两株尖孢镰刀菌菌株产色素条件的研究

肖姬玲，沈宝明,2，谢丙炎，杨宇红

（1.中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京100081；2.湖南农业大学植物保护学院，湖南长沙410128）

两株尖孢镰刀菌菌株产色素条件的研究

肖姬玲1，沈宝明1,2，谢丙炎1，杨宇红1

（1.中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京100081；2.湖南农业大学植物保护学院，湖南长沙410128）

镰刀菌属真菌能产生多种色素，色素功能具有多样性。为充分挖掘镰刀菌属的色素资源，研究了温度、光照条件和培养基p H值3种因素对非致病尖孢镰刀菌1262菌株和尖孢镰刀菌粘团专化型1号生理小种Fo c-a m菌株产色素的影响。结果显示，在p H＜7的培养基上培养时，1262菌株可产生紫红色色素，在p H＞7的培养基上培养时，1262菌株产生少量或者不产生色素。培养温度和光照条件对1262菌株色素的产生影响不大；尖孢镰刀菌甘蓝专化型菌株Fo c-a m，黑暗条件下不产生色素，光照下可产生橙色色素，而培养基的p H值和温度对其色素的产生影响不大。结果说明，尖孢镰刀菌的不同种产色素条件有差异，改变培养条件可使不产色素的镰刀菌产生色素，这为寻找新的色素提供了思路。

尖孢镰刀菌；菌株；色素；温度

真菌色素是一类重要的化合物，其种类繁多，颜色多样，与合成色素相比，具有安全性高、无副作用、色调自然和接近天然物质的优点，且具有不受资源环境和空间限制的优越性。同时，有研究发现，有些色素，如蒽醌类色素，还具有止泻和抗菌、抗癌、抗病毒等功效[1]。因此越来越多的研究者致力于真菌色素的研究。

镰刀菌属于半知菌亚门，丝孢纲，瘤座孢目，瘤座孢科，镰刀菌属。该属中包括的多种镰刀菌都能产生色素，且色素颜色各异，因此该属包含丰富的色素资源。如腐皮镰刀菌（FusariuMsolani）暗培养呈现橄榄绿色，粉红镰刀菌(FusariuMroseum)暗培养呈现玫瑰色，串珠镰刀菌(FusariuMmoMiliforme)RCEF4029菌株能产生红色素[2-4]。

镰刀菌属真菌产生的色素，在功能上也具有多样性。Elizabeth等人研究禾谷镰刀菌（FusariuMgraMinearum）时发现，该菌产生的色素具有抑菌功能，能够抑制酵母生长[5]。Alma等人发现多株轮状镰刀霉菌（FusariuMverticillioides）产生的色素与该菌的毒性有密切关系[6]。孙月娥等发现串珠镰刀菌RCEF4029菌株产生的色素不同pH值条件下能呈现不同的颜色，可以满足不同的着色要求[4]。

随着基因技术的发展，目前对镰刀菌属产生色素的基因也有了一些研究，主要集中在对黄色镰刀菌素和比卡菌素的合成基因的研究。黄色镰刀菌素最早由Ashley等在黄色镰孢菌（FusariuMculmorum）中发现，该色素为一种沉淀在细胞壁的红色色素，属于芳香族萘醌类的聚酮二聚体[7]。Sascha等人利用基因敲除的方法最先确认了一个负责合成黄色镰刀菌素的基因簇，并通过对禾谷镰孢菌中PKS12基因的敲除，确认了该基因的功能为编码黄色镰刀菌素的前体[8]。比卡菌素是一种深红色的色素，也属于芳香族的聚酮类化合物，最早从串珠镰刀菌中分离得到。在串珠镰刀菌中，该基因的合成由聚酮合酶基因bik1负责，并受到临近5个基因的调控，敲除掉这5个基因中的任何一个都会导致比卡菌素合成量的急剧减少，甚至完全丧失[9]。

尖孢镰刀菌是镰刀菌属的一个重要组成部分，是世界性分布的土传病原真菌。其下根据是否致病，以及寄主专化型和小种差异等可细分为众多生理小种。目前已报道的尖孢镰刀菌专化型和小种已经超过120个[10]，而其中很多菌株都是有颜色的，且颜色各异，如此众多的产色素菌株对应的是丰富的色素资源。目前对尖孢镰刀菌的研究大都集中在对其致病性的研究[11-15]，对色素的研究还相对较少[16]。笔者对尖孢镰刀菌下的非致病尖孢镰刀菌1262菌株和尖孢镰刀菌粘团专化型1号生理小种Foc-am菌株的产色素条件进行了研究，以期为后续对色素的萃取纯化，进而研究色素功能提供基础，同时丰富对尖孢镰刀菌色素的研究。

1 材料与方法

1.1 材料

供试菌株：尖孢镰刀菌粘团专化型（FusariuMoxysporuMf.sp.Conglutinans）1号生理小种，编号为Foc-am，由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供。尖孢镰刀菌（FusariuMoxysporuMSchl.）1262号菌株由中国科学院微生物所提供。

培养基：马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基。

1.2 方法

基物pH值的调节测试方法：培养基装入500ML三角瓶，每瓶300ML。灭菌后用20%乳酸和过饱和Na2CO3调节培养基pH值,用pH试纸测定pH值，将pH分别调节至4、5、6、7、8、9。

将各菌株于常规PDA平板上培养7 d，用灭菌的打孔器打取6mm的菌饼至pH为4～9的PDA平板的中央，每皿1块。每个pH处理均取3皿置于两组温度为14±1°C、18±1°C、22±1°C、26±1°C、30±1°C的光照培养箱下，分别连续黑暗或连续光照培养，8 d后开始观察记录菌落色泽。

2 结果与讨论

2.1 光照、温度、pH对尖孢镰刀菌菌株Foc-am和非致病菌株1262产色素的影响

试验结果分别见表1和表2，结果显示：Foc-am在光照培养下菌落呈橘色，而在黑暗培养条件下，菌落无色。随着温度的升高，菌落颜色由橙色变为浅黄色，基物颜色由橙色变为白色（图1）。相同其他培养条件、不同pH值条件下，菌落颜色和基物颜色都没有变化。

表1 光照、温度、pH值对Foc-am产色素的影响

而1262菌株在同一温度，同一光照条件下，菌丝颜色和基物都随着培养基pH值的升高，由紫红色逐渐变为无色，但当其他培养条件相同时，在不同温度和光照条件下，菌丝颜色和色素颜色都没有明显变化。部分培养条件下，菌落照片见图2。

从试验结果可以看到，尖孢镰刀菌不同菌株之间色素产生的条件不尽相同。对于Foc-am菌株而言，在有光照的条件下，该菌株的菌落都能产生颜色，而温度和培养基pH值这两个因素则对其色素产生的影响不大；对于1262菌株而言，培养基pH值则对该菌株色素的产生起主导作用，在pH值升高到一定值后，会完全抑制该菌株产色素。Medentsev等人研究了多隔镰刀菌（FusariuMdecemcellulare），禾谷镰刀菌和瓜类萎蔫镰孢菌（FusariuMbulbigenum）3种镰刀菌产生萘醌类色素的条件，发现萘醌类色素的合成是一种真菌为了抵御环境压力的手段[18]。两种尖孢镰刀菌的产色素条件不同，说明对于不同菌来说，造成环境压力的因素不同。

表2 光照、温度、pH值对1262产色素的影响

图1 部分培养条件下，菌株Foc-am产色素情况（a d，b e，c f为分别为不同条件下Fo c-a m菌株菌落正、背面照，培养条件分别为：14℃，光照，p H=4；26℃，光照，p H=8；14℃，暗培养，p H=4。）

图2 部分培养条件下，菌株1262菌落产色素情况（a d，b e，c f分别为不同条件下1262菌株菌落正、背面照，培养条件分别为：26℃，光照，p H=4；26℃，光照，p H=7；26℃，光照，p H=8。）

对于镰刀菌产色素条件的影响，也有科研者做了一定的研究。王拱辰等证明了培养基的pH值能影响李瑟组镰刀菌的菌落形态、色泽，李瑟组镰刀菌在pH 6～7范围内生长最适，当pH 3～4时菌落偏向红色，pH 6～7时菌落为紫色，pH 10则有些菌株变为淡蓝色、灰色[17]。蓝江林等研究了pH胁迫下6个尖孢镰刀菌菌株的生长动力学模型，发现尖孢镰刀菌的最适生长pH值为5～8，且培养基的pH值能影响部分菌株菌落的色泽[19]。崔堂兵等研究了尖孢镰刀菌发酵产色素的最适碳源、氮源及无机盐，并用正交设计试验对主要营养进行优化，优化后的最适发酵条件为：初始pH 6.0，装液量50～250ML，吐温－80添加量1%，接种量10%，28℃，200 r/Min[15]。

前人研究发现，比卡菌素合成酶基因bik1的表达受到高含量氮源和碱性pH值的抑制。该基因在少量氮源或者酸性pH值的条件下能够大量表达[9]。而高pH值是黄色镰刀菌素产生的重要条件[8]。结合这些研究结果和本实验的结果，可推断1262菌株产生的色素可能为比卡菌素的类似物，而Foc-am菌株产生的色素的条件与已知的两种色素产生条件都有差异，推断可能为一种新的色素。1262菌株产生的色素，色泽浓郁，光照不影响其稳定性，且在较大pH范围内都能保持稳定的色泽，有一定的应用价值。而Foc-am菌株产生的色素则可能为一种新的色素，具体功能有待于萃取纯化后进一步研究分析。3结论

尖孢镰刀菌的不同种和菌株之间产生色素的条件有差异。非致病尖孢镰刀菌菌株1262在pH＜7的培养基上培养时，1262菌株可产生紫红色色素，在pH＞7的培养基上培养时，1262菌株产生少量或者不产生色素。培养温度和光照条件对1262菌株色素的产生影响不大。结合已有的研究结果，推断该色素可能为比卡菌素的类似物，有一定的应用价值。尖孢镰刀菌甘蓝专化型菌株Foc-am，黑暗条件下不产生色素，光照下可产生橙色色素，而培养基的pH和温度对其色素的产生影响不大。结合前人的研究结果，推断该色素可能为一种新的色素，具体功能有待进一步分析确认。

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（责任编辑：张焕裕）

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

国家自然科学基金资助项目(31272003)；现代农业产业技术体系建设专项 （C AR S-25-B-01）；国家科技支撑计划项目（2012BA D19B06）；农业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室项目。

肖姬玲（1988-），女，湖南邵阳市人，硕士研究生，研究方向为分子植物病理学。

杨宇红