常愷莉,張琳,周紅英,張晨雪,葉鴻翔,梅顯貴
(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山東 泰安 271018)
隨著微生物研究的不斷發(fā)展,人們?cè)诮】抵参锝M織內(nèi)部也發(fā)現(xiàn)微生物的存在,這類微生物后來(lái)被稱為“植物內(nèi)生菌”。目前從藻類、苔蘚、蕨類、裸子植物和被子植物中均已分離到內(nèi)生菌,并且具有豐富的生物多樣性[1-4]。19世紀(jì)中葉,De Bary首先提出了內(nèi)生菌(endophyte)的概念,將生活在植物組織內(nèi)部的微生物與生長(zhǎng)在植物表面的表生菌(epiphyte)相區(qū)別[5]。1991年P(guān)ertrini[1]定義內(nèi)生菌為“一類在其生活史中的某一段時(shí)期存在于健康植物組織內(nèi)部,而不使宿主植物表現(xiàn)出明顯感染癥狀的微生物”。
諸多研究表明,內(nèi)生菌與宿主植物在長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中逐漸形成了一種互利互惠的關(guān)系,并塑造了內(nèi)生菌特有的基因特征和代謝產(chǎn)物,既能夠直接促進(jìn)植物生長(zhǎng)如調(diào)節(jié)或合成植物生長(zhǎng)激素、調(diào)節(jié)根部生理、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收[6,7]等,通過(guò)與宿主進(jìn)行遺傳信息交換,調(diào)控宿主基因表達(dá)[8,9];又能產(chǎn)生抗生素或分泌毒素拮抗作物病原菌、蟲害等間接促進(jìn)植物生長(zhǎng)[10,11];還可利用內(nèi)生菌資源進(jìn)行微生物菌肥或生物農(nóng)藥的研發(fā)以替代化學(xué)農(nóng)藥或化學(xué)肥料進(jìn)行生物防控、土壤修復(fù)改良等,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù),農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[12-15]。由此可見,植物內(nèi)生菌對(duì)宿主植物的生長(zhǎng)、代謝、抗逆等生理活動(dòng)有著重要的影響,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
我國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)藥文化歷史悠久,藥用植物資源種類豐富,分布地域廣闊,涵蓋383科,2 309屬,11 146種,僅臨床常用植物藥材就有700余種。藥用植物因其生長(zhǎng)環(huán)境的地域差異性和自身特殊的內(nèi)環(huán)境和生理生化特點(diǎn),加之物種和地域交叉等因素的影響,蘊(yùn)藏著豐富而獨(dú)特的內(nèi)生菌資源[4,16]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2010年之前的十多年間有關(guān)藥用植物內(nèi)生真菌的研究涉及我國(guó)藥用植物21科44屬62種2變種,僅占我國(guó)植物資源種類的5.7‰和臨床常用植物藥材的9.1%,對(duì)其研究和開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠[17]。藥用植物內(nèi)生菌由于其特殊的內(nèi)環(huán)境、微環(huán)境,從中篩選有價(jià)值的菌種資源的幾率大大增加,其開發(fā)和利用是一項(xiàng)快速有效、可持續(xù)發(fā)展的新技術(shù)。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)、綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,將藥用植物內(nèi)生菌資源運(yùn)用于農(nóng)業(yè)研究與生產(chǎn)具有天然優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)近些年藥用植物內(nèi)生菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的研究與應(yīng)用進(jìn)行綜述,并對(duì)存在問題和發(fā)展前景進(jìn)行探討,以期為藥用植物內(nèi)生菌資源運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供借鑒。
藥用植物內(nèi)生菌與宿主形成了許多共生互促機(jī)制,可通過(guò)多種途徑促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。如某些內(nèi)生菌可以自身產(chǎn)生生長(zhǎng)激素促進(jìn)宿主生長(zhǎng)[18],或促進(jìn)種子的萌發(fā)[19],或促進(jìn)根部營(yíng)養(yǎng)的吸收[20],或促進(jìn)植物代謝物的積累[21]等。因此,利用內(nèi)生菌的這些功能特點(diǎn)可以輔助解決植物栽培耕作和生長(zhǎng)發(fā)育等過(guò)程中的難題。
郭順星等[19]發(fā)現(xiàn)分離自蘭科植物原球莖中的內(nèi)生菌可以有效促進(jìn)細(xì)葉石斛種子的萌發(fā);無(wú)菌條件下播種無(wú)種子萌發(fā),伴菌播種發(fā)芽率達(dá)20%以上;在內(nèi)生真菌培養(yǎng)物的醇、水提取液培養(yǎng)條件下,種子發(fā)芽率高達(dá)40%~70%,但相比而言,內(nèi)生菌絲伴播更有利于種子萌發(fā)形成的原球莖繼續(xù)發(fā)育。張集慧等[21]發(fā)現(xiàn)分離自蘭科藥用植物的5株內(nèi)生真菌可促進(jìn)蘭科藥用植物生長(zhǎng)發(fā)育,并從其發(fā)酵液和菌絲體中分別提取出5種植物激素,包括赤霉素、吲哚乙酸、脫落酸、玉米素和玉米核苷,對(duì)蘭花的生長(zhǎng)發(fā)育有著較好的促進(jìn)作用;內(nèi)生菌伴播可有效促進(jìn)天麻、石斛等種子的萌發(fā),研究為闡明內(nèi)生真菌促進(jìn)蘭科藥用植物生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)制提供了依據(jù)。福建金線蓮[Anoectochilus roxburghii(Wall.)Lindl.]是一種常見的名貴藥材,廣泛用于高血壓、糖尿病和肝炎等的治療,由于長(zhǎng)期采挖,野生資源瀕臨滅絕;通過(guò)組織培養(yǎng)可大量繁殖,但面臨移栽成活率低、生長(zhǎng)緩慢、難以養(yǎng)護(hù)成為有價(jià)值的商品等一系列問題。唐明娟等[22,23]從野生福建金線蓮根中分離獲得多種菌根真菌并對(duì)其生物活性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)部分菌根真菌不但可與金線蓮幼苗形成典型的菌根結(jié)構(gòu),而且對(duì)其生長(zhǎng)具有顯著促進(jìn)作用,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在福建金線蓮的家栽過(guò)程中可利用內(nèi)生真菌提高其成活率、酶活性和產(chǎn)量。
植物病害是引起農(nóng)作物品質(zhì)下降、產(chǎn)量損失的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)大約80%的植物病害是由植物病原真菌引起的[24]。長(zhǎng)期以來(lái),植物真菌病害的防治主要以化學(xué)方法為主,而化學(xué)農(nóng)藥存在諸多弊端,如農(nóng)藥殘留帶來(lái)環(huán)境污染、危害人畜健康以及長(zhǎng)期使用造成病原菌的耐藥等問題。因此,尋找綠色、有效、可替代的產(chǎn)品用于植物病害防治成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題[25]。
藥用植物內(nèi)生菌作為一類可持續(xù)利用的微生物資源,一方面可以提高植物的抗生物脅迫性[26,27],另一方面能夠代謝產(chǎn)生結(jié)構(gòu)豐富、新穎的具有抗植物病原菌活性的代謝成分[28],為防治植物病蟲害提供了極大的可行性。藥用植物內(nèi)生菌用于防治植物病害已有諸多成功案例。許多研究表明,植物內(nèi)生真菌的發(fā)酵液大多具有抗植物病原真菌活性[29,30],并從中分離出許多活性物質(zhì)[24]。Lu等[31]從黃花蒿內(nèi)生真菌Colletotrichumsp.中分離鑒定的新活性代謝物ergosterol對(duì)小麥全蝕病、紋枯病、根腐病和疫霉病致病真菌具有有效的抑制作用。Li等[32]從雷公藤莖皮中分離得到的內(nèi)生真菌Cryptosporiopsiscf.quercina可以代謝產(chǎn)生獨(dú)特的tetramic acid衍生物cryptocin,具有抗稻瘟病病原菌等多種植物病原真菌活性,但對(duì)人類病原真菌無(wú)活性。Xu等[28]從三七內(nèi)生真菌Preussia isomeraXL-1326中分離得到一對(duì)新穎的降倍半萜(+)和(-)preuisolactone A,具有顯著的抗菌活性。Yang等[33]從蛇足石杉內(nèi)生真菌Bionectriasp.Y1085中分離得到一系列具有顯著抗菌活性的新穎代謝物。Wu等[34]從桑黃內(nèi)生真菌Alternaria alternataShm-1分離得到一個(gè)新的2H-benzindazole混合物,具有中等抗C.michiganense活性。本課題組近些年針對(duì)山東省野生藥用植物資源和多年道地產(chǎn)區(qū)家種藥用植物資源內(nèi)生菌開展了一系列研究,從泰山、徂徠山、沂蒙山等地采集野生藥用植物資源50余種,生長(zhǎng)環(huán)境遍及不同地形、海拔、氣候等;同時(shí)從臨沂、濟(jì)南、泰安、淄博等山東省傳統(tǒng)道地藥材產(chǎn)區(qū)采集種植藥材丹參、黃芩、金銀花等藥用植物10余種,從中分離內(nèi)生真菌200余株,以小麥赤霉病病原菌禾谷鐮刀菌(Fusarium graminearum)作為指示菌,采用平板對(duì)峙法和紙片擴(kuò)散法分別對(duì)內(nèi)生菌及其代謝產(chǎn)物進(jìn)行了抗菌活性篩選,從中得到10株具有抗小麥赤霉病菌活性內(nèi)生菌,相關(guān)研究仍在開展中。由此可見,將藥用植物內(nèi)生菌用于生物防治可為開發(fā)綠色農(nóng)藥提供新的資源并且潛力巨大。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中,由于土地長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)耕作,往往面臨營(yíng)養(yǎng)貧瘠或連作障礙等問題,進(jìn)而影響作物長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量和質(zhì)量。另外,隨著工業(yè)化的發(fā)展,生活垃圾廢水的排放,以及農(nóng)藥化肥的使用,各種各樣的污染物如有機(jī)污染物、重金屬等排放到土壤中,給土壤帶來(lái)嚴(yán)重壓力。一方面造成土壤肥力退化、病害加重等,另一方面土壤污染日益嚴(yán)重,危及植物生長(zhǎng)及人類發(fā)展,因此改善土壤質(zhì)量、修復(fù)土壤污染成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活不得不面臨的嚴(yán)峻問題。微生物菌肥作為一種可持續(xù)利用資源,越來(lái)越受到人們的青睞,在改善土壤成分、提高肥力、促進(jìn)植物生長(zhǎng)方面潛力巨大。
王夏等[35]研究?jī)?nèi)生菌肥料對(duì)設(shè)施西瓜生長(zhǎng)的影響,以西瓜品種‘小蘭’為試材,采用苗期澆灌內(nèi)生真菌菌劑和設(shè)施大棚內(nèi)減少化肥用量配施微生物肥的方法進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明,內(nèi)生菌劑處理(5 g/L)對(duì)西瓜幼苗有一定的促生作用,可增加根長(zhǎng)、株高、葉面積等,同時(shí)可有效降低枯萎病的發(fā)生,提高幼苗的生物量、西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)。郎宸用[36]以龍高L2玉米品種和野生植物根系內(nèi)生菌鏈格孢菌(Alternaria alternata)為材料,通過(guò)連續(xù)3年大田試驗(yàn),研究了內(nèi)生菌提取物對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響,綜合比較發(fā)現(xiàn),植物內(nèi)生菌提取物可以顯著影響玉米的生長(zhǎng)發(fā)育,提高了成熟期玉米的百粒重、穗粒數(shù)和穗粒重,進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量。
土壤污染可簡(jiǎn)單劃分為重金屬污染、有機(jī)物污染,或兩者復(fù)合污染等[37]。近些年,研究者發(fā)現(xiàn)植物內(nèi)生菌具有改變植物攝取污染物或酶促降解污染物的能力,當(dāng)微生物與植物聯(lián)合時(shí),植物可為微生物提供棲息地,而微生物也能通過(guò)增強(qiáng)植物的耐受性及降解污染物改善其生長(zhǎng)環(huán)境,這種方法被認(rèn)為是一種新型、有前景的生物修復(fù)方法[37]。
目前研究人員從多種植物中分離到具有修復(fù)土壤重金屬污染的內(nèi)生菌,如芥菜、蜈蚣草、商路、大豆、油菜等[37]。蘆葦通常被用于處理廢水或滲濾液,Sim等[38]從蘆葦中首次分離得到一系列內(nèi)生真菌,并對(duì)其對(duì)各種重金屬的耐受性和生物吸附潛力進(jìn)行了篩選,結(jié)果表明,21株內(nèi)生菌均表現(xiàn)出重金屬耐受性(包括Cd2+、Cu2+、Cr2+、Pb2+、Zn2+等),其中以Trichoderma asperellumIso11,Phomopsissp.Iso9 andSaccharicola bicolourIso22三株菌耐受力最強(qiáng);進(jìn)一步研究表明,與Phomopsissp.Iso9和S.bicolourIso22相比,T.asperellumIso11對(duì)各種重金屬均表現(xiàn)出較好的耐受性和適應(yīng)性,對(duì)金屬的適應(yīng)濃度高達(dá)2 000 mg/L;三種內(nèi)生菌在單金屬溶液中均具有去除效果,在多金屬溶液中,T.asperellumIso11和S.bicolourIso22對(duì)Cu2+的吸附親和力較高,其次是Cr3+和Pb2+,而Phomopsissp.Iso9對(duì)重金屬的親和性順序?yàn)镃u2+>Pb2+>Cr3+。多環(huán)芳烴是一類具有毒性的環(huán)境污染物,由于人類活動(dòng)在環(huán)境中大量累積。Dai等[39]為了探索更多具有多環(huán)芳烴生物修復(fù)功能的內(nèi)生菌資源,以菲作為模型化合物,從4種大戟科植物中分離到9株內(nèi)生真菌,并對(duì)其菲降解進(jìn)行了篩選,其中分離自重陽(yáng)木(Bischofia polycarpam)的內(nèi)生真菌Ceratobasidum stevensiistrain B6具有較高的降解效率,在該內(nèi)生真菌培養(yǎng)過(guò)程中加入100 mg/L菲,培養(yǎng)10天后大約89.51%的菲被消除。
以上研究充分表明,植物內(nèi)生菌以微生物菌肥的方式作為一種綠色環(huán)保、可持續(xù)利用的資源,在改善土壤質(zhì)量、修復(fù)土壤污染方面具有廣闊前景。
植物的抗逆性是指植物具有的抵抗外界不利環(huán)境的某些性狀,如抗旱、抗寒、抗鹽、抗病蟲害等,這些不利環(huán)境因素又可分為非生物脅迫(高溫、干早、高鹽堿等)和生物脅迫(病原菌、昆蟲、食草動(dòng)物等)。一系列研究表明,內(nèi)生菌與宿主長(zhǎng)期生長(zhǎng)進(jìn)化過(guò)程中,能有效促進(jìn)植物對(duì)生物脅迫和非生物脅迫的耐受,形成一定抗逆性,增強(qiáng)其適應(yīng)性,這種適應(yīng)性的增強(qiáng)包括對(duì)食草性哺乳動(dòng)物和昆蟲、病原菌和線蟲等的抵抗力,以及宿主的耐旱性和競(jìng)爭(zhēng)力等[26,27]。借此可將其運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以提高作物對(duì)干旱或鹽堿地等惡劣環(huán)境的適應(yīng)。
自然生態(tài)系統(tǒng)中的所有植物都被認(rèn)為與菌根真菌和/或內(nèi)生真菌共生。經(jīng)過(guò)4億多年的進(jìn)化,一些植物仍然不能依靠自身而需要通過(guò)其內(nèi)生真菌提高耐脅迫性,通過(guò)對(duì)高脅迫生境中植物內(nèi)生菌的分析,發(fā)現(xiàn)至少有一些內(nèi)生真菌賦予其寄主植物對(duì)特殊生境的耐受性,離開了這些內(nèi)生菌,宿主植物無(wú)法在原生棲息地生存[40]。如受內(nèi)生菌感染的冷季禾本科植物可逐漸適應(yīng)外界環(huán)境(干旱和礦物質(zhì)缺乏)的脅迫[41]。
Redman等[42]研究表明,生長(zhǎng)于美國(guó)黃石公園的植物Dichanthelium lanugunasum只有在與其優(yōu)勢(shì)彎孢屬內(nèi)生真菌Curvularia protuberata共生的情況下才能適應(yīng)38℃的地?zé)岣邷丨h(huán)境,而單獨(dú)培養(yǎng)條件下宿主植物Dichanthelium lanugunasum則無(wú)法存活。王貴生等[43]研究發(fā)現(xiàn)分離自亳菊的1株柄孢殼菌屬(Zopfiellasp.)內(nèi)生菌BJF10對(duì)玉米彎孢菌、黃瓜枯萎菌、小麥赤霉菌、茶葉輪斑菌均具有拮抗作用和降解纖維素、抗氧化等生物活性。Rodriguez等[44]證明來(lái)自沿海和地?zé)嵘车脑参锓謩e需要借助共生真菌來(lái)耐受鹽和熱環(huán)境,而在沒有鹽或熱脅迫的生境中,從植物分離得到的同一種內(nèi)生真菌卻不具有這些脅迫耐受能力;源自農(nóng)作物的內(nèi)生真菌具有抗病性,卻不具有耐鹽性或耐熱性;研究者分別將農(nóng)作物、沿海植物和地?zé)嶂参镏械膬?nèi)生菌在番茄上定植,最終分別獲取了抗病性、耐鹽性和耐熱性能;此外,沿海植物內(nèi)生菌在水稻上定植則賦予了水稻耐鹽性;不管被定植植物原始棲息地在何處,耐旱脅迫環(huán)境下植物內(nèi)生菌也會(huì)賦予其耐旱能力,這種內(nèi)生真菌賦予植物抗逆性的能力或許為減輕全球氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)和原生植物群落的影響提供一種新的策略。
自然界中某種植物出現(xiàn)的優(yōu)良抗逆性狀,因?yàn)椴煌锓N間存在的生殖隔離,在自然條件下很難轉(zhuǎn)移到其他種類的植物上,而通過(guò)植物內(nèi)生菌的這種“促抗作用”作為媒介或許能為解決這一難題提供方案。植物內(nèi)生菌進(jìn)入宿主植物后,能脅迫宿主植物開啟植物抗逆有關(guān)的基因,增強(qiáng)這些基因的表達(dá),提高與抗逆有關(guān)的酶活性,從而增強(qiáng)宿主植物的抗逆性[20]。另一方面,植物內(nèi)生菌也可通過(guò)產(chǎn)生抗生素、水解酶、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等成分,增強(qiáng)宿主的抵抗力以及誘導(dǎo)其產(chǎn)生系統(tǒng)抗性[45,46]。藥用植物生長(zhǎng)環(huán)境多樣,野生棲息地一般營(yíng)養(yǎng)貧瘠或氣候惡劣,這種特殊環(huán)境往往也塑造了其內(nèi)生菌的特殊性以及對(duì)脅迫環(huán)境的適應(yīng)性,因此運(yùn)用藥用植物內(nèi)生菌資源研究植物的抗逆性具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。
傳統(tǒng)植物育種的方法是以自然突變和有性雜交為基礎(chǔ),而由于物種間存在生殖隔離,具有一定局限性,隨著基因工程研究的發(fā)展,運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)植物基因進(jìn)行編輯等為植物遺傳育種開辟了更廣闊的空間[47]。藥用植物內(nèi)生菌與宿主植物長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中,逐漸形成了特有的基因特征、生態(tài)特性,發(fā)掘這些功能基因并加以應(yīng)用將為植物遺傳育種開辟新途徑。此外,由于微生物基因組相對(duì)較小,遺傳操作相對(duì)容易,可為通過(guò)分子生物學(xué)手段進(jìn)行遺傳改良提供先天條件;引入內(nèi)生菌資源與植物聯(lián)合培育在改良植物品種、植物表型方面也發(fā)揮著重要作用。
小麥赤霉病是世界范圍內(nèi)極具毀滅性且防治困難的真菌病害,培育與利用抗病品種是首要選擇。Wang等[48]首次從小麥近緣植物長(zhǎng)穗偃麥草中克隆出抗赤霉病基因Fhb7,研究表明Fhb7是通過(guò)水平基因轉(zhuǎn)移從內(nèi)生真菌轉(zhuǎn)入植物,該研究為解決小麥赤霉病世界性難題找到了“金鑰匙”。郜庭等[49,50]運(yùn)用分子生物學(xué)和植物細(xì)胞工程等技術(shù),從優(yōu)良濕地植物中挖掘內(nèi)生菌資源,并解析其中功能內(nèi)生菌的金屬耐受性及促生機(jī)制,隨后進(jìn)一步將功能內(nèi)生菌的利用拓展至濕地植物育種方向,為濕地植物品種改良提供了新思路。
農(nóng)產(chǎn)品及食品在長(zhǎng)時(shí)間貯藏過(guò)程中容易因發(fā)生氧化或細(xì)菌、真菌等的污染而導(dǎo)致腐敗變質(zhì),前者可以通過(guò)添加具有抗氧化活性物質(zhì)來(lái)延長(zhǎng)其保質(zhì)期,后者則可以通過(guò)添加具有抗菌活性物質(zhì)作為食品添加劑改善和延長(zhǎng)保質(zhì)期。研究發(fā)現(xiàn)一些藥用植物內(nèi)生菌可以代謝產(chǎn)生許多具有抗氧化活性和抗菌活性的物質(zhì),將其進(jìn)一步開發(fā)運(yùn)用于微生物源綠色防腐保鮮劑或食品添加劑具有巨大潛力,尤其一些具有類似于益生菌作用的藥用植物內(nèi)生菌,在食品加工與保藏方面更是前景廣闊。
p-酪醇是一種天然抗氧化劑,是所有紅景天屬植物的主要生物活性成分。紅景天是一種稀有瀕危高山植物,被廣泛用作食品和藥物添加劑,其主要有效成分就包括p-酪醇,具有抗高原反應(yīng)、抗衰老、保護(hù)細(xì)胞免受氧化傷害等藥理活性。Cui等[51]研究分離自紅景天植物的內(nèi)生真菌Phialocephala fortiniiRac56,其發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)UPLC/QTOF-MS和1H-NMR分析發(fā)現(xiàn),該內(nèi)生菌也能夠代謝產(chǎn)生p-酪醇,經(jīng)發(fā)酵條件優(yōu)化產(chǎn)量可達(dá)2.002 mg/mL。這一研究結(jié)果為通過(guò)內(nèi)生菌發(fā)酵獲取該天然抗氧化劑提供了新途徑。劉雅莉等[52]從蒺藜內(nèi)生真菌中篩選得到一株抗氧化活性較好的菌株JL13,其發(fā)酵產(chǎn)物具有較強(qiáng)的清除DPPH·自由基、羥自由基和超氧陰離子自由基的能力,EC50依次為149.67、439.91、514.77μg/mL,結(jié)果表明蒺藜內(nèi)生真菌具有較好的抗氧化潛力和一定的開發(fā)利用價(jià)值。張新國(guó)等[53]從藥用植物烏頭、唐松草、獨(dú)活、車前草、薄荷、澤瀉中分離得到43株內(nèi)生真菌和18株放線菌;抗氧化活性篩選顯示6株內(nèi)生真菌具有較好的抗氧化活性,對(duì)·OH自由基清除率≥70%,其中1株鏈格孢菌屬Alternariasp.DHL-10發(fā)酵液乙酸乙酯提取物對(duì)過(guò)氧化氫的IC50為0.26 mg/mL,顯示了較強(qiáng)的抗氧化活性,總酚和總黃酮含量分別達(dá)到(0.81±0.05)mg/g和(0.84±0.05)mg/g。這一研究結(jié)果為從藥用植物內(nèi)生菌中發(fā)現(xiàn)抗氧化活性物質(zhì)提供了資源。本課題組采用DPPH·自由基清除試驗(yàn)評(píng)價(jià)200余株藥用植物資源內(nèi)生菌抗氧化活性,其中代謝產(chǎn)物具有抗氧化活性菌株近40株,比例達(dá)20%。由此可見,從藥用植物內(nèi)生菌中篩選并開發(fā)微生物源綠色防腐保鮮劑或食品添加劑具有巨大潛力。
除此之外,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中,藥用植物內(nèi)生菌資源還可用來(lái)開發(fā)動(dòng)物飼料或添加劑,或是開發(fā)獸藥,用于防治動(dòng)物致病菌和動(dòng)物防疫抗生素的研發(fā),以及運(yùn)用內(nèi)生菌進(jìn)行黃曲霉素防控、農(nóng)用地膜降解等。由此可見,藥用植物內(nèi)生菌資源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中的研究與應(yīng)用非常廣泛并且具有廣闊前景。
我國(guó)地域廣闊,藥用植物資源極其豐富,植物種類和地域差異等因素使得其中孕育了更為多樣的內(nèi)生菌資源,是一個(gè)亟待開發(fā)的巨大寶庫(kù)。隨著微生物組學(xué)、基因組學(xué)和合成生物學(xué)等新興技術(shù)的興起,內(nèi)生菌研究也得到越來(lái)越多的關(guān)注,并積累了大量的菌種資源。
關(guān)于藥用植物內(nèi)生菌方面的研究仍存在一些問題:理論研究較多,產(chǎn)業(yè)化水平較低,仍需下大力氣,結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活需求,促進(jìn)內(nèi)生菌理論成果的應(yīng)用轉(zhuǎn)化;藥用植物內(nèi)生菌的研究主要以活性次生代謝產(chǎn)物篩選鑒定居多,其他方面研究仍相對(duì)欠缺,如可用于作物育種的功能基因發(fā)掘和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能酶的開發(fā)等;內(nèi)生菌與植物之間存在著密切關(guān)系,兩者間的互作關(guān)系方面研究仍相對(duì)薄弱,內(nèi)生菌在植物生長(zhǎng)過(guò)程中扮演著重要角色,而這一角色如何發(fā)揮作用即藥用植物內(nèi)生菌的微生態(tài)效應(yīng)值得開拓;隨著組學(xué)時(shí)代的到來(lái),傳統(tǒng)內(nèi)生菌研究主要圍繞單一菌株展開,下一步可結(jié)合組學(xué)技術(shù)開展藥用植物內(nèi)生微生物組方面研究以進(jìn)一步揭示內(nèi)生菌與植物之間的密切聯(lián)系等。
隨著生產(chǎn)和生活水平的提高,人們對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全鏈條、生活食品全過(guò)程的品質(zhì)追求越來(lái)越高。藥用植物內(nèi)生菌種類豐富、活性廣泛,同時(shí)具有生長(zhǎng)迅速、循環(huán)持續(xù)、綠色生態(tài)等一系列優(yōu)勢(shì),合理有效開發(fā)并利用藥用植物內(nèi)生菌資源不僅在農(nóng)業(yè)科學(xué)研究方面具有重要的理論意義,而且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。