红树植物白骨壤内生真菌提取物对植物病原体的抗菌潜力研究及其生物活性评价

《International Journal of Agronomy》：Antimicrobial Potential of Endophytic Fungal Extracts From the Mangrove Avicennia germinans Against Phytopathogens

本综述系统评估了红树植物白骨壤（Avicennia germinans）内生真菌提取物对多种植物病原菌的抑制潜力。研究通过测定最小抑菌浓度（MIC）、最小杀菌浓度（MBC）、菌丝生长抑制率（PIMG）、孢子萌发率（SGR）以及病害发生率和严重度（DI%、DS%）等多指标，发现Fusarium pernambucanum、F. arcuatisporum和F. keratoplasticum等菌株提取物表现出显著抗菌活性，尤其对Clavibacter michiganensis（MIC = 7.8 μg/mL）和Colletotrichum asianum（PIMG = 85.37%）具有强烈抑制效果。毒性实验（LC50）显示多数活性提取物对Artemia salina无毒性，具备开发为环境友好型生物农药的潜力。

　　

引言

农业持续受到病虫害的严重影响，全球作物损失的10%–28%由植物病原体引起，其中20%–40%归因于细菌和真菌病害。长期使用合成农药导致耐药性产生、残留物积累，并对生态系统和人类健康造成负面影响，因此亟需开发基于天然产物的替代防控策略。红树林生态系统由于其独特的生境和丰富的微生物多样性，成为发现新型生物活性化合物的热点。白骨壤（Avicennia germinans）作为一种典型红树植物，其气生根（pneumatophores）为内生真菌提供了特殊栖息环境，这些真菌能够产生结构多样且具有抗菌、抗炎、抗氧化等多种生物活性的代谢产物。

材料与方法

研究于2021年8月至10月在墨西哥韦拉克鲁斯州的Tampamachoco泻湖（21°00′44.33″ N，97°20′20.87″ W）采集白骨壤的气生根样本。通过表面灭菌法分离得到31株内生真菌，其中8株显示生物活性。利用分子生物学方法（ITS rDNA测序）对活性菌株进行鉴定，并采用液体培养和氯仿-甲醇提取法获得真菌提取物。

抗菌活性通过微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC），实验菌株包括革兰阳性菌Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis和革兰阴性菌Pseudomonas syringae、Rhizobium radiobacter及Xanthomonas campestris。抗真菌活性通过菌丝生长抑制率（PIMG）、孢子萌发率（SGR）以及番茄果实病害发生率（DI%）和严重度（DS%）进行评估。所用植物病原真菌包括Acremonium strictum、Colletotrichum asianum和Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici。

毒性实验采用Artemia salina（卤虫）模型，测定提取物的半致死浓度（LC₅₀），并以商业杀菌剂卡宾达唑（carbendazim）作为对照。

结果

内生真菌的分离与鉴定

从白骨壤气生根中共分离到31株真菌，其中8株具生物活性，6株通过分子鉴定分别为：Fusarium pernambucanum（MA01）、F. arcuatisporum（MA06）、Neopestalotiopsis subepidermalis（MA13）、Apiospora marii（MA14）、Stemphylium lycopersici（MA28）和F. keratoplasticum（MA31）。菌株MA02和MA15未能通过现有方法鉴定。

抗菌活性

所有提取物均对Clavibacter michiganensis表现出抑制活性，MIC值介于7.8–1000 μg/mL。F. pernambucanum（MA01）提取物抑菌效果最强（MIC = 7.8 μg/mL），属极强活性级别。对Pseudomonas syringae，22株提取物显示抑菌作用，其中14株属中度活性（MIC = 250–500 μg/mL）。对Rhizobium radiobacter，11株提取物有抑菌效果，F. arcuatisporum（MA06）提取物效果最好（MIC = 125 μg/mL）。所有提取物对Xanthomonas campestris在1000 μg/mL浓度下均无抑制效果。

抗真菌活性

在1 mg/mL浓度下，F. keratoplasticum（MA31）对Colletotrichum asianum的菌丝抑制率最高（PIMG = 85.37%），Apiospora marii（MA14）和MA02分别达到69.76%和60.49%。上述三株提取物同时显著降低孢子萌发率和番茄果实病害程度。其中MA02提取物使孢子萌发率降低75%，MA31提取物使DI%和DS%分别降低50%和68.75%。在2.5 mg/mL浓度下，MA02和MA31提取物完全抑制了Colletotrichum asianum引起的病害（DI%和DS%均为0）。

对Fusarium oxysporum，MA15和MA31提取物分别显示72.18%和63.10%的抑制率，MA13为58.27%。对Acremonium strictum，MA31和MA02提取物分别抑制62.77%和59.04%。

急性毒性

多数活性提取物对Artemia salina无毒性（LC₅₀ > 1000 μg/mL）。MA15提取物显示弱毒性（LC₅₀ = 532.237 μg/mL），MA02为中度毒性（LC₅₀ = 146.579 μg/mL）。商业杀菌剂卡宾达唑的LC₅₀为104.711 μg/mL，属中度毒性。

讨论

本研究表明白骨壤内生真菌尤其是Fusarium属物种能产生对多种植物病原菌具有显著抑制作用的代谢产物。其抗菌机制可能涉及破坏细胞膜、抑制蛋白合成或干扰细胞壁形成等途径，但具体活性成分及作用机制有待进一步解析。与常用化学农药相比，这些真菌提取物具有较高的生物活性和较低的生态毒性，具备开发为绿色农药的潜力。尤其值得注意的是，部分提取物（如F. keratoplasticum）在较低浓度下即可有效控制病害，且对非靶生物相对安全。

结论

白骨壤内生真菌提取物对多种植物病原菌表现出广谱且高效的抗菌和抗真菌活性，尤其对革兰阳性菌和部分真菌病原体效果显著。其低毒性特征进一步支持了其在可持续农业中的应用前景。后续研究应集中于活性化合物的分离纯化、作用机制阐释以及田间防效验证，以期推动这类天然产物成为合成农药的有效替代品。