西红花真菌性病害与生防菌鉴定研究进展

杜雪; 李秀娟; 桂思琦; 开国银; 邵果园; 周伟

doi:10.11833/j.issn.2095-0756.20200809

西红花真菌性病害与生防菌鉴定研究进展

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200809

杜雪^1,,
李秀娟²,
桂思琦²,
开国银²,
邵果园^1, ,,
周伟^2, ,

1.
浙江农林大学园艺科学学院，浙江杭州 311300
2.
浙江中医药大学药学院，浙江杭州 311402

基金项目: 浙江省自然科学基金面上项目(LY20H280008)；全国大学生创新创业训练计划项目(202010344024)

详细信息

作者简介: 杜雪(ORCID: 0000-0002-8056-7319)，从事植物组织培养、致病菌的分离与鉴定研究。E-mail: 1365609131@qq.com

通信作者: 邵果园(ORCID: 0000-0001-5766-5255)，副教授，从事园艺植物新品种选育与营养功效分析研究。E-mail: 360900227@qq.com。; 周伟(ORCID: 0000-0002-9309-5832)，副教授，博士，从事药用植物种质资源创新利用、药效物质代谢合成分子调控和基因组学研究。E-mail: zhouwei19810501@163.com

中图分类号: R282.2

Research progress of fungal diseases in Crocus sativus and identification of biocontrol bacteria

DU Xue^1
,,
LI Xiujuan²,
GUI Siqi²,
KAI Guoyin²,
SHAO Guoyuan^{1
, ,},
ZHOU Wei^{2
, ,}

1.
College of Horticulture Science, Zhejiang A&F University, Hangzhou 311300, Zhejiang, China
2.
School of Pharmacy, Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou 311402, Zhejiang, China

摘要: 西红花Crocus sativus为多年生草本植物，具有活血化瘀、凉血解毒、抗癌、抗氧化等多种药用价值。由于无性繁殖及连作障碍，西红花病害日益严重；以真菌性引起的西红花球茎腐烂病害最为常见，造成西红花产量锐减，严重影响产业发展。解决真菌性病害是提高西红花产量与品质的有效途径之一。围绕西红花土壤真菌性病害、西红花内生真菌、西红花真菌病害生防菌的分离与鉴定研究进展等展开综述，分析西红花研究前景。后续研究可以从3个方向展开，一是基于现代宏基因组测序技术挖掘西红花球茎腐烂致病菌和拮抗菌，二是基于合成生物学和发酵工程技术方法实现西红花药效物质的异源高效生物合成，三是创制西红花脱毒新种质，为生产提供可靠的优质种源。本研究能为西红花真菌性病害防治、生物菌肥的开发利用等研究提供参考。表3参89
- 微生物 /
- 西红花 /
- 品质 /
- 内生菌 /
- 致病菌 /
- 生防菌
Abstract: Crocus sativus is a perennial herb with medicinal values such as promoting blood circulation and removing stasis, cooling blood and detoxification, anti-cancer and anti-oxidation. Due to vegetative propagation and successive cropping obstacle, the disease of C. sativus is aggravated day by day. And the corm rot disease caused by the fungus is the most common, which causes a sharp decline in C. sativus output, and seriously affects its industrial development. To conquer fungal disease is one of the effective ways to improve its yield and quality. In this study, the research progress on isolation and identification of soil fungal diseases, endophytic fungi and biocontrol bacteria of C. sativus is reviewed, and research prospect is analyzed. The follow-up research can be carried out from three directions. First, based on modern metagenome sequencing technology, the pathogen and antagonistic bacteria of the corm rot of C. sativus should be studied. Second, based on synthetic biology and fermentation engineering methods, heterologous and efficient biosynthesis of effective substances in C. sativus should be realized. The third is to create a new germplasm for detoxification of C. sativus to provide reliable and high quality provenance for production. This study can provide a reference for research on prevention and control of fungal diseases and the development and utilization of biological fertilizer. [Ch, 3 tab. 89 ref.]
- microorganism /
- Crocus sativus /
- quality /
- endophytic fungi /
- pathogenic bacteria /
- biocontrol bacterium

玉米Zea mays是主要的食品、饲料和工业原料作物，在粮食安全中发挥着至关重要的作用。容重作为玉米商品质量的重要指标，已成为国际贸易中质量分级的重要因素^[1]。容重由单位容积内的粒数和质量决定，在生长发育过程中，受到多种因素的影响，包括玉米整株的外形、吐丝期、抽雄期、灌浆期等^[1]。前人研究发现：籽粒灌浆率是影响作物籽粒容重的关键因素^[2]。授粉 2~3周后，籽粒的灌浆速度较快，内部物质在此期间迅速积累^[3]。由于玉米胚乳质量占籽粒质量的85%，玉米籽粒的饱满度主要受胚乳的影响^[3]。胚乳细胞的增殖和发育决定了籽粒的质量和品质，玉米胚乳的发育包括籽粒库容建成和籽粒库充实^[4]。籽粒库容的建成主要是胚乳细胞的增殖和生长扩张，以及胚乳细胞中淀粉颗粒的发育；籽粒库的充实主要通过淀粉的持续合成和积累，以及胚乳中淀粉颗粒的逐渐膨胀^[5]。胚乳淀粉质量分数为70%~75%^[5]，由此可知，玉米中淀粉质量分数与容重紧密相关，容重可以反映籽粒的品质和成熟度^[6]。以往研究对玉米品质的研究主要集中在营养品质和加工品质方面，对容重的研究较少。

籽粒容重与其他品质性状间有着密不可分的联系。在玉米中，吴春胜等^[7]发现籽粒容重与蛋白质、脂肪含量负相关；张丽等^[8]发现容重与蛋白质、淀粉含量正相关；张静等^[9]发现容重与蛋白质含量负相关，与脂肪、淀粉含量正相关；而DORSEY-REDDING等^[10]则发现容重与淀粉含量负相关。综上所述，玉米容重与其他品质性状之间的相关性存在争议。

前期通过数量性状基因座(QTL)或全基因组关联 (GWAS) 分析发现容重在小麦Triticum aestivum和玉米中具有高度遗传性，并且筛选到一些关键 QTLs、单核苷酸多态性位点(SNPs)或基因^[11−16]。在玉米中，ZHANG等^[11]对 B73 × Mo17构建的IBMSyn10 DH群体对容重性状进行关联分析，筛选到17个候选基因，其中包括 ATHB-4 (Zm00001d044081)。DING等^[17]利用 Chang 7-2 × Zheng 58 构建的 225 个自交系群体通过混合模型(MLM)进行 QTL 分析，鉴定到 5 个与容重相关的 QTLs。LIU等^[18]利用 10 个重组自交系群体进行 QTL 分析，在玉米中鉴定出 70 个 QTLs。由于容重是一个复杂的数量性状，目前关于控制容重的关键基因鉴定进展缓慢。

本研究使用 517份玉米种质对容重与粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪、直链淀粉进行相关性分析，并选取极端种质进行转录组测序(RNA-Seq) 分析，挖掘控制容重的关键基因，为容重调控机制研究和高容重新品种选育提供候选基因和优异种质。

1. 材料和方法

1.1 材料

以 517 份玉米种质资源为材料，其中包括 368 份浙江地方玉米种质以及 149 份国内外骨干自交系。对玉米种质进行自交授粉 4 代。2022年4月种植于浙江省东阳市(29.28′N，120.33′E)、11月种植于海南省乐东县(18.52′N，108.93′E)和7月种植于浙江省杭州市临安区(30.23′N，119.72′E)。玉米种质在每个地点种植设3个随机区组重复。每个材料每行种植 20 株，选取9 个授粉良好的果穗进行测定。

B73作为玉米重要的骨干自交系，被广泛用于品种选育及各种基础研究的参考品种，因此以B73作为参照，以便监测和标准化不同批次样品的品质性状数据。

1.2 品质性状测定

1.2.1 容重测定

玉米果穗脱粒后去除杂质，自然干燥后含水量降至14%以下。用 GHCS-1000AP KTW 测定仪(浙江托普云农科技股份有限公司)按照 SAC 方法(GB 1353—2009《玉米》)检测容重。从 9 个果穗的混合籽粒中随机采集约50 g种子，用磨样机粉碎成粉末，进行其他品质性状测定。

1.2.2 含水量测定

取 10 g样本，用电热鼓风干燥器(DHG9030A，浙江托普云农科技股份有限公司)通过高温烘干法测定含水量。

1.2.3 粗蛋白测定

含氮量按照改进的凯氏定氮法^[19]，使用全自动凯氏定氮仪(K9860，海能仪器股份有限公司)进行测定。取约 0.100 0 g的样本，籽粒中粗蛋白是检测含氮量的 6.25倍。

1.2.4 粗脂肪测定

玉米籽粒粗脂肪的测定采用改良索氏抽提法^[20]，参考GB 2906—1982《粮油作物种子粗脂肪测定方法》，用索氏脂肪抽提仪(SOX606，海能仪器股份有限公司)提取2.000 0 g籽粒中的粗脂肪，然后用烘箱(XMTD-8222，上海精宏实验设备有限公司)去除脂肪抽提剂石油醚。

1.2.5 粗淀粉测定

籽粒粗淀粉的测定参考ISO 10520: 1997《本地淀粉淀粉含量的测定旋光法》和GB 5006—1985《谷物籽粒粗淀粉测定法》。将 2.5000 g样本通过氯化钙-乙酸溶液水解，然后使用硫酸锌和亚铁氰化钾溶液进行提取，使用全自动旋光仪(P850，海能仪器股份有限公司)进行测定。

1.2.6 直链淀粉测定

直链淀粉的测定参考GB 7648—1987《水稻、玉米和谷子籽粒直链淀粉测定法》的改进方法^[21]。用 Synergy H1 多模式微孔板酶标仪(BioTek 仪器公司)测定直链淀粉-碘复合物在 720 nm 波长处的吸光度。

1.2.7 支链淀粉测定

支链淀粉质量分数的计算方法是从粗淀粉中减去直链淀粉质量分数。每个样品测定2个重复，如果2次重复偏差超过5%，重复测定1次。直支比为直链淀粉质量分数与支链淀粉的比值。

1.3 RNA-Seq分析

授粉20~25 d是玉米种子发育和灌浆的重要阶段^[22−23]，因此RNA提取自授粉20 d的籽粒。2023年8月，将517份玉米种质种植于浙江省杭州市临安区，种植区域与2022年相同，进行3个随机区组重复，每个材料每行种植 20 株。根据2022年品质分析结果，从具有极端表型的种质中分离籽粒，筛选4个容重较高、粗淀粉质量分数较高、粗蛋白质量分数较低、粗脂肪质量分数较低的种质(梅玉米、F1白轴、 CML324、975-12)，以及 4 个容重较低、粗淀粉质量分数较低、粗蛋白质量分数较高、粗脂肪质量分数较高的种质(浙单14、M270、孝丰白马玉米、金辉黑糯玉米)，上述8个极端种质的生育期均为101 d。将9个果穗的籽粒混合作为1个重复。提取的RNA送至北京诺禾致源科技股份有限公司进行RNA-Seq测序和分析。

1.4 RNA提取及实时荧光定量PCR检测

授粉 20 d后，采集籽粒并保存在−80 ℃冰箱。使用 TransZol Up Plus RNA试剂盒(北京全式金生物科技股份有限公司)提取总RNA。使用 Hifair III 1st Strand cDNA Synthesis SuperMix 逆转录试剂盒(上海翌圣生物技术有限公司)将 RNA 反转录为 cDNA，使用稀释的 cDNA 进行实时荧光定量PCR (RT-qPCR)鉴定。以玉米管家基因ZmGAPDH作为内参，对样本进行RT-qPCR鉴定。引物组合：Zm00001d043468，使用引物1F 和1R；Zm00001d028709，使用引物2F和2R；Zm00001d021653，使用引物3F和3R；Zm00001d004438，使用引物 4F 和 4R；Zm00001d043511，使用引物 5F 和 5R； Zm00001d041775 使用引物 6F 和 6R；Zm00001d032224 使用引物 7F 和 7R；Zm00001d035156 使用引物 8F 和 8R；ZmGAPDH 使用引物 9F 和 9R，检测各基因表达。每个样品包含3个生物学重复，3个玉米的籽粒作为1个生物学重复。

1.5 统计分析

利用Excel和SPSS 19.0进行数据分析，计算最大值、最小值、平均数、标准差、变异系数，绘制群体频率分布图，对玉米籽粒品质性状数据进行联合方差分析和相关性分析等。

2. 结果与分析

2.1 517 份玉米籽粒容重和其他品质性状

从表1可见：玉米籽粒容重最大值和最小值均在东阳，分别为 904.00和 254.55 g·L⁻¹。东阳容重的变异系数最大，临安的变异系数最小。经过最佳线性无偏预测法(BLUP)分析后，容重为431.41~798.55 g·L⁻¹，变异系数降至 8.47%。粗蛋白质量分数最大值在乐东，最小值在东阳。东阳粗蛋白质量分数的变异系数最大，临安的变异系数最小。经 BLUP 分析，粗蛋白质量分数为6.17%~17.89%，变异系数降至 10.09%。粗脂肪质量分数最大值和最小值均在东阳，分别为 14.57%和 2.01%。东阳的粗脂肪质量分数变异系数最大，而临安最小。经 BLUP 分析，粗脂肪质量分数为 2.64%~12.99%，变异系数降至 29.01%。粗淀粉质量分数最大值在乐东，最小值在东阳。东阳的变异系数最大，临安的变异系数最小。经 BLUP 分析，粗淀粉质量分数为 12.45%~71.25%，变异系数降至 11.04%。直链淀粉质量分数最大值和最小值均在东阳，分别为 36.44% 和 2.66%。东阳的直链淀粉质量分数变异系数最大，而临安最小。经 BLUP 分析，直链淀粉质量分数在 5.70%~32.68%，变异系数降至 26.44%。支链淀粉质量分数最大值和最小值均在乐东，分别为65.94%和18.66%。经 BLUP 分析，支链淀粉质量分数为 16.65%~61.79%，变异系数降至 16.65%。直支比最大值在东阳，最小值在乐东。东阳的变异系数最大，而乐东的变异系数最小。经 BLUP 分析，直支比为 0.16~2.30，变异系数降至 33.08%。

表 1 玉米籽粒容重和其他品质性状统计及分析

Table 1 Descriptive statistics for maize test weight and other quality traits

项目	地点	容重/(g·L⁻¹)	质量分数/%					直支比
项目	地点	容重/(g·L⁻¹)	粗蛋白	粗脂肪	粗淀粉	直链淀粉	支链淀粉	直支比
均值±标准差	东阳	606.84±101.03	12.48±2.08	4.98±2.00	62.73±9.64	21.87±8.94	40.83±10.64	0.60±0.32
	乐东	692.46±69.45	13.98±2.08	5.01±1.70	64.23±6.00	21.89±6.77	42.35±8.30	0.55±0.21
	临安	712.90±52.82	12.77±1.35	5.03±1.17	64.88±4.25	21.06±6.85	43.75±8.06	0.52±0.21
	BLUP	664.42±56.29	13.17±1.33	5.04±1.46	63.21±6.98	22.10±5.84	41.46±6.90	0.58±0.19

数值范围	东阳	254.55~904.00	7.66~20.30	2.01~14.57	19.95~72.46	2.66~36.44	4.98~65.13	0.07~3.00
	乐东	366.67~840.00	9.05~20.70	2.46~13.61	34.36~77.08	3.20~34.12	18.66~65.94	0.06~1.10
	临安	431.82~871.43	9.72~17.91	3.13~12.00	36.76~72.17	4.36~31.50	20.70~64.65	0.07~1.17
	BLUP	431.41~798.55	6.17~17.89	2.64~12.99	12.45~71.25	5.70~32.68	16.65~61.79	0.16~2.30

变异系数/%	东阳	16.65	16.66	40.13	15.37	40.88	26.07	53.39
	乐东	10.03	14.85	33.83	9.34	30.95	19.59	37.44
	临安	7.41	10.58	23.29	6.55	32.50	18.41	40.06
	BLUP	8.47	10.09	29.01	11.04	26.44	16.65	33.08

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2.2 517份玉米籽粒容重和其他品质性状群体结构分析

如图1所示：容重主要分布在 650.00~700.00 g·L⁻¹，群体分布呈标准正态分布。粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉、直链淀粉、支链淀粉质量分数和直支比分别主要分布在 12.00%~13.00%、4.00%~5.00%、64.00%~68.00%、24.00%~27.00%，40.00%~46.00%，0.60~0.80内。粗蛋白、粗淀粉质量分数的群体分布呈正态分布，粗脂肪、直链淀粉质量分数和直支比的群体分布呈偏态分布。

图 1 不同种质籽粒品质性状的群体分布图

Figure 1 Histogram of frequency distribution of kernel test weight and quality traits in different inbred lines

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2.3 517 份玉米籽粒容重和其他品质性状联合分析

品质性状作为因变量，品种和环境作为自变量进行分析(表2)发现：容重、粗脂肪和粗淀粉质量分数受品种、环境以及品种与环境交互作用的极显著影响(P＜0.01)。直链淀粉和支链淀粉的质量分数受品种影响极显著(P＜0.01)，但不受环境以及品种与环境间交互作用的影响。粗蛋白质量分数、直支比受品种和环境的显著影响(P＜0.01或P＜0.05)，但不受品种和环境之间交互作用的影响。

表 2 不同试验点玉米种质籽粒容重和其他品质性状的联合分析

Table 2 Joint analysis of kernel test weight and other quality traits of maize inbred lines in different experimental sites

性状	变异来源	平方和	F	P	性状	变异来源	平方和	F	P
容重	品种	415221.072	100.721	＜0.001**	直链淀粉	品种	4869.787	135.622	＜0.001**
	环境	159948.328	38.799	＜0.001**		环境	91.143	2.538	0.112
	品种×环境	13620.659	3.304	0.003**		品种×环境	65.838	1.834	0.140

粗蛋白	品种	171.774	50.379	＜0.001**	支链淀粉	品种	5845.288	86.835	＜0.001**
	环境	94.612	27.749	＜0.001**		环境	59.727	0.887	0.347
	品种×环境	4.487	1.316	0.268		品种×环境	80.387	1.194	0.311

粗脂肪	品种	317.333	171.032	＜0.001**	直支比	品种	3.630	71.754	＜0.001**
	环境	14.765	7.958	0.005**		环境	0.284	5.613	0.018*
	品种×环境	7.527	4.057	0.007**		品种×环境	0.038	0.758	0.518

粗淀粉	品种	6118.363	164.49	＜0.001**
	环境	330.135	8.876	0.003**
	品种×环境	240.086	6.455	＜0.001**
说明：表示P＜0.05；*表示P＜0.01。

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2.4 517 份玉米籽粒品质性状相关性分析

相关性分析(图2)显示：容重与粗蛋白、粗脂肪质量分数呈极显著负相关(P＜0.01)，而与粗淀粉、直链淀粉和支链淀粉质量分数呈极显著正相关(P＜0.01)。容重与直支比之间无相关性。粗蛋白、粗脂肪质量分数与粗淀粉、直链淀粉和支链淀粉呈极显著负相关(P＜0.01)，而粗蛋白与粗脂肪质量分数呈极显著正相关(P＜0.01)。粗淀粉与直链淀粉、支链淀粉质量分数呈极显著正相关(P＜0.01)，而与直支比呈极显著负相关(P＜0.01)。直链淀粉与支链淀粉质量分数呈极显著负相关(P＜0.01)，而与直支比呈极显著正相关(P＜0.01)。支链淀粉质量分数与直支比呈极显著负相关(P＜0.01)。

图 2 籽粒容重与其他品质性状的相关性分析

Figure 2 Correlation coefficients between kernel test weight and other quality traits

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2.5 玉米容重控制候选基因挖掘

通过主成分分析，容重较高、粗淀粉质量分数较高、粗蛋白质量分数较低的种质被划分为 A 组，而容重较低、粗淀粉质量分数较低、粗蛋白质量分数较高的种质被划分为 B 组(图3A)，说明 A 组和 B 组之间的基因表达量有显著性差异。在主成分分析中，PC1 可解释 43.9% 的表型，PC2 可解释 15.7% 的表型(图3B)。与 A 组相比，B1、B2、B3、B4中分别有1 847、4 729、2 273、1 918个基因上调，而 B1、B2、 B3 、 B4 中分别有 391 、 350 、 433 、 352 个基因下调(图3C~D)。经过韦恩分析发现：其中140个基因在B组中共同上调，19个基因受到下调。对上述159个基因进行基因本体(GO)富集分析，发现分别有 50 和 47 个基因富集于细胞过程、生物过程的代谢，54 个基因富集在细胞构造及组成中，46 个基因分别具有结合和催化活性的分子功能(图3E)。通过京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析，有 7 个基因富集于糖酵解/葡萄糖生成(ko00010)，5 个基因富集于光合生物碳固定(ko00710)，8 个基因富集于碳代谢(ko01200)，7 个基因富集于氨基酸生物合成中的碳固定(ko01230) (图3F)。

图 3 转录组分析筛选控制容重和品质性状的候选基因

Figure 3 Transcriptome screening of control genes for traits such as bulk density and quality

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为了进一步挖掘控制容重和品质性状的关键基因，从与碳代谢、光合组织中的碳固定以及氨基酸的生物合成相关途径中筛选出 8 个候选基因，通过 RT-qPCR 或 RNA-Seq 进行了验证分析。通过 RT-qPCR 分析，编码6-磷酸海藻糖合酶6的 Zm00001d043468 在 B2 中的表达量是 A2 的 3.7 倍。RNA-Seq 数据中，Zm00001d043468 的表达水平在 B 组中较 A 组升高 2.8 倍，而通过RT-qPCR检测发现该基因在 B 组中的表达量是 A 组的 2.7 倍 (图4A)。通过 RT-qPCR 分析，编码抗坏血酸过氧化物酶同源基因-3的Zm00001d028709在B1和B4组的表达量是 A1 组的51倍。通过 RNA-Seq 分析发现，Zm00001d028709 的表达水平在 B 组较 A 组升高 3.1 倍，而RT-qPCR分析显示该基因在 B 组中表达量是 A 组的 4.9 倍 (图4B)。通过RT-qPCR 分析，编码葡萄糖-6-磷酸/磷酸转运体-2 的 Zm00001d021653 在 B4 组的表达量是 A4 组的 21.4 倍。通过 RNA-Seq分析发现 Zm00001d021653 的表达水平在B 组较 A 组升高 10.2 倍，而RT-qPCR实验验证发现该基因在 B 组表达量是 A 组的 4.6倍 (图4C)。通过 RT-qPCR 分析，编码普鲁兰酶型淀粉脱支酶 1 的 Zm00001d004438 在 A4 组的表达量是 B3 组的 1.4 倍。通过 RNA-Seq 分析发现 Zm00001d004438在A 组的表达量较 B 组升高 2.3 倍，而使用RT-qPCR验证发现该基因在 A 组的表达量是 B 组的1.9倍 (图4D)。通过 RT-qPCR分析，编码己糖激酶-6 的 Zm00001d043511 在 B3 组的表达量是 A2 组的 6.9 倍。通过 RNA-Seq 分析发现Zm00001d043511在 B 组的表达量较A 组升高 2.1 倍，而RT-qPCR验证该基因在 B 组表达量是 A 组的 2.6 倍 (图4E)。通过RT-qPCR分析，编码2-脱氢-3-脱氧磷酰辛酸醛缩酶的 Zm00001d041775 在 B2 中的表达量是A2的17倍。通过 RNA-Seq 分析发现Zm00001d041775在 B 组中的表达量较 A 组升高 3.4 倍，而 RT-qPCR检测该基因在B 组的表达量是 A 组的 3.4 倍 (图4F)。通过RT-qPCR分析，编码丙酮酸脱氢酶复合体叶绿体二氢脂酰赖氨酸-残基乙酰转移酶组分-4的 Zm00001d032224 在 B4 组的表达量是A2组的 46.9倍。通过 RNA-Seq 分析发现 Zm00001d032224 在B 组的表达量较 A 组升高 1.8倍，而 RT-qPCR检测该基因在B 组的表达量是 A 组的 4.6倍 (图4G)。通过 RT-qPCR 分析，编码细胞膜甘油醛-3-磷酸脱氢酶GAPC2的Zm00001d035156在B4组的表达量是A4组的25.6倍。通过 RNA-Seq分析发现：Zm00001d035156在B组的表达量较A组升高 2.8 倍，而RT-qPCR显示该基因在B组的表达量是 A 组的3.4倍 (图4H)。从以上结果可以看出：RT-qPCR和 RNA-Seq 检测基因表达的趋势是一致的。相关性分析发现：RT-qPCR 和 RNA-Seq 数据具有很高的相关性，R² 为 0.831 8 (图4I)。

图 4 通过RNA-Seq和RT-qPCR检测候选基因的相对表达量

Figure 4 Relative expression of candidate genes detected by RNA-Seq and RT-qPCR

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3. 讨论

容重是一个复杂的数量性状，受多因素影响，但与其他品质性状的关系仍有争议。在玉米中，张丽等^[8]研究表明：容重与蛋白质质量分数呈正相关，也有研究发现容重与蛋白质质量分数呈负相关^{[7, 9]}。本研究发现玉米籽粒容重与粗蛋白质量分数呈负相关。向日葵Helianthus annuus中粗脂肪质量分数与容重呈正相关，但在燕麦Avena sativa中无显著关系，在大豆Glycine max中呈负相关^[24−26]。在玉米中，吴春胜等^[7]发现籽粒容重与脂肪质量分数呈负相关，张静等^[9]发现容重与脂肪质量分数呈正相关。本研究发现玉米容重与粗脂肪质量分数呈负相关。玉米籽粒主要由胚和胚乳组成，胚乳质量占了85%，且以淀粉为主，而胚的主要成分是蛋白质、脂肪和水。这可能有助于解释容重与粗脂肪和粗蛋白质量分数之间的负相关关系。张丽等^[8]利用29个山东省审定玉米品种研究发现玉米籽粒容重和淀粉呈正相关关系，但是DORSEY-REDDING 等^[10]分别使用183和195个玉米杂交种发现玉米籽粒容重和淀粉呈负相关。本研究利用517个玉米种质发现淀粉质量分数和容重呈正相关。此外，容重与直链淀粉或支链淀粉的质量分数之间存在弱的正相关性，而容重与直支比之间没有相关性。这表明容重可能是由淀粉质量分数决定，而不是由淀粉类型决定。

容重是一个可遗传的数量性状，但它也受环境因素的影响。本研究表明：容重、粗脂肪和粗淀粉质量分数受品种、环境或品种和环境交互作用的影响，而直链淀粉和支链淀粉只受品种影响，不受环境影响。这些结果说明在不同环境下的容重可能受到粗蛋白、粗脂肪或粗淀粉质量分数的影响，而不受到直链淀粉和支链淀粉的影响。

在玉米中，ZHANG等^[11]利用 B73 × Mo17(IBM)Syn10 DH群体进行 QTL 关联分析，筛选到3个与容重相关的候选基因 ZmSWEET4c、ZmYUC1和 ZmTCRR，这些基因均与胚乳发育及碳代谢有关^{[11, 27−28]}。本研究通过RT-qPCR 方法筛选并验证了 8 个与碳代谢和氨基酸代谢相关的基因。其中，与碳代谢相关的海藻糖-6-磷酸对胚发育、产量形成和非生物胁迫耐受性非常重要^[29−30]。在水稻Oryza sativa中，OsTPS8在耐盐性和糖分积累方面起着重要作用^[31]。本研究发现编码6-磷酸海藻糖合酶6的 Zm00001d043468与容重和品质性状有关。在拟南芥Arabidopsis thaliana中，基质抗坏血酸过氧化物酶(s-APX)已被证明可通过调节抗坏血酸的生物合成来控制碳水化合物的供应^[32]。编码抗坏血酸过氧化物酶同源物 3 并与碳水化合物代谢(K00434)相关的 Zm00001d028709在容重较低的种质中上调，该基因位于容重相关QTL位点 PZE-103144282或qKTW3-2附近^[11]。在拟南芥中，葡萄糖-6-磷酸/磷酸转运体 2(GPT2)可增加叶绿体内膜的碳还原，影响光合作用和植物生长^[33]。在玉米中，编码葡萄糖-6-磷酸/磷酸转运体2的 Zm00001d021653可能是容重增加的原因。Zm00001d004438编码普鲁兰酶型淀粉脱分支酶1 (Zpu1)，可能在胚乳发育过程中起重要作用^[34]，在容重较高的种质中高表达，该基因位于已报道容重关联位点 SYN18432、qKTW7和phi082-umc1799附近^{[11, 17]}。ZmHXK3a 催化葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸在淀粉代谢中发挥关键作用^[35]。本研究表明编码己糖激酶-6的Zm00001d043511在容重和粗淀粉质量分数较高的种质中高表达。在桑Marus alba叶中，编码 2-脱氢-3-脱氧磷酸醛缩酶的 KdsA 在高盐和干旱胁迫下下调^[36]。本研究发现编码 2 -脱氢- 3 -脱氧磷酰辛酸醛缩酶的 Zm00001d041775与容重和品质性状的形成有关，该基因位于容重关联位点PZE-10314428和qKTW3-2附近^[11]。在拟南芥中，细胞质甘油醛-3-磷酸脱氢酶GAPC2在细胞代谢和种子脂肪积累中起着重要作用^[37]。本研究发现编码细胞质甘油醛-3-磷酸脱氢酶 GAPC2 的 Zm00001d035156 在容重较高的种质中高表达。

4. 结论

群体结构分析表明：玉米籽粒容重，粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉、直链淀粉、支链淀粉质量分数和直支比的主要分布符合正态分布或近似正态分布。联合方差分析表明：容重、粗脂肪和粗淀粉质量分数受品种、环境以及品种与环境交互作用的显著影响；直链淀粉和支链淀粉的质量分数受品种影响较大，但不受环境以及品种与环境间交互作用的影响；粗蛋白质量分数、直支比受品种和环境的显著影响，但不受品种和环境之间交互作用的影响。品质性状之间相关性分析表明：容重与粗蛋白、粗脂肪质量分数呈显著负相关，而与粗淀粉、直链淀粉和支链淀粉质量分数呈显著正相关。容重与直支比之间无相关性。

进一步对极端玉米种质籽粒进行RNA-Seq，共鉴定到8个与碳代谢和氨基酸代谢途径相关的基因，并利用RT-qPCR验证其在极端种质中的表达差异，发现这些基因在不同种质中的表达变化规律与品质性状差异变化趋势一致，其中Zm00001d021653、Zm00001d004438、Zm00001d043511、Zm00001d035156可能在碳还原、胚乳发育、淀粉代谢、细胞代谢和种子脂肪积累中起着重要作用。

本研究筛选获得了可能与品质性状相关的候选基因，可以为高品质玉米新品种选育提供特异性种质资源及候选基因，但是对于这些基因调控玉米籽粒品质性状的分子机制仍然不够清晰，还需要进一步通过分子生物学实验来鉴定这些基因的功能，以揭示玉米籽粒品质性状的分子调控机制。

表 1 西红花球茎腐烂致病真菌及其来源

Table 1. Summary of pathomycete isolation from rotting bulbs of C. sativus

菌株类型	分离部位	参考文献	菌株类型	分离部位	参考文献
尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum	腐烂球茎	[15]	炭疽菌 Anthracnose sp.	腐烂球茎	[34]
腐皮镰刀菌 F. solani	腐烂球茎	[15]	红棕孔韧革菌 Porostereum sp.	健康球茎	[35]
巴西曲霉 Aspergillus brasiliensis	腐烂球茎	[32]	离生青霉菌 P. solitum	腐烂球茎	[36]
桔青霉菌 Penicillium citrinum	腐烂球茎	[32]	齐整小核菌 Sclerotium rolfsii	腐烂球茎	[38]
链格孢菌 Alernaria alternata	健康球茎	[33]

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表 2 已报道的西红花生防菌

Table 2. Biocontrol bacterium of C. sativus had been reported

菌株名称	菌株类型	来源	作用	参考文献
蜂房类芽孢杆菌 Paenibacillus alvei ZJUB2011-1	细菌	根际土壤	防治球茎腐烂病	[63]
解淀粉芽孢杆菌 Bacillus amyloliquefaciens C612	细菌	根际土壤	抑制病原菌生长	[15]
苏云金芽孢杆菌 B. thuringiensis DC1	细菌	根际土壤	抑制病原菌，促进植株生长	[65]
巨大芽孢杆菌 B. megaterium VC3	细菌	根际土壤	抑制病原菌，促进植株生长	[65]
解淀粉芽孢杆菌 B. amyloliquefaciens DC8	细菌	根际土壤	抑制病原菌，促进植株生长	[65]
枯草芽孢杆菌 B. subtilis	细菌	生防药剂	防治球茎腐烂病	[66]
荧光假单胞菌 Pseudomonas ﬂuorescens	细菌	生防药剂	防治球茎腐烂病	[66]
棘孢木霉菌 Trichoderma asperellum	真菌	生防药剂	防治球茎腐烂病	[66]
解淀粉芽孢杆菌 B. amyloliquefaciens W2	细菌	根际土壤	防治球茎腐烂病	[67]

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表 3 生防菌在其他药用植物的挖掘与验证

Table 3. The excavation and verification of biocontrol bacteria in other traditional Chinese medicine plants

菌株名称	菌株类型	来源	功能	参考文献
顶孢属真菌 Acremonium sp.	真菌	健康生姜	产生胶霉毒素抑制病原菌	[68]
紫色色杆菌 Chromobacterium sp. JH7	细菌	人参根际土壤	产生几丁质酶、蛋白酶抑制病原菌	[69]
深海链霉菌 Streptomyces scopuliridis	细菌	人参根际土壤	产生几丁质酶、蛋白酶抑制病原菌	[69]
灰锈赤链霉菌 S. griseorubiginosus	放线菌	川芎根茎	抑制4种川芎根腐病原菌	[72]
团孢链霉菌 S. agglomeratus	放线菌	川芎根茎	抑制4种川芎根腐病原菌	[72]
解淀粉芽孢杆菌 B. amyloliquefaciens C10	细菌	人参根际土壤	改变真菌群落结构	[73]
萎缩芽孢杆菌 B. atrophaeus SXKF16-1	细菌	黄芪根际土壤	定植于根际土壤，改善土壤微生态环境	[74]
哈茨根霉 Trichoderma harzianum TharDOB-31	真菌	健康姜黄根茎	定植于根茎，产生抗真菌化合物	[75]

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1. 材料和方法
1.1 材料
1.2 品质性状测定
1.3 RNA-Seq分析
1.4 RNA提取及实时荧光定量PCR检测
1.5 统计分析
2. 结果与分析
2.1 517 份玉米籽粒容重和其他品质性状
2.2 517份玉米籽粒容重和其他品质性状群体结构分析
2.3 517 份玉米籽粒容重和其他品质性状联合分析
2.4 517 份玉米籽粒品质性状相关性分析
2.5 玉米容重控制候选基因挖掘
3. 讨论
4. 结论

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西红花Crocus sativus为鸢尾科Iridaceae番红花属Crocus多年生草本植物，又称番红花、藏红花，以干燥柱头入药，属药食同源中药材，被历代医家所推崇，被誉为“红色金子”，2018年被浙江省人民政府认定为新“浙八味”之一。西红花原产于伊朗、希腊、印度、西班牙、意大利、摩洛哥等地^[1]，喜冷凉、耐寒、不耐涝，适合在疏松肥沃、腐殖质丰富、排水良好的沙质土壤种植^[2]，在中国山东、江苏、北京、河南等20多个省、市都有一定的种植面积。大量研究发现：西红花具有调血脂^[3]、抗肿瘤^[4]、抗氧化^[5-7]、抗癌^[8-9]、防治动脉粥样硬化^[10]、抗抑郁^[11-12]、预防阿尔茨海默症^[13]等多种药用活性。除柱头外，副产物花瓣也具有抗氧化的药用活性^[14]。但是西红花是三倍体植物，只能通过无性繁殖繁育新球茎，极易积累病害；同时由于西红花种植面积不断扩大，球茎腐烂病逐年加重，大量球茎在田间生长期和收获储藏期腐烂，球茎减产严重，西红花的产量与品质受到影响^[15-19]。目前，围绕西红花的研究主要集中于以下方面：①西红花苷、西红花酸等主要药用成分药理活性研究，进一步开发西红花潜在的药用价值^{[3, 14]}。②西红花苷生物合成途径的解析，如对西红花苷生物合成途径相关合成酶基因进行挖掘和功能解析^[20-22]。③西红花价格昂贵、产量低，市面上西红花以次充好、品质参差不齐，因此精准、高效地对西红花的真伪进行鉴定显得尤为重要^[23-27]。④优化西红花栽培管理模式和施肥方式，以提高西红花的品质，降低病害发生率^[28-30]。⑤西红花球茎腐烂病致病菌的分离与鉴定^[15]。球茎腐烂病是困扰西红花产业发展的主要问题，致病菌的分离鉴定以及相应杀菌剂或生物农药的开发利用能为产业良性发展提供保障^[15]。本研究围绕西红花土壤真菌性病害、西红花内生真菌、西红花真菌性病害生防菌的挖掘鉴定等展开综述，为全面了解西红花真菌性病害、防治现状以及产业化发展提供理论依据。

1. 西红花致病真菌的分离与鉴定

细菌、真菌、病毒等微生物都能引起西红花病害，以真菌引起的病害最为常见，造成的经济损失也最为严重^[31]，西红花球茎腐烂病成为当前制约西红花产业发展的主要因素。球茎腐烂病是球茎生长期间的主要病害，常见于连作田及排水差的田块，通常由真菌引起，每年有30%以上的种植面积遭受病害^[15]，严重影响球茎、柱头的产量和品质。

西红花球茎腐烂病主要有黑腐病和白腐病2种，其中黑腐病主要发生在球茎休眠期，白腐病主要发生在球茎大田生长期^[32]。邹凤莲等^[33]从西红花种球中分离到1株链格孢菌Alternaria alternata，回接试验发现其可引起西红花球茎腐烂，并与青霉菌一起感染球茎；相比感染单种真菌病害，腐烂更加严重。表明西红花球茎腐烂病可能是多种致病菌共同作用的结果。张国辉等^[34]通过组织分离法从感病球茎中分离得到了2种致病真菌，分别为炭疽菌Anthracnose sp. 和尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum；回接试验发现：这2种真菌共同感染西红花球茎从而引起腐烂病的发生。王海玲^[32]从腐烂球茎中分离获得巴西曲霉Aspergillus brasiliensis、尖孢镰刀菌F. oxysporum和桔青霉菌Penicillium citrinum等3种致病菌，但是这3种菌复合接种是否引起球茎腐烂，目前尚无明确的报道。WANI等^[35]从健康球茎中分离出内生真菌红棕孔韧革菌CSE26菌株Porostereum sp.，经球茎回接及田间植株回接试验，发现该菌产生的水解酶和氯代甲氧苯基代谢物可引起西红花球茎腐烂，但病症较轻，表明红棕孔韧革菌是一种致病性较弱的病原菌。吴李芳^[15]分离得到了尖孢镰刀菌和腐皮镰刀菌F. solani，通过回接试验证明：此2种真菌是新发现的能引起西红花球茎腐烂的致病真菌。ZHANG等^[36]从浙江省建德市西红花专业合作社采样，并从黑腐病的球茎中分离鉴定了1种新的能引起西红花球茎腐烂的离生青霉菌菌株P. solitum。迄今为止，已公开报道的引起西红花球茎腐烂的致病菌包括曲霉属Aspergillus sp.、镰刀菌属Fusarium sp.、青霉菌属Penicillium sp.、炭疽菌属Anthracnose sp. 和链格孢菌属Alternaria sp.，其中镰刀菌属还会引起其他药用植物如黄芪Astragalus membranaceus^[16]、人参Panax ginseng^[19]、半夏Pinellia ternata^[37]等根茎的腐烂(表1)。因此，防治镰刀菌属真菌病害可减少西红花田间病害的发生，在生产上具有实际应用价值。

表 1 西红花球茎腐烂致病真菌及其来源

Table 1. Summary of pathomycete isolation from rotting bulbs of C. sativus

菌株类型	分离部位	参考文献	菌株类型	分离部位	参考文献
尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum	腐烂球茎	[15]	炭疽菌 Anthracnose sp.	腐烂球茎	[34]
腐皮镰刀菌 F. solani	腐烂球茎	[15]	红棕孔韧革菌 Porostereum sp.	健康球茎	[35]
巴西曲霉 Aspergillus brasiliensis	腐烂球茎	[32]	离生青霉菌 P. solitum	腐烂球茎	[36]
桔青霉菌 Penicillium citrinum	腐烂球茎	[32]	齐整小核菌 Sclerotium rolfsii	腐烂球茎	[38]
链格孢菌 Alernaria alternata	健康球茎	[33]

2. 西红花内生真菌的分离与功能鉴定

植物内生真菌是指广泛寄生于植物组织或细胞内部，但不会引起宿主感染的真菌^[39]，通常与宿主形成互惠的共生关系^[40]。

2.1. 西红花内生真菌的分离

研究表明：同一物种内生真菌的种类和数量会受品种、生长条件、取材的组织部位等因素影响，并常存在显著差异^[41]。因此，分离西红花内生真菌需要对植株的不同组织部位(如根、茎、叶等)分别取材。目前，西红花内生真菌的分离主要采用组织分离法，即分别将不同部位的西红花组织切成小块彻底消毒后，将其置于马铃薯葡萄糖培养基上25 ℃培养，待其生长出菌落后挑其边缘进行纯化，已纯化的内生真菌还需要进行形态学鉴定和分子水平鉴定。西红花内生真菌形态学鉴定主要包括真菌的宏观和微观特征。宏观特征如菌落正反面颜色、菌落质地(絮状、毛毡状、质密、疏松)、菌落生长速度、菌落表面是否产生液滴等^[42-44]；微观特征如菌丝形状、孢子形状(卵形、倒棒形、倒梨形、卵圆形、椭圆形等)、有无隔膜、有无孢子等^[45]。西红花内生真菌分子水平鉴定指采用通用引物对真菌基因组DNA特定基因序列进行扩增。目前西红花分子鉴定的引物主要包括：内部转录间隔区引物(ITS)、RNA聚合酶Ⅱ亚基引物(RPB2)和β-微管蛋白基因引物(β-tubulin)^[46]。

2.2. 西红花内生真菌的功能

内生真菌可从宿主中吸取营养供给自身生长所需，并产生代谢物刺激植物组织的生长与发育，提高宿主对生物或非生物胁迫的耐受性，调控宿主细胞次生代谢产物的生物合成，具有单独生产与宿主相同或相似活性物质的能力，是有益的微生物资源^[35]。此外，内生真菌及其代谢产物还具有抑菌^[47-49]、固氮^[50]、提高植物抗性^[50-51]、抗癌^[48]等多种功能。可见内生真菌具有促进植物生长、提高抗性的作用。

西红花主要活性成分(如西红花苷、西红花酸等)药用价值较高，但产量低、价格昂贵。因此，许多科研工作者将目光转向了西红花内生真菌的研究。WANI等^[52]发现：西红花内生真菌被孢霉Mortierella alpina CS10E4在促进西红花生长、增加类胡萝卜素积累、提高植株抗性等方面具有显著效果；田间试验表明：经过内生处理的西红花植株，球茎总生物量、球茎大小、柱头生物量、顶端出芽芽数、不定根数等形态和生理性状均有显著改善。分子机制可能是该菌通过调控关键代谢途径基因的表达，将代谢流引向促进类胡萝卜素合成的路径，从而显著提高寄主类胡萝卜素的含量。ZHENG等^[53]从西红花内生真菌酒色青霉P. vinaceum培养物的活性成分中分离到了喹唑啉生物碱化合物，认为其具有潜在的细胞毒性和抗真菌活性。WANI等^[54]研究发现：西红花内生真菌甘瓶霉Phialophora mustea可提高寄主植物对多种环境胁迫因子的耐受性，代谢产物具有潜在的抗菌和抗癌活性。多数内生真菌还会产生大量吲哚乙酸(IAA)以促进宿主植物的生长^{[42, 54]}。此外，WEN等^[55]对内生真菌胞外多糖(EPS)的研究发现：EPS能有效清除超氧化物阴离子自由基，是一种潜在的生物活性来源，适用于制药和食品工业。

由此可见，内生菌是重要的生物资源。研究植物内生菌，了解植物与微生物之间的关系，有助于促进西红花的可持续栽培，提高产量。

3. 西红花致病真菌的生物防治

生物防治菌是存在于种植土壤或植物根系表面的微生物，可通过多种机制抑制病原菌，如拮抗作用^[56]、溶菌作用、营养和空间竞争^[57]、提高植物抗性^[58]、促进植物生长^[59]、产生抗生素或刺激植物防御反应等。因此，生防菌可作为化学药剂的环保替代品，在降低西红花发病率的同时，对环境和寄主无任何损伤^[31]。目前西红花栽培方面研究较为成熟的生防菌有假单胞菌Pseudomonas^[60]、木霉菌Trichoderma^[61]和芽孢杆菌Bacillus^[62]等。

3.1. 西红花生防菌的挖掘与验证

芽孢杆菌是一种能够有效防治西红花真菌病害的生防细菌。陶中云等^[63]从西红花土壤中分离并鉴定了1株蜂房类芽孢杆菌Paenibacillus alvei ZJUB2011-1菌株，该菌株对西红花球茎腐烂病的防治效率高达57.14%，与多菌灵防治效率相当^[64]。吴李芳^[15]从西红花根际土壤中分离到1株对西红花球茎腐烂病具有较好防治效果的解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens C612菌株，发现C612菌株通过产生脂肽类抗生素抑制病原菌的生长，并且对西红花有较好的促生长作用。KOUR等^[65]从西红花根际土壤中分离了3种芽孢杆菌，分别为苏云金芽孢杆菌B. thuringiensis DC1菌株、巨大芽孢杆菌B. megaterium VC3菌株和解淀粉芽孢杆菌B. amyloliquefaciens DC8菌株；田间试验发现这3株芽孢杆菌都能明显促进西红花植株生长，降低球茎发病率。此外，GUPTA等^[66]发现枯草芽孢杆菌B. subtilis、荧光假单胞菌P. ﬂuorescens和棘孢木霉菌T. asperellum不仅降低了西红花病原菌数量和病害发生率，有效防治西红花球茎腐烂病，还有利于延长西红花的花期(表2)。目前，针对芽孢杆菌生物防治和促进植物生长方面已开展了系统的研究，部分菌株已实现商品化，产生了较大的经济效益^[67]。

表 2 已报道的西红花生防菌

Table 2. Biocontrol bacterium of C. sativus had been reported

菌株名称	菌株类型	来源	作用	参考文献
蜂房类芽孢杆菌 Paenibacillus alvei ZJUB2011-1	细菌	根际土壤	防治球茎腐烂病	[63]
解淀粉芽孢杆菌 Bacillus amyloliquefaciens C612	细菌	根际土壤	抑制病原菌生长	[15]
苏云金芽孢杆菌 B. thuringiensis DC1	细菌	根际土壤	抑制病原菌，促进植株生长	[65]
巨大芽孢杆菌 B. megaterium VC3	细菌	根际土壤	抑制病原菌，促进植株生长	[65]
解淀粉芽孢杆菌 B. amyloliquefaciens DC8	细菌	根际土壤	抑制病原菌，促进植株生长	[65]
枯草芽孢杆菌 B. subtilis	细菌	生防药剂	防治球茎腐烂病	[66]
荧光假单胞菌 Pseudomonas ﬂuorescens	细菌	生防药剂	防治球茎腐烂病	[66]
棘孢木霉菌 Trichoderma asperellum	真菌	生防药剂	防治球茎腐烂病	[66]
解淀粉芽孢杆菌 B. amyloliquefaciens W2	细菌	根际土壤	防治球茎腐烂病	[67]

3.2. 生防菌在其他药用植物中的挖掘与验证

生防菌作为化学农药的良好替代品，可改善环境污染、降低农药残留，药用植物生防菌的挖掘与验证也是科学研究的热点。ANISHA等^[68]从生姜Zingiber officinale中分离到1株顶孢属真菌Acremonium sp.，具有良好的抑菌活性；进一步研究发现：该菌可产生胶霉毒素(gliotoxin)，对病原菌具有较强的拮抗作用，表明该菌具有生物防治潜力。HAN等^[69]从人参根际土壤中分离到1株具有较高抗菌活性的紫色色杆菌Chromobacterium sp. JH7菌株，该菌能产生几丁质酶、蛋白酶等抗菌分子，为开发人参生物防治剂提供了理论依据。姜云等^[70]研究发现：施用生防菌株FG14可湿性粉剂能有效防治人参锈腐病，效率高达68.69%。将三菌合剂“宁盾”施用于浙贝母Fritillaria thunbergii根腐病地块，发现其对植株有显著促生长、防病作用^[71](表3)。综上所述，生防菌对药用植物的绿色高效种植、提升品质具有重要作用和广阔的应用前景。

表 3 生防菌在其他药用植物的挖掘与验证

Table 3. The excavation and verification of biocontrol bacteria in other traditional Chinese medicine plants

菌株名称	菌株类型	来源	功能	参考文献
顶孢属真菌 Acremonium sp.	真菌	健康生姜	产生胶霉毒素抑制病原菌	[68]
紫色色杆菌 Chromobacterium sp. JH7	细菌	人参根际土壤	产生几丁质酶、蛋白酶抑制病原菌	[69]
深海链霉菌 Streptomyces scopuliridis	细菌	人参根际土壤	产生几丁质酶、蛋白酶抑制病原菌	[69]
灰锈赤链霉菌 S. griseorubiginosus	放线菌	川芎根茎	抑制4种川芎根腐病原菌	[72]
团孢链霉菌 S. agglomeratus	放线菌	川芎根茎	抑制4种川芎根腐病原菌	[72]
解淀粉芽孢杆菌 B. amyloliquefaciens C10	细菌	人参根际土壤	改变真菌群落结构	[73]
萎缩芽孢杆菌 B. atrophaeus SXKF16-1	细菌	黄芪根际土壤	定植于根际土壤，改善土壤微生态环境	[74]
哈茨根霉 Trichoderma harzianum TharDOB-31	真菌	健康姜黄根茎	定植于根茎，产生抗真菌化合物	[75]

4. 展望

西红花优质种质资源匮乏，土地连作障碍，有效的杀菌剂或生物农药匮乏，众多不利因素导致球茎腐烂病日益严重，品质和产量难以保障^[15]。要解决这些困扰产业发展的核心问题，可从以下方面集中科研攻关。一是基于现代宏基因组测序技术挖掘西红花球茎腐烂致病菌、生防菌。获得不同菌株并进行功能验证，分析西红花球茎腐烂病与根际土壤微生物群落的关系，为杀菌剂或生物农药的开发提供理论依据^[76-77]。如已有研究^[76]通过对人参锈腐病的根际土壤、感病人参根部分别进行宏基因组测序，比较土壤微生物群落和感病人参根部微生物群落差异，分析土壤中金属元素等与锈腐病发生的相关性，系统挖掘人参锈腐病的潜在致病菌，探明了连作土壤中金属离子失衡是人参锈腐病的潜在连作障碍诱因。二是基于合成生物学和发酵工程原理，将中药活性物质代谢合成的催化酶基因在大肠埃希菌Escherichia coli、酵母、烟草Nicotiana tabacum等模式原核和真核物种中进行基因表达重构，以实现药效物质的异源高效生物合成，从而解决目前优质中药药源紧缺、药效物质不稳定等问题。目前托品烷生物碱-莨菪碱(hyoscyamine)、青蒿素(artemisinin)等药用活性物质已实现基于合成生物学技术方法的异源生物全合成^[78-80]。因此，从分子水平解析西红花苷、西红花酸等主要活性成分代谢合成的催化酶基因或调控基因，能为优质西红花转基因新品种的培育以及基于合成生物学技术手段的西红花主要活性成分的异源生物合成提供理论和应用依据^[81-82]。三是脱毒中药种苗的规模化应用可有效缓解中药植物连作引起的病虫害频发的生产问题。目前，滁菊Chrysanthemum morifolium ^[83]、半夏Pinellia ternata^[84]、怀地黄Rehmannia glutinosa ^[85]等中药材脱毒种苗在生产上的规模化应用有效扭转了土地连作引起的病虫害频发、严重影响生产效能的不利局面。西红花植株病害严重，创制西红花脱毒新种质，能为生产上提供可靠的优质西红花种源，提高生产效益^[86-89]。

参考文献 (89)

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西红花真菌性病害与生防菌鉴定研究进展

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200809

作者简介: 杜雪(ORCID: 0000-0002-8056-7319)，从事植物组织培养、致病菌的分离与鉴定研究。E-mail: 1365609131@qq.com

Research progress of fungal diseases in Crocus sativus and identification of biocontrol bacteria

1. 材料和方法

1.1 材料

1.2 品质性状测定

1.2.1 容重测定

1.2.2 含水量测定

1.2.3 粗蛋白测定

1.2.4 粗脂肪测定

1.2.5 粗淀粉测定

1.2.6 直链淀粉测定

1.2.7 支链淀粉测定

1.3 RNA-Seq分析

1.4 RNA提取及实时荧光定量PCR检测

1.5 统计分析

2. 结果与分析

2.1 517 份玉米籽粒容重和其他品质性状

2.2 517份玉米籽粒容重和其他品质性状群体结构分析

2.3 517 份玉米籽粒容重和其他品质性状联合分析

2.4 517 份玉米籽粒品质性状相关性分析

2.5 玉米容重控制候选基因挖掘

3. 讨论

4. 结论

计量

出版历程

西红花真菌性病害与生防菌鉴定研究进展

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200809

1. 浙江农林大学 园艺科学学院，浙江 杭州 311300 2. 浙江中医药大学 药学院，浙江 杭州 311402

作者简介: 杜雪(ORCID: 0000-0002-8056-7319)，从事植物组织培养、致病菌的分离与鉴定研究。E-mail: 1365609131@qq.com

English Abstract

Research progress of fungal diseases in Crocus sativus and identification of biocontrol bacteria

1. College of Horticulture Science, Zhejiang A&F University, Hangzhou 311300, Zhejiang, China 2. School of Pharmacy, Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou 311402, Zhejiang, China

全文HTML

2.1. 西红花内生真菌的分离

2.2. 西红花内生真菌的功能

3.1. 西红花生防菌的挖掘与验证

3.2. 生防菌在其他药用植物中的挖掘与验证

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2.1. 西红花内生真菌的分离

2.2. 西红花内生真菌的功能

3.1. 西红花生防菌的挖掘与验证

3.2. 生防菌在其他药用植物中的挖掘与验证

1. 浙江农林大学园艺科学学院，浙江杭州 311300

2. 浙江中医药大学药学院，浙江杭州 311402

作者简介:
杜雪(ORCID: 0000-0002-8056-7319)，从事植物组织培养、致病菌的分离与鉴定研究。E-mail: 1365609131@qq.com

1. College of Horticulture Science, Zhejiang A&F University, Hangzhou 311300, Zhejiang, China

2. School of Pharmacy, Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou 311402, Zhejiang, China