Identification and analysis of culturable endophytic fungi from quinoa seeds

doi:10.11686/cyxb2025052

Abstract

Abstract:

Quinoa （Chenopodium quinoa） is a newly introduced crop in China， and it is attracting much interest because of its high nutritional value. In this study， we aimed to clarify the population structure and functional characteristics of endophytic fungi in quinoa seeds. Culturable endophytic fungi were isolated from seeds of four varieties of quinoa. The fungi were cultured， identified on the basis of morphological and phylogenetic analyses， and their pathogenicity and antifungal effects were explored. In total， nine culturable endophytes were isolated from the quinoa seeds. They comprised nine species of six genera， namely， Alternaria alternata， Aspergillus flavus， Aspergillus sydowii， Fusarium boothii， Fusarium clavum， Neocamarosporium betae， Neocamarosporium chenopodii， Penicillium oxalicum， and Talaromyces stollii. A. alternata was present in seeds of all four varieties， and had the highest isolation frequency （64.42%）. The fungi with the next highest isolation frequencies were A. flavus and P. oxalicum （11.66% and 9.20%， respectively）. Among the nine culturable endophytic fungi， five （F. boothii， F. clavum， A. alternata， N. chenopodii， and N. betae） were able to infect quinoa leaves， and two （P. oxalicum and T. stollii） showed inhibitory effects against quinoa pathogens （Botrytiscinerea， Ascochytacaulina， Fusariumcitri， A. alternata， Trichotheciumroseum）. The culturable endophytic fungi in quinoa seeds showed a rich population structure and have potential applications in the biological control of plant diseases.

Key words: quinoa, culturable endophytic fungi, population, phylogeny

Nan QIN, Rui-peng CAO, Jing-han GAO, Yu-fei PENG, Miao TIAN, Hong LYU, Lu REN, Hui YIN, Xiao-jun ZHAO. Identification and analysis of culturable endophytic fungi from quinoa seeds[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2025, 34(11): 98-113.

Figures/Tables 16

Table 1 Primers used in this study

基因Gene	引物Primers	序列Sequences （5′→3′）	参考文献References
ITS	ITS1	TCCGTAGGTGAACCTGCGG	［25］
ITS	ITS4	TCCTCCGCTTATTGATATGC	［25］
tef1	EF1-728F	CATCGAGAAGTTCGAGAAGG	［26-27］
	TEF1LLErev	AACTTGCAGGCAATGTGG	［26-27］
	EF-1	ATGGGTAAGGARGACAAGAC	［26］
	EF-2	GGARGTACCAGTSATCATGTT	［26］
rpb2	Frpb2-F	CCTGCTGGCCAAGCTGT	生工合成Synthesized by Sangon Biotech
rpb2	Frpb2-R	CAGATACCTAAGATCATAC	生工合成Synthesized by Sangon Biotech
CaM	CMD5	CCGAGTACAAGGARGCCTTC	［28］
CaM	CMD6	CCGATRGAGGTCATRACGTGG	［28］
Alt a 1	Alt a 1-F	GCTGCACCTCTCGAGTCTC	［29］
Alt a 1	Alt a 1-R	AAGTCCTTAGGGCCGTTACC	［29］
endoPG	endoPG-F	GGCACAACTTTGGACCTCTC	［30］
endoPG	endoPG-R	TGATGACGTTGTTGCTGGAG	［30］
OPA10-2	OPA10-2-F	TTAGTGCAGCTCTCTCAAACG	［30］
OPA10-2	OPA10-2-R	TTGAACTTCGTAACCAGGGC	［30］

Table 2 Results of endophytic fungi isolation from quinoa seeds

品种Variety	属名Genus	种名Species	分离频率Separation frequencies （%）	数目Numbers
1、2、3、4	链格孢属Alternaria	链格孢A. alternata	64.42	105
3、4	曲霉属Aspergillus	黄曲霉A. flavus	11.66	19
2	曲霉属Aspergillus	聚多曲霉A. sydowii	0.61	1
2	镰孢属Fusarium	布氏镰孢F. boothii	0.61	1
3	镰孢属Fusarium	棒状镰孢F. clavum	1.23	2
3	新凸轮孢属Neocamarosporium	藜新凸轮孢N. chenopodii	0.61	1
1	新凸轮孢属Neocamarosporium	甜菜新凸轮孢N. betae	0.61	1
1、3	青霉属Penicillium	草酸青霉P. oxalicum	9.20	15
1	篮状菌属Talaromyces	斯托尔篮状菌T. stollii	0.61	1
1、2、3、4	未知Unknown	未知Unknown	10.43	17

Fig.1 Colonies morphology （A， B）， conidiophores （C）， and conidia （D） of strain LMNS-G1P1

Fig.2 Phylogenetic tree constructed based on multiple genes

Fig.3 Colonies morphology （A， B）， conidiophores （C）， and conidia （D） of strain LMNS-K3R2

Fig.4 Colony morphology （A）， conidiophores （B， C）， and conidia （D） of strain LMNS-K3D1 on PDA

Fig.5 Phylogenetic tree constructed based on a single gene

Fig.6 Colonies morphology （A， B）， conidiophores （C）， and conidia （D） of strain LMNS-K2R1

Fig.7 Colonies morphology of strain LMNS-G2P3 on PDA （A）， OA （B）， and SNA （C）

Fig.8 Colonies morphology of strain LMNS-K3P1 on PDA （A）， OA （B）， and SNA （C）

Fig.9 Colonies morphology of strain LMNS-G2M1 on PDA （A） and PCA （B）

Fig.10 Conidial chains （A， B） and conidia （C） of strain LMNS-G2M1

Fig.11 Colonies morphology （A， B）， pycnidia （C）， and conidia （D） of strain LMNS-C3M2 on PDA

Fig.12 Colony morphology （A）， pycnidia （B）， and conidia （C） of strain LMNS-C1R3 on PDA

Fig.13 Symptoms of quinoa leaf inoculated with mycelia of endophytic fungi

Fig.14 Inhibitory effect of endophytic fungi from quinoa seeds against five pathogen

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