唐慧
貴州林業勘察設計有限公司,貴州 貴陽 550000
淡紫擬青霉 (Paecilomyces lilacinus) 在Answorth(1973)系統中屬于半知菌亞門絲孢綱絲孢目叢梗孢科擬青霉屬[1]。菌絲體發達,呈疏松棉絮狀,分生孢子直接從菌絲或分生孢子梗上產生,分生孢子梗不形成孢梗束或分生孢子座。至今該屬報道有近50 個種,皆為昆蟲病原菌和線蟲病原菌,是一些植物寄生線蟲的重要天敵,能寄生于卵,也能侵染幼蟲和雌蟲,可明顯減輕多種作物根結線蟲、孢囊線蟲、莖線蟲等植物線蟲病的危害。淡紫擬青霉廣泛分布于全世界各地,具有功效高、寄主廣、易培養等優點。
松材線蟲病,即松樹萎蔫病,其病原為嗜木傘真滑刃線蟲(Bursaphelenchus xylophilus)[2],其傳播蔓延速度快、防治難度大,又被稱為松樹癌癥、無煙的森林火災[3]。松材線蟲在世界廣泛分布,是繼榆枯萎病、板栗疫病、松針皰疹銹病之后的第四大森林病害,屬于特大毀滅性災害,被列為森林病蟲害之首[4],對森林資源以及經濟造成了嚴重的影響。有研究發現,用淡紫擬青霉PT1 菌株的發酵液處理松材線蟲,其24h、48h、72h 的校正死亡率都高達100%,表現出較強的殺松材線蟲的能力[5]。研究淡紫擬青霉PT1菌株的培養特性對研究防治松材線蟲有著重要的意義。
2.1.1 實驗菌株來源
該實驗所用淡紫擬青霉PT1 菌株來源于中國林科院微生物菌株平臺,前期試驗證明其對松材線蟲殺蟲高效菌株。
2.1.2 實驗藥品
瓊脂、硫酸鎂、磷酸二氫鉀,葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、乳糖、淀粉、甘露醇、牛肉膏、蛋白胨、硫酸銨、酵母膏。
2.2.3 實驗器材
表1 試驗所用儀器設備Tab.1 Instruments and Equipment Used in the Test
2.2.1 不同溫度對淡紫擬青霉PT1 菌株生長的影響
用改良PDA 培養基(培養基成分:馬鈴薯200g、水1000mL、瓊脂20g、葡萄糖20g、磷酸二氫鉀3g、硫酸鎂1.5g)培養淡紫擬青霉PT1 菌株。設置5 個溫度梯度,分別為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃;每個溫度做5 個重復,重復3 次。在溫箱避光培養7d,用十字交叉法測量菌落直徑,每24h 測量1 次,并記錄測量的結果,比較各個溫度的菌落生長狀況,篩選出使淡紫擬青霉PT1 菌株生長狀況最好的溫度。
2.2.2 不同碳源對淡紫擬青霉PT1 菌株生長的影響
以改良PDA 為基礎培養基,配方同上。替換碳源,供試碳源有:麥芽糖、蔗糖、乳糖、淀粉、甘露醇;每個碳源做5 個重復,重復3 次。在溫箱28℃避光培養7d,用十字交叉法測量菌落直徑,每24h 測量1次,并記錄測量結果,比較各個碳源的菌落生長狀況,篩選出使淡紫擬青霉PT1 菌株生長狀況最好的碳源。
2.2.3 不同氮源對淡紫擬青霉PT1 菌株的生長影響
以改良PDA 為基礎培養基,培養基配方同上。供試氮源有:蛋白胨、牛肉膏、硫酸銨、酵母膏;每個氮源做5 個重復,重復3 次。在溫箱28℃避光培養7d,用十字交叉法測量菌落直徑,每24h 測量1 次,并記錄測量的結果,比較各個氮源的菌落生長狀況,篩選出使淡紫擬青霉PT1 菌株生長狀況最好的氮源。
2.2.4 不同pH 對淡紫擬青霉PT1 菌株的生長影響
以改良PDA 為基礎培養基培養淡紫擬青霉PT1菌株,培養基配方同上。設置6 個pH 梯度,分別為pH4、pH5、pH6、pH7、pH8、pH9;每個pH 做5 個重復,重復3 次。在溫箱28℃避光培養7d,用十字交叉法測量菌落直徑,每24h 測量1 次,并記錄測量結果,比較各個pH 的菌落生長狀況,篩選出淡紫擬青霉PT1菌株生長狀況最好的pH。
2.2.5 淡紫擬青霉PT1 菌株菌落觀察
用改良PDA 培養基(配方同上)培養淡紫擬青霉PT1 菌株,溫箱28℃避光培養,每天觀察菌落的顏色、大小、質地、形狀、紋路等,并記錄觀察結果,拍照。觀察7d,設置5 個重復。
2.2.6 淡紫擬青霉PT1 菌株產孢時間的觀察
用改良PDA 培養基(配方同上)培養淡紫擬青霉PT1 菌株;每天用接種針挑取少許菌絲置于滴有水滴的載玻片上,蓋上蓋玻片,置于光學顯微鏡下觀察是否有孢子的產生,并拍照,記錄產孢時間以及孢子的形態。
溫度對淡紫擬青霉PT1 菌株的生長影響較大,溫箱避光培養7d 后,結果顯示:當溫度為30℃時,淡紫擬青霉PT1 的菌落直徑較其他幾個溫度是最大的,其生長到第7 天的菌落直徑為4.25cm,其次是20℃、25℃,其淡紫擬青霉PT1 菌株的菌落直徑分別為3.61cm、3.45cm,但溫度在35℃時,淡紫擬青霉PT1 菌株的菌落直徑為1.82cm,是生長狀況最差的。從圖1 的曲線圖可以看出,代表30℃的曲線最陡,表明淡紫擬青霉PT1 菌株在30℃時,菌株的生長速度最快;代表35℃的曲線則特別平緩,菌株的生長速度特別緩慢,幾乎沒怎么生長。綜上所述,淡紫擬青霉PT1 菌株在30℃時,生長狀況最好,在35℃時,生長速度特別緩慢,在前6d,25℃的比20℃的生長狀況要好,在第7 天時,20℃下培養的淡紫擬青霉PT1 菌株比25℃下培養的淡紫擬青霉PT1 菌株快,原因可能是由于25℃的溫箱在中途沒有關好門,導致溫箱內實際溫度降低,不到25℃,導致生長速度減緩,可能是20℃時,淡紫擬青霉PT1 菌株才開始快速生長,具體原因有待繼續研究。
圖1 不同溫度菌株生長直徑隨時間變化Fig.1 Variation Diagram of Growth Diameter of Strains at Different Temperatures with Time
在葡萄糖、麥芽糖、甘露醇、蔗糖、乳糖、淀粉這6 種碳源中,菌株均可生長(圖2)。由于淡紫擬青霉PT1 菌株生長緩慢,所以當菌株生長到第7 天時仍未長滿培養皿。28℃溫箱培養7d 后,不同碳源的培養基上的淡紫擬青霉PT1 菌株的生長情況不同。由圖2 可以看出,當淡紫擬青霉PT1 菌株生長到第7天時,由蔗糖作為碳源的培養基培養的淡紫擬青霉PT1 菌株的菌落直徑為最大,菌落的最大直徑為4.78cm;由葡萄糖作為碳源的培養基培養的淡紫擬青霉PT1 菌株的菌落直徑是相對最小的,培養到第7 天的菌落直徑為3.35cm。由圖2 的曲線圖可以看出,代表蔗糖的曲線較陡,則說明在以蔗糖為碳源的培養基上,淡紫擬青霉PT1 菌株的生長速度較其他碳源快;而代表葡萄糖的曲線比較平緩,則說明在以葡萄糖為碳源的培養基上,淡紫擬青霉PT1 菌株的生長較其他碳源緩慢。綜上所述,在供試的6 種碳源中,最適合淡紫擬青霉PT1 菌株生長的碳源是蔗糖,不適合淡紫擬青霉PT1 菌株生長的碳源為葡萄糖。
圖2 不同碳源菌株生長直徑隨時間變化Fig.2 Variation Diagram of Growth Diameter of Strains with Different Carbon Sources with Time
菌株在供試氮源培養基上均能生長(圖3)。不同氮源對淡紫擬青霉PT1 菌株生長的影響較大,28℃下培養7d 后,不同氮源培養基上的淡紫擬青霉PT1 菌株生長差異較明顯。由圖3 可以看出,在氮源為牛肉膏的培養基上淡紫擬青霉PT1 菌株生長最好,菌落直徑為4.47cm;其次為以酵母膏為氮源的培養基上淡紫擬青霉PT1 菌株,菌落直徑為3.98cm;以蛋白胨為氮源的培養基上淡紫擬青霉PT1 菌株,菌落直徑為3.80cm;直徑最小的是以硫酸銨為氮源的培養基上生長的淡紫擬青霉PT1 菌株,其菌落直徑為2.95cm。由圖3 可以看出,牛肉膏的曲線較陡,說明淡紫擬青霉PT1 菌株在以牛肉膏為氮源的培養基中生長速度較其他氮源快;代表硫酸銨的曲線明顯比較平緩,則說明淡紫擬青霉PT1 菌株在以硫酸銨為氮源的培養基上的生長速度較緩慢。綜上所述,在供試4 種氮源中,淡紫擬青霉PT1 菌株在以牛肉膏為氮源的培養基中的生長狀況是最好,而在以硫酸銨為氮源的培養基中淡紫擬青霉PT1 菌株的生長狀況是4 種氮源中最差的。
圖3 不同氮源菌株生長隨時間變化直徑Fig.3 Diameter Diagram of Growth of Strains with Different Nitrogen Sources with Time
菌株在試驗所設置的pH 范圍內都能生長(圖4)。不同的pH 對淡紫擬青霉PT1 菌株生長的影響各不相同。由圖4 的柱狀圖可以看出,當pH 為8 時,淡紫擬青霉PT1 菌株的菌落直徑是最大,菌落直徑為4.25cm;其次是pH 為7 時,淡紫擬青霉PT1 菌株的菌落直徑,其菌落直徑為4.23cm,兩者相差不大。但pH 為4 時,淡紫擬青霉PT1 菌株的菌落生長情況最不理想,其菌落直徑在第7 天時為2.48cm。由圖4可以看出,代表pH4 的曲線較平緩,說明淡紫擬青霉在pH 為4 的培養基上生長狀況不好;代表pH8 的曲線比較直且陡,說明在pH 為8 的培養基上淡紫擬青霉PT1 菌株的生長速度較均勻且較快;pH 為7 的培養基的在第3 天到第6 天時,淡紫擬青霉PT1 菌株的生長狀況比pH 為8 時的要好,但pH7 的生長速度不均勻,第6 天到第7 天時生長速度有所下降;代表pH9 曲線比較直,說明在pH 為9 的培養基上生長的淡紫擬青霉PT1 菌株的生長速度比較均勻。綜上所述,淡紫擬青霉PT1 菌株適合在偏堿性的環境中生長,且生長速度較快,不適合在偏酸性的環境下生長,其生長的最適pH 范圍為7~8。
圖4 不同pH 菌株生長隨時間變化直徑Fig.4 Diameter Diagram of Growth of Strains with Different pH Values Changing with Time
圖5 淡紫擬青霉PT1 培養形態Fig.5 Culture Morphology of Paecilomyces lilacinus PT1
用改良PDA 培養淡紫擬青霉PT1 菌株,28℃避光培養,每天用肉眼觀察淡紫擬青霉PT1 菌株的菌落形態,觀察發現淡紫擬青霉PT1 菌株起初菌落顏色為白色,菌絲呈放射狀向四周均勻擴散,因此其菌落形狀為均勻的圓形,菌落質地呈疏松棉絮狀,淡紫擬青霉PT1 菌株的生長速度較緩慢,所以培養10d后仍然沒有長滿培養皿。在淡紫擬青霉PT1 菌株長到20d 左右時,菌落顏色開始變化從白色變為淡紫色,逐漸長滿培養皿。
用改良PDA 培養淡紫擬青霉PT1 菌株,28℃避光培養。每天在超凈工作臺內用接種針挑取少許菌絲在滴了水的載玻片上,蓋上蓋玻片,置于光學顯微鏡下用40 倍鏡觀察孢子。在培養到4d 時,在光學顯微鏡下觀察到有孢子的產生,有的分生孢子直接著生于菌絲上,有的分生孢子著生于分生孢子梗上,在顯微鏡下觀察到菌絲接近透明,分生孢子透明,近圓形,分生孢子梗較粗壯。產生分生孢子時的菌落形態如圖6,分生孢子如圖7。
圖6 產生分生孢子時的菌落形態(第4 天)Fig.6 Colonial Morphology of ConidiaGermination(4th days)
圖7 分生孢子形態Fig.7 Conidia Morphology
該試驗研究了淡紫擬青霉PT1 菌株培養特性,實驗結果表明,能使淡紫擬青霉PT1 菌株生長的最佳碳源為蔗糖,最佳氮源為牛肉膏,最適生長溫度為30℃,最適生長pH 為7~8,淡紫擬青霉PT1 菌株初期沒有長滿培養皿時的菌落顏色為白色,培養20d左右,菌落也逐漸長滿了培養皿,菌落顏色也從白色變為淡紫色,菌絲呈放射狀向四周擴散,菌落現狀為圓形,菌落質地為疏松棉絮狀,其分生孢子無色近圓形,直接著生在菌絲上,或者著生在分生孢子梗上,淡紫擬青霉PT1 菌株在35℃時幾乎不生長,生長速度及其緩慢,在偏堿性的環境下生長較好。李芳等人[6]也對淡紫擬青霉的培養特性進行了研究,結果顯示淡紫擬青霉NH-PL-03 菌株在發酵過程中,pH 是相對穩定的,在快速生長時pH 下降,在培養到第7天至第9 天時,pH 回升,并且維持在6~7,碳源的消耗量隨著菌絲生長液在逐漸增加。彭鑫等人[7]對玫煙色擬青霉QH-4 的形態特征,分生孢子的萌發環境條件進行了研究,研究結果顯示其分生孢子在可萌發的pH 范圍較大,在pH5~pH11 條件下都可萌發,但偏酸或者偏堿都會導致其萌發率降低,其分生孢子萌發的最適溫度范圍為25℃~27℃,生長條件較寬松與淡紫擬青霉PT1 菌株相比,對生長環境的酸堿度和溫度的要求不高。夏振遠等人[8]采用正交試驗研究了淡紫擬青霉IPC 菌株的發酵培養基,其研究結果發現適當增加通氣量,pH 控制在5~6,溫度控制在29℃更適合淡紫擬青霉IPC 菌株液體的深層發酵,該研究還發現了適合淡紫擬青霉IPC 菌株發酵培養的最佳培養基的配方,蔗糖+ 黃豆粉+0.005g/L FeSO4·7H2O+0.008g/L MnSO4+0.002g/L H3BO3+0.005g/L ZnSO4+0.004g/L CuSO4+ 0.004g/L Na2MoO4+0.002g/L CoCl2+0.04g/L 肌醇為最佳培養基配方,其最佳生長碳源和淡紫擬青霉PT1 菌株一樣,也為蔗糖。周靖等人[9]則以查實培養基為基礎,采用正交試驗研究淡紫擬青霉的培養條件,其研究結果顯示,最佳碳源為蔗糖,最佳氮源為硝酸銨,最佳pH 范圍為5~6,最佳溫度為30℃,與淡紫擬青霉PT1 菌株的最佳碳源和最佳溫度是相同的。大量的研究顯示,淡紫擬青霉對根結線蟲的防治效果好,而淡紫擬青霉防治松材線蟲的研究少之又少,而有研究發現淡紫擬青霉對松材線蟲也有較高的防治作用[5],所以研究淡紫擬青霉PT1 菌株的培養特性對防治松材線蟲有促進作用,也是該實驗的創新點,該實驗的不足之處在于研究的不夠深入,碳氮源的種類較少,可采用正交實驗研究適合淡紫擬青霉PT1 生長的最佳培養基。