Endophytische Pilze fördern die Keimung von Samen

Natürliche bioaktive Substanzen, die von Mikroorganismen abgeleitet sind, sind der Schlüssel zur Entwicklung neuer biologischer Wirkstoffe und werden weit verbreitet in der Landwirtschaft, Medizin, Ernährung und Gesundheit eingesetzt. Der unsachgemäße Einsatz von Chemikalien und Düngemitteln hat große Nebenwirkungen auf das Agro-Ökosystem verursacht, was sich auch direkt oder indirekt auf die Ernährung und Gesundheit der Menschen auswirkt. Darüber hinaus bietet der langfristige kontinuierliche Einsatz chemischer Wirkstoffe einen gerichteten Selektionsdruck für Krankheiten und Insekten, und in den letzten Jahren wurden immer wieder Superbakterien und multiresistente pathogene Mikroorganismen gemeldet. Daher ist die Entdeckung und Schaffung neuer natürlicher Quellen für Biologika zur Deckung des Bedarfs an landwirtschaftlicher Produktion besonders dringend, und dieser wachsende Bedarf ist wichtiger denn je. Endophytische Pilze sind in den meisten Pflanzen zu finden und besiedeln das Innere von Pflanzengeweben. Einige nützliche Endophyten helfen den Pflanzen, Nährstoffe aufzunehmen. Sie produzieren auch Chemikalien, die das Pflanzenwachstum fördern, und antimikrobielle Substanzen, die für das Überleben der Pflanzen unerlässlich sind. Angesichts dessen haben die Forscher endophytische Pilze aus verschiedenen Pflanzenarten isoliert und identifiziert und systematisch ihr Potenzial zur Förderung der Samenkeimung bewertet.

In dieser Studie wurden 75 endophytische Pilze mit deutlichen morphologischen Unterschieden aus Blatt- und Stammgeweben von 26 verschiedenen Pflanzen durch Gewebetrennung isoliert. Die Sporen-Suspensionen aller Stämme wurden durch Flüssigkultur hergestellt, und ihre Auswirkungen auf die Keimung von Maiskörnern wurden einzeln überprüft. Drei endophytische Pilze mit signifikant höherer Keimungsrate wurden ausgewählt. Nach Kultur und mikroskopischer Morphologiebeobachtung wurden die drei Stämme als Alternaria alternata AUMC15170, Aspergillus flavus AUMC 15171 (Aspergillus flavus) und Aspergillus terreus AUMC 15172 (Aspergillus terreus) identifiziert. Die Forscher untersuchten weiter die Fähigkeit der 3 endophytischen Pilze, Eisen zu unterstützen und Indolessigsäure abzusondern. Die Testergebnisse zeigten, dass im Vergleich zu Aspergillus aflatus AUMC 15171 und Aspergillus terreus AUMC 15172 die von AUMC15170 produzierte IAA am höchsten war, mit 23,6 µg/ml. AUMC 15171 betrug 21,3 µg/ml für Aspergillus flavus und 20,88 µg/ml für Aspergillus terreus. Auf dem Medium der CAS-Detektion konnten die drei Stämme keinen offensichtlichen hydrolytischen Halo produzieren, was bewies, dass sie keine Eisen-Träger produzieren konnten. Die Ergebnisse des Phosphatlösungstests zeigten, dass alle drei endophytischen Pilze Phosphat lösen konnten, wobei der Stamm AUMC 15170 die stärkste Phosphatlösungsfähigkeit aufwies, die 4,517 µg/ml erreichte. Darüber hinaus wurden die aktiven Metaboliten aus verschiedenen Stämmen durch Chloroform-Fermentationslösung extrahiert, und die antioxidativen und antimykotischen Aktivitäten der Extrakte gegen verschiedene Pflanzenpathogene wurden bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass A. alternata AUMC15170, A. flavus AUMC1517 und A. terreus AUMC1517 eine gute Aktivität bei der Beseitigung freier Radikale hatten, und die Beseitigungsraten von DPPH betrugen 67,81, 58,55 bzw. 73,49 %. Sie zeigten auch eine gute antibakterielle Aktivität gegen verschiedene pflanzenpathogene Pilze wie Botrytis cinerea und Fusarium. Durch Gaschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie wurden eine Vielzahl von Verbindungen mit bekannten funktionellen Aktivitäten und aktive Substanzen, die bisher nicht berichtet wurden, nachgewiesen. Es wurde nachgewiesen, dass die antibakterielle und keimfördernde Aktivität dieser drei endophytischen Pilze möglicherweise eng mit diesen Metaboliten zusammenhängt.

Im Allgemeinen haben die Verwendung von endophytischen Bakterien zur Förderung der Keimung breite Anwendungsaussichten in der Saatguttechnologie und der landwirtschaftlichen Produktion. Die Entwicklung und Nutzung von endophytischen Pilzkulturen und ihren Extrakten können eine gute Referenz für nachhaltige Landwirtschaft bieten.

ABB. 1 Isolierung von endophytischen Pilzen des Mais und die Fähigkeit des Chloroformextrakts, die Keimung von Samen zu fördern.

Abb. 2 Morphologische und phylogenetische Analyse von endogenem Alternaria alternata