蟬花菌質對玉米苗期生長的影響及定殖能力檢測

關鍵詞：玉米苗期；蟬花菌質；生長指標；葉綠素；定殖

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A

文章編號：1008-0457（2025）04-0009-09

國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2025.04.002

蟬花（Cordycepschanhua）是蟲草科真菌寄生在蟬的若蟲后形成的菌-蟲復合體[1]，在我國具有悠久的藥食兩用歷史[2]。研究發現，蟬花蟲草體內蘊含著豐富的生物活性物質，如蟬花醇提取物、蟲草堿提取物等，具有抗炎、抗腫瘤、抗病毒、抗菌、治療腎病、免疫調節等多重藥理作用[3-5]，動物試驗還顯示其有延長壽命的作用[。蟬花不僅是藥食兩用真菌，還是一種重要的生防真菌，不僅對小菜蛾、桃蛀果蛾、菜粉蝶等鱗翅目昆蟲有防治作用，而且對蠶豆蚜、甘藍蚜、白粉虱等同翅目害蟲有防治作用[8]。目前蟬花主要有固體栽培、液體發酵、蟲體栽培等幾種栽培方式，其中固體栽培的子實體采收之后會殘留由營養菌絲和谷物培養基組成的蟬花菌質[10]。蟬花菌質不僅富含腺苷、多糖、氨基酸等營養物質[1]，還富含鎂、鉀、磷、鈣、鈉等礦物質元素[I-12]。此外，，蟬花菌質中有機質含量可達到90% 以上[13]，可將其作為一種新型有機肥應用于農作物栽培方面[14]，不僅能解決蟬花子實體采收后殘留的菌質處理問題，也能充分挖掘蟬花的其它價值[13] 。

玉米（ZeamaysL.）是我國的主要糧食作物之一，產量約占全國糧食總產量的 40% [15]，確保其高產與穩產對于維護國家糧食安全及促進農民收入增長具有至關重要的意義[16]。劉靖文[17]分析國內的玉米生產潛力仍很大，玉米的種植面積可能會增大。近些年來，玉米種植對化肥的依賴性越來越高，導致玉米種植成本增加，同時還帶來了如農藥殘留、土壤板結等環境問題[18]。前人研究發現，施用生物有機肥不僅可以改善土壤的理化性質[19]，而且對于玉米的生長及玉米產量的提高具有一定的促進作用[20-22]。蟬花菌質富含礦物質元素，可將其作為有機肥應用到農業生產中，研究發現蟬花菌質有機肥作為基肥施用可顯著提高小麥的千粒重、有效穗和產量[23]，然而目前還沒有關于蟬花菌質對玉米生長作用研究的相關報道。本研究探究蟬花菌質對玉米苗期生長發育的影響以及菌質中的蟬花孢子能否在玉米中定殖，一方面可減少化肥的施用，利于環境保護；另一方面為蟬花菌質的進一步廣泛應用提供依據，以及蟬花菌質在生態農業發展中的重要作用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1材料

蟬花菌質：蟬花（菌株編號：GZUIFR_DJS1）于貴州大學真菌資源研究所栽培，蟬花成熟后，采收其子實體后殘留的基質即為蟬花菌質。

供試玉米：所選取的玉米品種為‘鄂玉 16^° ，購買于貴州省貴陽市花溪區種子公司。

1.2 方法

1. 2. 1 種植地概況

試驗于2024年3—4月在貴州省貴陽市貴州大學生命科學學院進行，該地區年平均降水量1469.6mm ，平均氣溫 15.3‰ ，屬于亞熱帶濕潤季風氣候。試驗土壤為黃壤，采自貴州大學崇德樓后馬尾松林（北緯 26^°27^′13^′′ 、東經 106^°39^′18^′′ ，過篩后經 121^°C 高溫滅菌，滅菌時長 20min ，間隔1d后重復滅菌一次。

1. 2. 2 試驗設計

將蟬花菌質與土壤按照1：5的比例混合并攪拌均勻后裝人花盆（ 18.5cm×25.0cm） 中，并澆自來水濕潤土壤設為試驗組（CH）。將未加蟬花菌質的土壤（與CH組重量相同）裝入花盆內設為對照組（CK）。隨機挑選270粒飽滿、大小一致、無殘缺無病害的玉米種子，每個處理組各27個花盆，每個花盆內各播種5粒種子，種植間隔為 6cm 左右，種植深度為 3cm 左右。玉米生長期間定期加水保持土壤濕潤。

1. 2.3 指標測定

待玉米長至苗期（3～4葉期）時，將玉米苗完整的取出，用清水將根部的土壤沖洗干凈，再用紙將水吸干。參照楊趙昱等[24]的方法測量CH和CK中玉米苗的株高、葉面積、莖粗等指標，每個處理5個重復，每個重復5株。

種子萌發率測定：種植15d后，測定其萌發率，萌發率測定公式為：

萌發率=萌發的種子數/總種子數×100%

含水量的測定：取四葉期CH與CK中玉米苗各5株，洗凈吸干吸附在玉米苗上的水分后，剪碎后用電子天平測量其鮮質量，之后在 105‰ 條件下殺青 30min ，于 70% 下烘至恒重，測量其干質量，含水量測定公式為：

含水量=魚 鮮質量-干質量/鮮質量×100%

根冠比：取CH與CK中玉米苗各5株，將地上部分與地下部分分別測量鮮質量后記錄或者放入烘箱烘干后對各部分繼續稱重，根據植株根系與地上部分干質量或鮮質量的比值計算根冠比，公式為：

根冠比=根干質量/地上部分干質量

葉綠素含量測定：利用混合液法測定育苗30d時玉米苗葉片中葉綠素含量[25]。

1. 2.4 定殖檢測

內生真菌分離純化培養：用五點取樣法取CH中5株幼苗，植株表面土壤清洗干凈后，用 75% 酒精浸濕紙市后對玉米幼苗進行表面消毒 20s ，隨后用無菌超純水沖洗表面兩次。在無菌操作臺中用無菌剪刀將每株玉米的根和莖剪成長度為 1cm 左右的段狀，葉片剪成面積為 1cm² 左右的塊狀。隨機選取根、莖和葉各5段分別接種于添加了雙抗（硫酸鏈霉素和青霉素鉀各 0.1g 的PDA培養基中，每處理重復5株玉米苗。將平板倒置于 26°C 下暗培養7d，并及時分離純化，得到無雜菌污染的內生真菌平板。

真菌形態學及分子生物學鑒定：DNA提取移液槍刻度調至 50μL 后，用滅過菌的槍頭從試劑底部吸取Chelex100溶液于滅菌過的 0.2mL PCR小管中，再用滅過菌的接種針在分離純化后的平板中挑取菌落加入 0.2mL PCR小管中攪拌均勻并標號。標號后的PCR小管放人PCR儀中處理（ 56^°C 熱激 30min，99^qC 煮沸 10min ），將處理后的PCR小管離心 5min 后靜置約 10min ，將移液槍的刻度調至 3μL ，吸取上清液作為PCR模板。內生真菌rDNA-ITS的擴增與測序：采用引物為真菌鑒定通用引物ITS1（ 5^′ -TCCGTAGGTGAACCTGCGG ?3^′ ）和ITS4（ 5^′ -TCCTCCGCTTATTGATATGC- ?3^′ ）進行DNA擴增。PCR擴增反應體系：I5Mix為 25μL ，PF（10P）為 ¹μL，PR（10P） 為 ¹μL，gDNA 為 1μL ddH₂O 為 22μL PCR擴增條件： 98‰ 下 3min ： 個循環，最后72^°C 延伸 5min ，擴增后的產物經 1% 瓊脂糖電泳，150V，100mA，20min 電泳觀察檢測后，將試驗所得PCR擴增產物送至昆明擎科生物有限公司測序。將植物根、莖、葉中獲取的內生真菌序列上傳至NCBI數據庫進行比對，再用MEAG11軟件構建發育樹。

1.3 數據處理

使用GraphPadPrism9軟件對試驗數據采用獨立樣本t檢驗進行差異顯著性分析并進行圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 玉米苗期生長農藝性狀指標測定

對玉米種子萌發率的測定結果表明，試驗組CH中玉米種子萌發率為 94.83% ，對照組CK中玉米種子萌發率為 58.5% ，施加蟬花菌質使玉米種子的萌發率提高了 62.10% 。從玉米形態變化的初步觀察結果來看，玉米生長至3～4葉期時，CH中栽培的玉米苗明顯長勢更旺，具體表現為葉片部分更加茂盛，根系更加發達（圖1）。CH和CK的農藝性狀指標分析如圖2所示，由圖 2-a，c，d 可知，在玉米播種后的 30d，CH 中株高、最大葉面積和莖圍分別為 29.55cm.34.91cm² 和 1.58cm ，顯著高于CK中株高（ 14.24cm， 最大葉面積（ 15.43cm² ）和莖圍 （1.31cm ）。由圖2-b可知，在玉米播種后的^30d，CH 與CK中玉米的葉片數差異不顯著。因此，施加蟬花菌質可以提高苗期玉米的株高和最大葉面積。

2.2玉米苗期品質指標測定

對CH和CK中玉米苗的葉片的品質指標進行分析發現（圖3），CH中玉米苗的平均根冠比為0.28，而CK中玉米苗的平均根冠比為0.68（圖3-a），且CH顯著低于 cK 。由圖3-b可知，施加蟬花菌質的玉米苗的含水量為 86.59% ，高于 CK（83.43%） ，但差異不顯著。由圖3-c可知，CH地上部分鮮質量為 1.99g ，顯著高于 CK（1.04g） ；而CH地下部分鮮質量為 0.54g ，低于CK地下部分鮮質量 （0.70g） 。由圖3-d可知，施加蟬花菌質的玉米苗地上部分干質量為 0.27g ，CK玉米苗地上部分干質量為 0.12g ，顯著低于CH;而CH玉米苗地下部分干質量 （0.07g） （2顯著低于 CK（0.17g） 。因此，施加蟬花菌質能夠提高玉米苗的含水量，且顯著提高地上鮮質量和干質量，能夠降低玉米苗地下鮮質量，顯著降低玉米苗的根冠比和地下干質量。

2.3玉米苗期葉片中葉綠素含量測定

將蟬花菌質作為種植玉米的基肥可以顯著提高玉米苗期葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素的含量（圖4）。與CK相比，CH中玉米苗葉片的葉綠素a含量增加了 127.59% ，葉綠素b含量增加了 60.20% ，類胡蘿卜素含量增加了230.71% ，葉綠素含量增加了 99.28% 。其中類胡蘿卜素的含量增加最為顯著，說明在蟬花菌質作為基肥的情況下，類胡蘿卜素的含量受到的影響最大。因此，施加蟬花菌質能夠顯著增加玉米苗期葉片中的葉綠素含量。

2.4蟬花菌在玉米苗中的定殖情況

2.4.1真菌的形態學描述

從玉米苗各部分（根、莖、葉）回收出3株內生真菌，各內生真菌菌絲隆起、蓬松、棉絮狀，且回收的內生真菌在平板上長出粗壯的子實體（圖5）。顯微結構下觀察如圖6所示，各內生真菌分生孢子梗輪生，呈橢圓形，連接成長鏈狀。基于以上形態特征，將其初步鑒定為蟬花（C.chanhua）。

圖2不同處理玉米苗期農藝性狀指標

Fig.2Agronomic traits of maize seedlings under different substrate treatments

注：ns表示 Pgt;0.05 ；“*”表示 Plt;0.05 ；“**”表示 Plt;0.01 ；“***”表示 Plt;0.001 ；“* ”表示 Plt; 0.0001，誤差線表示標準差，下同。圖中圓點表示原始觀測值，下同。

圖3不同處理玉米苗期葉片品質指標

Fig.3Leafquality indicators of maize seedlings grown with different treatments

圖4不同處理的玉米苗葉片中的質體色素含量

Fig.4Plastid pigment content in maize seedling leavesunderdifferent treatments

2.4.2真菌rDNA-ITS序列比對

從根、莖、葉所提取出的內生真菌菌株分別命名為A1、A2、A3，經過PCR擴增，將拼接后的序列上傳至NCBI數據庫進行BLAST比對后，A1、A2和A3長度分別為560、556和 559bp ，且根據對比選取所得出的相似物種構建發育樹（圖7）。基因ITS和LSU基因序列聯合構建的系統發育樹顯示，A1、A2菌株與 ON890843.1 Cordycepscicadae（蟬花的曾用名）PQ334931.1 Cordycepschanhua、OL653011.1IsariasinclairiiPQ334935.1 Cordycepschanhua聚為同一進化分支。A3 菌株與KJ173474.1 Cordycepscicadae聚為同一進化分支。結合形態學特征和系統發育樹，將A1、A2和A3菌株確定為蟬花蟲草C.chanhua。說明蟬花菌質栽培的玉米苗體內有蟬花菌的定殖。

圖5從施加蟬花菌質的玉米苗各部位分離的內生真菌在平板培養基上的菌落形態

Fig.5Colony morphology of endophytic fungi isolated from variousparts of maize seedling tissues grownwith C .chanhua spentmushroom substrate

圖6各內生真菌顯微結構

Fig.6Microstructure characteristics of endophytic fungus isolated from maize seedlings

圖7 A1、A2、A3菌株的16SrDNA基因序列系統發育樹

Fig.7Phylogeetic tree based on ITS rDNA gene sequence of fungal strains A1，A2，and A3 isolated from maize seedlings

3 討論與結論

真菌對植物生長促進的研究已有大量報道[24，26-29]，近幾年的研究發現蟲生真菌可在農作物中定殖從而促進幼苗的生長[30]。本研究發現，施加蟬花菌質可以提高玉米種子的萌發率并促進玉米苗的生長，這與紀偉等[23]研究結果類似，即蟬花菌質能夠有效促進植物生長。李瑞敏等[31]研究發現，育苗基質中的微生物對辣椒幼苗具有有效的壯苗作用，具體體現在對于地上部分的作用，這與本文的研究結果類似。本研究發現施加蟬花菌質不僅能夠提高玉米苗的含水量，而且顯著提高地上鮮質量和干質量。胡功平等[32]研究發現在育苗土中加入蟬花菌質，能夠有效促進菜豆的苗期生長。本研究分析發現蟬花菌質能夠提高玉米幼苗的株高、葉片數、最大葉面積和莖圍等農藝性狀指標，以及根冠比、含水量、鮮質量和干質量等品質指標，因此，蟬花菌質能夠促進農作物生長。在其他環境條件相同時，較小的根冠比更有利于植物獲得更高的氮效率，因而草本植物都傾向于隨著發育期的延長降低根冠比以獲得更高的養分和水分利用效率[33]。本研究發現施加蟬花菌質會減少玉米苗的根冠比，說明蟬花菌質使得玉米苗吸收的氮效率增加，從而有利于玉米苗的生長。

葉綠素是植物中重要的光合色素，直接影響著植物的光合作用效率和生長發育[34]。劉金夢[35]的研究結果顯示經過蟬花菌質處理的煙草葉片其葉綠素含量和光合作用效率均得到了顯著提高；胡功平等[32]研究報道了添加蟬花菌質能夠提高菜豆葉片中的葉綠素含量；本研究結果也表明施加蟬花菌質能夠顯著增加玉米苗期時葉片中的葉綠素含量。因此，蟬花菌質能夠提高農作物葉片中的葉綠素含量，有助于提高光合作用效率和光能利用率[32]。類胡蘿卜素參與光合作用及多種逆境生理調節[36]，能夠增強植物對熱和光脅迫的耐受性[7]。本研究發現蟬花菌質能夠增加玉米苗葉片中的類胡蘿卜素含量，表明施加蟬花菌質能夠有效促進玉米苗的光合作用，該結果豐富了對蟬花菌質在植物生長調控中的理解，為作為一種潛在的生物有機肥料的應用提供了試驗基礎和理論支持。

蟬花真菌可以通過共生關系促進植物的生長[38]，內生真菌通過與植物的共生關系，能夠增強植物的抗逆性，促進其生長發育[39]。蟬花真菌因其具有感染能力強、產孢量大、安全性高等優點，所以對鱗翅目、半翅自和同翅目等多種農業害蟲具有較高的致病性[40]。本研究發現蟬花菌質中的分生孢子能夠定殖到玉米苗中，這為蟬花菌質的應用帶來了新的研究方向，為農業生產和生物防治提供了新的途徑，具有廣闊的應用前景。

施加蟬花菌質能夠提高玉米的萌發率、株高、葉面積、莖粗等農藝性狀指標，也能提高玉米苗的葉綠素含量、地上和地下干/鮮質量、含水量，降低其根冠比。此外，蟬花菌質中的分生孢子能在玉米苗中定殖。

本研究證實了蟬花菌質作為基肥對玉米苗期生長的促進作用，為其在農業生產中的應用提供了有力的支持，也為進一步研究蟬花菌質的生物功能和應用潛力奠定了基礎。

（責任編輯：段麗麗 嚴秀芳）

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Effect of Cordyceps chanhua Spent Mushroom Substrate on the Maize Growth During the Seedling Phase and Its Colonization Potential

Qu Depeng" Ye Linlu""Zhou Yingying" Zhang yuying" Gao Gui"""Lan Hai ^?""Hu Gongping ² ， Zou Xiao （204號 （1. Guiyang Rural Revitalization Service Center，Guiyang 550o81，Guizhou，China; 2. Instituteof Fungal Resources/ Colege of Life Sciences，Guizhou University，Guiyang 550o25，Guizhou，China；3.Guizhou Province Tobaco Company QianxinanPrefecture Company，Xingyi5624Oo，Guizhou，China）

Abstract：Following theharvesting of Cordycepschanhua fruiting bodiescultivated ina grain substrate，nutrient-rich spent mushroom substrate remains，which mayserve as anorganic fertilizer，thus reintegrating valuable nutrients back into agricultural ecosystems. This study assessed the impact of C . chanhua spent mushroom substrate on maize growth at theseedling stage（3-4 leaves）and evaluated the colonization potential of C .chanhua conidiain maize tissues.Maize seedlings were cultivatedusing substrate-amended soil（treatmentCH）and substrate-free soil as control（CK）. Agronomic traits，leaf qualityparameters，and chlorophyllcontents were measured，andfungal colonization was assessed inrots，stems，and leaves.Theresultsshowed that：（1）Maizeseed germinationratesignificantlyincreased by （204號 62.10% in CH compared with CK；（2）CH-treated maize displayed superior agronomic performance after post-sowing 30 days，seedling height （29.55cm ），maximum leaf area （34.91cm² ），and stem circumference （ 1.58cm ）significantly surpassed those in CK （ 14.24cm ， 15.43cm² ，and 1.31cm ，respectively）；（3）Application of CH markedly enhancedabove-ground fresh and dry biomass，improved leaf water content，while reducing below-ground fresh biomass， root-shootratio，and below-grounddry biomass significantly；（4）CH treatmentsubstantiallyelevatedchlorophyll-a， chlorophyll-b，carotenoid，and total chlorophyllcontent in maize leaves；（5）Successfully colonization by C .chanhua conidia in maize roots，stems，and leaves was verified.Overall，application of C . chanhua substrate significantly promotes maizeseedling growthand supports internal fungal colonization.These findings offer practical insights into multitieredutilizationof C .chanhua substratesand the furtheradvancementofnovel biofertilizers.

Keywords：maize seedling； Cordyceps chanhua substrate； growth parameters； chlorophyll； colonization