锰耐受性种子内生菌筛选及其促进锰胁迫下种子萌发与幼苗生长的研究

doi:10.11686/cyxb2025255

摘要/Abstract

摘要：

本研究以前期从湘潭锰矿植物种子获得的4种优势可培养种子内生真菌及大叶胡枝子、五节芒、青葙和藜这4种不同生活型的植物种子为材料，开展真菌锰耐受性试验以及接种内生菌对锰胁迫下种子发芽与幼苗生长影响的试验。研究结果显示，4种内生真菌相比较，链格孢霉在高锰胁迫下的菌落直径、生物量变化最小。该菌的最小抑菌浓度为50 mmol·L^-1，Mn²⁺吸附率达75.6%，高于其他3株真菌，这说明链格孢霉锰耐受性最强。接种链格孢霉提高了锰胁迫下大叶胡枝子、五节芒、青葙和藜的种子发芽率与发芽势，促进了幼苗生长。高Mn²⁺浓度（20 mmol·L^-1）时，大叶胡枝子、五节芒、青葙、藜的接菌组发芽率分别较非接菌组提高4.9%、12.9%、88.9%、93.3%，总生物量则分别较非接菌组提高4.0%、117.1%、31.5%、35.7%。这说明链格孢霉对胁迫下种子发芽与幼苗生长的促进作用具有广谱性。

关键词: 锰胁迫, 种子内生菌, 种子萌发, 幼苗生长, 耐受性

Abstract:

In this study， we first evaluated the tolerance of endophytic fungi isolated from seeds of several plant species to manganese （Mn） stress， and then determined whether they were able to promote the growth of the same plants under Mn stress. Four culturable dominant endophytic fungi （Corynespora cassiicola， Curvularia lunata， Pestalotiopsis microspora， and Alternaria sp.） that had previously been isolated and screened from seeds of plants growing at a Mn mine in Xiangtan were used in this study. These fungi had been isolated from seeds of plants belonging to different life forms （Lespedeza davidii， a shrub； Miscanthus floridulus，a giant grass； Celosia argentea， a tropical herbaceous plant；and Chenopodium album， an annual flowering plant）. The Mn tolerance of the seed endophytic fungi was evaluated， and then their ability to promote seed germination and growth of the four plant species under Mn stress was evaluated. When the fungi were grown under control conditions and under Mn stress， the colony diameter and the biomass of Alternaria sp. changed the least among the four endophytic fungi （C. cassiicola， C. lunata， P. microspora， and Alternaria sp.）. For Alternaria sp.， the minimum inhibitory concentration of Mn was 50 mmol·L^-1and the Mn²⁺adsorption rate was 75.6%； these values were higher than those determined for the other three endophytic fungi. These findings indicated that Alternaria sp. had the strongest Mn tolerance. In addition， under Mn stress， inoculation with Alternaria sp. increased the seed germination rates and germination potential of L. davidii， M. floridulus， C. argentea， and C. album， and promoted their seedling growth. The seed germination rates of the inoculated group of L. davidii， M. floridulus， C. argentea， and C. album were 4.9%， 12.9%， 88.9%， and 93.3% higher， respectively， than those of the non-inoculated group， and the total biomasses of the inoculated group were 4.0%， 117.1%， 31.5%， 35.7% higher， respectively， than those of the non-inoculated group. The results show that Alternaria sp. can promote seed germination and seedling growth of many plant species under stress. Consequently， this fungal strain is a promising candidate strain for environmental remediation.

Key words: Mn stress, seed endophytic fungi, seed germination, seedling growth, tolerance

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图/表 6

表1 4个种子内生菌菌株在不同Mn2+浓度下的菌落直径

Table 1 Colony diameter of four seed endophytic fungi under different Mn2+ concentrations （cm）

菌株 Strain	Mn²⁺浓度 Mn²⁺ concentration （mmol·L^-1）
菌株 Strain	0	5	10	15	20
YM-1	7.20±0.10a	7.03±0.06ab	6.90±0.26ab	6.77±0.32b	5.83±0.15c
YM-2	7.63±0.06b	8.17±0.15a	6.80±0.26c	4.20±0.10d	3.83±0.06e
YM-3	7.53±0.06a	7.03±0.25b	7.20±0.20ab	6.60±0.20c	5.37±0.21d
YM-4	9.00±0.00a	9.00±0.00a	8.57±0.12b	7.63±0.15c	7.30±0.10d

表2 4个种子内生菌菌株的最小抑菌浓度及锰离子吸附率

Table 2 Minimum inhibitory concentration （MIC） and manganese ion adsorption rate of four endophytic fungi in seeds

菌株 Strain	锰离子吸附率 Mn²⁺ adsorption rate （%）	最小抑菌浓度Minimum inhibitory concentration （MIC， mmol·L^-1）
YM-1	57.0	40
YM-2	62.8	30
YM-3	72.6	40
YM-4	75.6	50

表3 不同锰浓度下4个种子内生真菌菌丝的生物量

Table 3 Biomass of four seed endophytic fungi under different manganese concentrations （mg）

菌株 Strain	Mn²⁺浓度Mn²⁺ concentration （mmol·L^-1）
菌株 Strain	0	5	10	15	20
YM-1	131.00±4.58a	117.33±4.93b	108.00±2.00b	93.00±3.61c	64.33±11.59d
YM-2	148.00±5.00b	157.67±4.04a	100.67±3.06c	63.00±4.58d	40.00±2.65e
YM-3	122.00±8.72a	95.67±2.08b	64.00±1.00c	54.00±1.00d	42.00±3.00e
YM-4	187.67±2.31a	186.67±5.03a	167.67±4.51b	146.33±5.13c	132.33±3.79d

图1 锰胁迫和内生真菌侵染对4种植物种子发芽率与发芽势的影响A、E表示大叶胡枝子，B、F表示五节芒，C、G表示青葙，D、H表示藜；A+或 A-表示内生菌侵染或不侵染；不同小写字母表示不同锰胁迫下带菌或不带菌种子间差异显著（P<0.05）；*表示同一Mn2+浓度下接菌组与非接菌组差异显著（P<0.05），**表示同一Mn2+浓度下接菌组与非接菌组差异极显著（P<0.01）。下同。A， E indicate L. davidii， B， F indicate M. floridulus， C， G indicate C. argentea and D， H indicate C. album. A+ or A- indicate Alternaria sp. infected seeds or Alternaria sp. free seeds. Different small letters indicate significant difference among different Mn concentrations of the inoculation seeds or the non-inoculation seeds （P<0.05）. * indicates significant difference between the inoculation group and the non-inoculation group of the same Mn2+ concentration （P<0.05）； ** indicates significant difference between the inoculation group and the non-inoculation group of the same Mn2+ concentration （P<0.05）. The same below.

Fig.1 Effects of Mn stress and endophyte infection on seed germination rate and germination potential of four plants

图2 锰胁迫和内生真菌侵染对4种植物幼苗芽长与根长的影响

Fig.2 Effects of Mn stress and endophyte infection on shoot length and root length of four plants

图3 锰胁迫和内生真菌侵染对4种植物芽生物量、根生物量与总生物量的影响A、E、I表示大叶胡枝子，B、F、J表示五节芒，C、G、K表示青葙，D、H、L表示藜。A， E， I indicate L. davidii， B， F， J indicate M. floridulus， C， G， K indicate C. argentea，and D， H， L indicate C. album.

Fig.3 Effects of Mn stress and endophyte infection on shoot biomass， root biomass and total individual biomass of four plants

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