兩株尖孢鐮刀菌菌株產色素條件的研究

肖姬玲，沈寶明,2，謝丙炎，楊宇紅

（1.中國農業科學院蔬菜花卉研究所，北京100081；2.湖南農業大學植物保護學院，湖南長沙410128）

兩株尖孢鐮刀菌菌株產色素條件的研究

肖姬玲1，沈寶明1,2，謝丙炎1，楊宇紅1

（1.中國農業科學院蔬菜花卉研究所，北京100081；2.湖南農業大學植物保護學院，湖南長沙410128）

鐮刀菌屬真菌能產生多種色素，色素功能具有多樣性。為充分挖掘鐮刀菌屬的色素資源，研究了溫度、光照條件和培養基p H值3種因素對非致病尖孢鐮刀菌1262菌株和尖孢鐮刀菌粘團專化型1號生理小種Fo c-a m菌株產色素的影響。結果顯示，在p H＜7的培養基上培養時，1262菌株可產生紫紅色色素，在p H＞7的培養基上培養時，1262菌株產生少量或者不產生色素。培養溫度和光照條件對1262菌株色素的產生影響不大；尖孢鐮刀菌甘藍專化型菌株Fo c-a m，黑暗條件下不產生色素，光照下可產生橙色色素，而培養基的p H值和溫度對其色素的產生影響不大。結果說明，尖孢鐮刀菌的不同種產色素條件有差異，改變培養條件可使不產色素的鐮刀菌產生色素，這為尋找新的色素提供了思路。

尖孢鐮刀菌；菌株；色素；溫度

真菌色素是一類重要的化合物，其種類繁多，顏色多樣，與合成色素相比，具有安全性高、無副作用、色調自然和接近天然物質的優點，且具有不受資源環境和空間限制的優越性。同時，有研究發現，有些色素，如蒽醌類色素，還具有止瀉和抗菌、抗癌、抗病毒等功效[1]。因此越來越多的研究者致力于真菌色素的研究。

鐮刀菌屬于半知菌亞門，絲孢綱，瘤座孢目，瘤座孢科，鐮刀菌屬。該屬中包括的多種鐮刀菌都能產生色素，且色素顏色各異，因此該屬包含豐富的色素資源。如腐皮鐮刀菌（FusariuMsolani）暗培養呈現橄欖綠色，粉紅鐮刀菌(FusariuMroseum)暗培養呈現玫瑰色，串珠鐮刀菌(FusariuMmoMiliforme)RCEF4029菌株能產生紅色素[2-4]。

鐮刀菌屬真菌產生的色素，在功能上也具有多樣性。Elizabeth等人研究禾谷鐮刀菌（FusariuMgraMinearum）時發現，該菌產生的色素具有抑菌功能，能夠抑制酵母生長[5]。Alma等人發現多株輪狀鐮刀霉菌（FusariuMverticillioides）產生的色素與該菌的毒性有密切關系[6]。孫月娥等發現串珠鐮刀菌RCEF4029菌株產生的色素不同pH值條件下能呈現不同的顏色，可以滿足不同的著色要求[4]。

隨著基因技術的發展，目前對鐮刀菌屬產生色素的基因也有了一些研究，主要集中在對黃色鐮刀菌素和比卡菌素的合成基因的研究。黃色鐮刀菌素最早由Ashley等在黃色鐮孢菌（FusariuMculmorum）中發現，該色素為一種沉淀在細胞壁的紅色色素，屬于芳香族萘醌類的聚酮二聚體[7]。Sascha等人利用基因敲除的方法最先確認了一個負責合成黃色鐮刀菌素的基因簇，并通過對禾谷鐮孢菌中PKS12基因的敲除，確認了該基因的功能為編碼黃色鐮刀菌素的前體[8]。比卡菌素是一種深紅色的色素，也屬于芳香族的聚酮類化合物，最早從串珠鐮刀菌中分離得到。在串珠鐮刀菌中，該基因的合成由聚酮合酶基因bik1負責，并受到臨近5個基因的調控，敲除掉這5個基因中的任何一個都會導致比卡菌素合成量的急劇減少，甚至完全喪失[9]。

尖孢鐮刀菌是鐮刀菌屬的一個重要組成部分，是世界性分布的土傳病原真菌。其下根據是否致病，以及寄主專化型和小種差異等可細分為眾多生理小種。目前已報道的尖孢鐮刀菌專化型和小種已經超過120個[10]，而其中很多菌株都是有顏色的，且顏色各異，如此眾多的產色素菌株對應的是豐富的色素資源。目前對尖孢鐮刀菌的研究大都集中在對其致病性的研究[11-15]，對色素的研究還相對較少[16]。筆者對尖孢鐮刀菌下的非致病尖孢鐮刀菌1262菌株和尖孢鐮刀菌粘團專化型1號生理小種Foc-am菌株的產色素條件進行了研究，以期為后續對色素的萃取純化，進而研究色素功能提供基礎，同時豐富對尖孢鐮刀菌色素的研究。

1 材料與方法

1.1 材料

供試菌株：尖孢鐮刀菌粘團專化型（FusariuMoxysporuMf.sp.Conglutinans）1號生理小種，編號為Foc-am，由中國農業科學院蔬菜花卉研究所提供。尖孢鐮刀菌（FusariuMoxysporuMSchl.）1262號菌株由中國科學院微生物所提供。

培養基：馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養基。

1.2 方法

基物pH值的調節測試方法：培養基裝入500ML三角瓶，每瓶300ML。滅菌后用20%乳酸和過飽和Na2CO3調節培養基pH值,用pH試紙測定pH值，將pH分別調節至4、5、6、7、8、9。

將各菌株于常規PDA平板上培養7 d，用滅菌的打孔器打取6mm的菌餅至pH為4～9的PDA平板的中央，每皿1塊。每個pH處理均取3皿置于兩組溫度為14±1°C、18±1°C、22±1°C、26±1°C、30±1°C的光照培養箱下，分別連續黑暗或連續光照培養，8 d后開始觀察記錄菌落色澤。

2 結果與討論

2.1 光照、溫度、pH對尖孢鐮刀菌菌株Foc-am和非致病菌株1262產色素的影響

試驗結果分別見表1和表2，結果顯示：Foc-am在光照培養下菌落呈橘色，而在黑暗培養條件下，菌落無色。隨著溫度的升高，菌落顏色由橙色變為淺黃色，基物顏色由橙色變為白色（圖1）。相同其他培養條件、不同pH值條件下，菌落顏色和基物顏色都沒有變化。

表1 光照、溫度、pH值對Foc-am產色素的影響

而1262菌株在同一溫度，同一光照條件下，菌絲顏色和基物都隨著培養基pH值的升高，由紫紅色逐漸變為無色，但當其他培養條件相同時，在不同溫度和光照條件下，菌絲顏色和色素顏色都沒有明顯變化。部分培養條件下，菌落照片見圖2。

從試驗結果可以看到，尖孢鐮刀菌不同菌株之間色素產生的條件不盡相同。對于Foc-am菌株而言，在有光照的條件下，該菌株的菌落都能產生顏色，而溫度和培養基pH值這兩個因素則對其色素產生的影響不大；對于1262菌株而言，培養基pH值則對該菌株色素的產生起主導作用，在pH值升高到一定值后，會完全抑制該菌株產色素。Medentsev等人研究了多隔鐮刀菌（FusariuMdecemcellulare），禾谷鐮刀菌和瓜類萎蔫鐮孢菌（FusariuMbulbigenum）3種鐮刀菌產生萘醌類色素的條件，發現萘醌類色素的合成是一種真菌為了抵御環境壓力的手段[18]。兩種尖孢鐮刀菌的產色素條件不同，說明對于不同菌來說，造成環境壓力的因素不同。

表2 光照、溫度、pH值對1262產色素的影響

圖1 部分培養條件下，菌株Foc-am產色素情況（a d，b e，c f為分別為不同條件下Fo c-a m菌株菌落正、背面照，培養條件分別為：14℃，光照，p H=4；26℃，光照，p H=8；14℃，暗培養，p H=4。）

圖2 部分培養條件下，菌株1262菌落產色素情況（a d，b e，c f分別為不同條件下1262菌株菌落正、背面照，培養條件分別為：26℃，光照，p H=4；26℃，光照，p H=7；26℃，光照，p H=8。）

對于鐮刀菌產色素條件的影響，也有科研者做了一定的研究。王拱辰等證明了培養基的pH值能影響李瑟組鐮刀菌的菌落形態、色澤，李瑟組鐮刀菌在pH 6～7范圍內生長最適，當pH 3～4時菌落偏向紅色，pH 6～7時菌落為紫色，pH 10則有些菌株變為淡藍色、灰色[17]。藍江林等研究了pH脅迫下6個尖孢鐮刀菌菌株的生長動力學模型，發現尖孢鐮刀菌的最適生長pH值為5～8，且培養基的pH值能影響部分菌株菌落的色澤[19]。崔堂兵等研究了尖孢鐮刀菌發酵產色素的最適碳源、氮源及無機鹽，并用正交設計試驗對主要營養進行優化，優化后的最適發酵條件為：初始pH 6.0，裝液量50～250ML，吐溫－80添加量1%，接種量10%，28℃，200 r/Min[15]。

前人研究發現，比卡菌素合成酶基因bik1的表達受到高含量氮源和堿性pH值的抑制。該基因在少量氮源或者酸性pH值的條件下能夠大量表達[9]。而高pH值是黃色鐮刀菌素產生的重要條件[8]。結合這些研究結果和本實驗的結果，可推斷1262菌株產生的色素可能為比卡菌素的類似物，而Foc-am菌株產生的色素的條件與已知的兩種色素產生條件都有差異，推斷可能為一種新的色素。1262菌株產生的色素，色澤濃郁，光照不影響其穩定性，且在較大pH范圍內都能保持穩定的色澤，有一定的應用價值。而Foc-am菌株產生的色素則可能為一種新的色素，具體功能有待于萃取純化后進一步研究分析。3結論

尖孢鐮刀菌的不同種和菌株之間產生色素的條件有差異。非致病尖孢鐮刀菌菌株1262在pH＜7的培養基上培養時，1262菌株可產生紫紅色色素，在pH＞7的培養基上培養時，1262菌株產生少量或者不產生色素。培養溫度和光照條件對1262菌株色素的產生影響不大。結合已有的研究結果，推斷該色素可能為比卡菌素的類似物，有一定的應用價值。尖孢鐮刀菌甘藍專化型菌株Foc-am，黑暗條件下不產生色素，光照下可產生橙色色素，而培養基的pH和溫度對其色素的產生影響不大。結合前人的研究結果，推斷該色素可能為一種新的色素，具體功能有待進一步分析確認。

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（責任編輯：張煥裕）

Conditions for the Production of Pigment froMTwo Kind of FusariuMoxysporuMStrains

XIAO Ji-ling1，SHEN Bao-Ming1,2，XIEBing-yan1，YANG Yu-hong1*
（1.Institute of Vegetable and Flowers,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,PRC; 2.College of Plant Protection,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,PRC）

The genus FusariuMare capable of producingmany kinds of pigmentsw ith different of functions.To explore the resources of natural pigmentsof the genus Fusarium,the effectsof light,different temperature and pH on the production of pigment froMtw o isolatesof FusariuMoxysporuMcultured on PDA mediuMwere investigated.The results were different between the nonpathogenic FusariuMoxysporuMisolate 1262 and the FusariuMoxysporuMf.sp.Conglutinans isolate Foc-am.The isolate of 1262 produced purple pigment w hen the mediuMof pH＜7.When themediuMpH＞7,it produced a small amount of pigment or no pigment.The light and culture temperaturewere irrelevant to its pigmentproduction.As to Foc-am,itproduced orange pigment in light.And culturing temperature and the mediuMpH show ed irrelevant to its pigment production.The result show s that the ambient conditions for produce pigments of the tw o isolates of FusariuMoxysporuMare different,and by changing the ambient conditions tomake the FusariuMoxysporuMw hich is normally unable to produce pigmentproduce pigmentgiveusa new method to explore new resourcesof natural pigments.

FusariuMoxysporum;strain;pigment;teMperature

Q815

A

1006-060X（2015）04-0105-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.04.033

2015-03-02

國家自然科學基金資助項目(31272003)；現代農業產業技術體系建設專項 （C AR S-25-B-01）；國家科技支撐計劃項目（2012BA D19B06）；農業部園藝作物生物學與種質創制重點實驗室項目。

肖姬玲（1988-），女，湖南邵陽市人，碩士研究生，研究方向為分子植物病理學。

楊宇紅