，對病原菌的正常生長有抑制作用。

2.4植物內生真菌與醫(yī)藥開發(fā)

內生真菌不僅有利于生物防治，還能產生一些有治療意義的物質，可用于人類疾病治療藥物的生產，具有很高的研究開發(fā)利用價值。紫杉醇就是一種常見且重要的抗腫瘤物質，它對治療卵巢癌、乳腺癌、子宮癌等多種惡性腫瘤有突出療效，目前已有實例證明能從短葉紅豆杉、云南紅豆杉、西藏紅豆杉、南方紅豆杉、喜馬拉雅紅豆杉、歐洲紅豆杉、落羽杉、榧樹等分離到相關內生真菌，內生真菌發(fā)酵能產生紫杉醇或者形成紫杉醇類似次生代謝產物。元超等在地衣內生真菌的次生代謝產物中發(fā)現(xiàn)了具有抗腫瘤活性的化合物，謝少朵等也在雷公藤內生真菌中發(fā)現(xiàn)具有抗菌抗腫瘤作用的物質。此外，長春新堿、鬼臼毒素類似物和毛殼甲素也是常見的抗腫瘤藥物。長春新堿最開始是從長春花中發(fā)現(xiàn)的，也是一種應用廣泛的抗腫瘤藥物，是治療何杰金氏病、惡性淋巴腫瘤等疾病的常用藥物。鬼臼毒素作為一類天然木質素，具有顯著的抗腫瘤活性，王婷等在桃兒七根內生真菌產物中發(fā)現(xiàn)鬼臼毒素類成分。

3.植物內生真菌研究的問題

植物內生真菌資源豐富，關于內生真菌及其代謝產物的研究取得了較豐碩的成果，但也存在不少問題。首先，從植物分離內生真菌的過程中諸多因素，不能保證將植物內的真菌全部分離出來。在分離前期也因為有的真菌長勢較好，覆蓋生長較慢的真菌，也會影響生長慢的真菌的分離，這就導致很多內生真菌不能被分離研究，如何有效地將植物的內生菌全部分離程序出來值得研究。其次，植物內生真菌所具有的生防作用在轉化為產品的過程中并沒有很好地效果，不能很好地產品化和推廣，因此，對于其生防作用的商業(yè)化應用有待一步研究。此外，利用植物內生真菌生產抗腫瘤等藥物也存在一定的限制，比如菌株產紫杉醇等物質能力不高，導致相關藥物成本高，如果單純只靠從植物內生真菌提取這類物質，毫無疑問相關產業(yè)只會止步不前，此時對于植物內生真菌產紫杉醇的機制包括內生真菌的生理特性、生長調節(jié)機制、紫杉醇合成機制等應有更深入的研究。

[注釋]

①郭順星.藥用植物內生真菌研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].2018，37（1）：1-13.

②任愛梅，張麗珂，孟憲剛.植物內生真菌研究進展與存在問題[J].廣東農業(yè)科學，2010，2（11）：103-106.

③Monggoot S， Popluechai S， Gentekaki E， et al. Fungal endophytes： an alternative source for production of volatile compounds from agarwood oil of Aquilaria subintegra[J].Microbial Ecology，2017，74（1）：54-61.

④陳娟，朱軍，閻波，等.新疆藥用植物天山雪蓮及紅景天內生真菌的分離與初步鑒定[J].菌物學報，2018，37（1）：110-119.

⑤鄒文欣，譚仁祥.植物內生菌研究新進展[J].植物學報.2001，43（9）：881-892.

⑥石晶盈，陳維信，劉愛媛.植物內生菌及其防治植物病害的研究進展[J].生態(tài)學報，2006，26（7）：2395-2401.

⑦任安芝，高玉葆.植物內生真菌———一類應用前景廣闊的資源微生物[J].微生物學通報.2001，28（6）：90-93.

⑧李秀璋，姚祥，李春杰，等.禾草內生真菌作為生防因子的潛力分析[J].植物生態(tài)學，2015，39（6）：621-634.

⑨石晶盈，陳維信，劉愛媛.植物內生菌及其防治植物病害的研究進展[J].生態(tài)學報，2006，26（7）：2395-2401.

（作者單位：西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730124）