CN111793566B - 一种杉木内生真菌及其生物防治应用 - Google Patents

一种杉木内生真菌及其生物防治应用 Download PDF

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    • A01N63/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
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    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor

Abstract

本发明涉及一种杉木内生真菌及其生物防治应用,该杉木内生真菌已保藏于中国典型培养物保藏中心,其保藏编号是CCTCC No:M 2019895,保藏日期:2019年11月4日。本发明的Epicoccum dendrobii SMEL为杉木内生真菌,能够抑制杉木炭疽菌的生长,减少杉木炭疽菌的生物量积累;接种试验结果表明,接种SMEL菌体后显著抑制杉木炭疽病的病斑发展;SMEL菌株在平板上对杉木炭疽菌、棉花炭疽菌、丝核菌、金黄色壳囊孢菌、七叶树壳梭孢菌和链格孢菌均具有一定的拮抗效果。

Description

一种杉木内生真菌及其生物防治应用
技术领域
本发明属于微生物农药领域,尤其涉及一种杉木内生真菌及其生物防治应用。
背景技术
杉木(Cunninghamia lanceolata)因具有生长速度快、干形通直圆满、木材纹理通直、抗虫耐腐、经济价值高等优点,在我国长江流域、秦岭以南地区广泛栽培,是我国最重要的速生用材树种之一。我国现有杉木林754.1万hm2,蓄积量2.637亿m3,其中人工林面积449.8万hm2,蓄积1.498亿m3,人工杉木林面积占全国人工林总面积的24.0%,人工杉木林蓄积占全国人工林蓄积的28.3%。杉木炭疽病在我国杉木栽培区均有发生,尤以丘陵地区人工幼林较普遍且严重。
杉木炭疽病主要危害杉木针叶和嫩梢,通常在枝梢顶芽以下的茎叶发病,感病林分轻者出现针叶枯黄,重者嫩梢枯死,感病严重的幼树可整株死亡,造成严重的经济损失。病死的针叶上可见黑色的小颗粒,即病原菌的分生孢子盘。潮湿条件下,分生孢子盘上可见粉红色的分生孢子堆。
目前杉木炭疽病的防治主要依赖于化学防治,该防治方法容易导致环境污染、人畜生健康风险和病菌的抗药性等问题。植物内生菌作为一类有益微生物在植物促生抗逆、病虫害防治等方面具有潜在应用价值,内生菌的开发与应用是植物病虫害防治的重要方向。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一株杉木内生真菌Epicoccum dendrobii,满足植物病害防治的使用需求。本发明的另一目的是提供上述杉木内生真菌Epicoccum dendrobii的生物防治应用。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
一种杉木内生真菌,保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),保藏地址为中国.武汉.武汉大学,其分类命名为Epicoccum dendrobii SMEL,其保藏编号是CCTCC No: M2019895,保藏日期:2019年11月4日。
本发明的另一个目的是提供杉木内生真菌的培养物。所述的培养物由杉木内生真菌接种培养基并经过一段时间的培养而成(例如实施例2的SMEL菌块)。
本发明的又一个目的是提供包含前述的杉木内生真菌或者前述的培养物的生物防治制剂。
本发明的另一个目的是提供前述的杉木内生真菌或前述的培养物或前述的生物防治制剂在制备抑制杉木炭疽菌、棉花炭疽菌、丝核菌、金黄色壳囊孢菌、七叶树壳梭孢菌和/或链格孢菌的农用药物的用途。以及前述的杉木内生真菌或培养物或生物防治制剂在制备防治杉木炭疽病的农用药物中的用途。此外,还包括杉木内生真菌或其培养物或前述的生物防治制剂在防治杉木炭疽病或抑制杉木炭疽菌生长中的用途,以及杉木内生真菌或其培养物或前述的生物防治制剂在拮抗杉木炭疽菌、棉花炭疽菌、丝核菌、金黄色壳囊孢菌、七叶树壳梭孢菌和/或链格孢菌的用途。
本发明与现有技术相比,具有如下优势:
(1)Epicoccum dendrobii SMEL为植物内生真菌,与其他从土壤、植株表面分离的拮抗菌相比,能更好地稳定存在于寄主体内,受外界环境影响小,抑菌作用具有更好的持久性,该菌对杉木炭疽菌的生长和致病力均具有显著的抑制作用。
(2)Epicoccum dendrobii SMEL属于内生真菌,与其他常见植物内生细菌和放线菌相比,真菌对树木体内的弱酸性环境有着更好的适应性,有利于该菌在杉木等树木寄主体内的定殖,有助于该菌在寄主体内发挥其抑菌活性。
(3)内生真菌Epicoccum dendrobii SMEL对其他植物病原真菌,如棉花炭疽菌(Colletotrichum gossypii)、丝核菌(Rhizoctoniasp.)、金黄壳囊孢菌(Cytospora chrysosperm)、七叶树壳梭孢菌(Fusicoccum aesculi)和链格孢菌(Alternaria sp.)等均具有明显的抑菌作用,抑菌谱广泛。
(4)该菌株对杉木炭疽病菌等多种植物病原菌菌具有明显的拮抗作用,为进一步开发以该菌株为核心的植物病害生防菌剂提供了基础。
附图说明
图1是SMEL(其为本发明的杉木内生真菌Epicoccum dendrobii SMEL的简称)的形态学特征图;图中,A. SMEL菌落形态(正面和背面),B.SMEL的孢子堆,C-D. SMEL的子座,E-F. SMEL的孢子梗,G-H. SMEL的孢子,I. SMEL孢子表面的疣突(箭头表示)和基细胞(星号表示);
图2基于 ITS、LSU、RPB2 和TUB串联序列的SMEL系统进化树图;
图3是SMEL对杉木炭疽菌菌丝生长的影响结果图;
图4是SMEL对几种植物病原真菌生长的抑制作用结果图;图中,植物病原菌分别为棉花炭疽菌,丝核菌,金黄色壳囊孢菌,七叶树壳梭孢菌,链格孢菌;试验组为接种SMEL处理,对照组为未接种的SMEL的空白处理。
图5是SMEL对杉木炭疽菌生物量的影响结果图;图中,A. 杉木炭疽菌菌丝球形态,B.杉木炭疽菌菌丝干重;
图6是SMEL对杉木炭疽病菌在杉木叶片上的致病力的影响结果图。
图7是SMEL对杉木炭疽病菌在苹果上的致病力的影响结果图;图中,A. 杉木炭疽菌接种苹果后的病斑形态,B.病斑直径;
本发明的一种杉木内生真菌,其保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),保藏地址为中国.武汉.武汉大学,其分类命名为Epicoccum dendrobii SMEL,其保藏编号是CCTCCNo: M 2019895,保藏日期:2019年11月4日。
具体实施方式
根据下述实施例,可以更好地理解本发明。然而,本领域的技术人员容易理解,实施例所描述的仅用于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1:杉木内生真菌Epicoccum dendrobii SMEL分离与鉴定
本试验于2017年4月南京林业大学校园采集当年生健康的杉木枝条(采集人:黄麟;
联系电话:025-85427301),用无菌水洗净,再用75%的无水乙醇进行表面消毒,去除表皮部分,将内部组织转移至PDA平板上,28℃培养,7d后利用无菌挑针挑取菌落边缘部分接种至新的PDA平板上对菌株进行纯化,获得杉木内生真菌菌株SMEL。该菌株在PDA培养基上的菌落边缘整齐,气生菌丝体为毡状至絮状,扁平,白色至浅褐色;菌落背面浅红色,中央淡褐色至棕色。菌丝有隔膜,菌丝宽1.4~4.1μm;子座呈黑色,表生或部分埋生培养基中。分生孢子梗浅棕色较短,具分枝,有隔膜,长为2.3~8.2μm。分生孢子为球形或近球形,未成熟时为浅棕色,成熟时变为深褐色,直径为8~13μm;孢子表面具有疣突,有一个基细胞(图1)。SMEL菌株形态学特征与Epicoccum dendrobii具有明显的相似性。
序列比对分析发现SMEL菌株的ITS、LSU、RPB2和TUB序列与GenBank数据库中的模式菌种Epicoccum dendrobii的序列相似性分别为100%、100%、98.5%和99.7%。采用MEGA7.0软件构建SMEL与高相似性菌株的系统发育树,结果可以看出,SMEL菌株与其他2株Epicoccum dendrobii同属于一个分支(图2)。结合该菌的形态学特征,将SMEL鉴定为Epicoccum dendrobii
实施例2:SMEL对杉木炭疽菌生长的抑制作用
供试的杉木炭疽菌SMCG1#C菌株由南京林业大学森林病理实验室提供,该菌株分离自感染炭疽病的杉木叶片,该菌株由2017年.杉木炭疽菌遗传转化及附着胞发育过程的细胞核行为观察.南京林业大学南京林业大学学报(自然科学版),41(6):68-72.公开。分别将杉木炭疽菌和SMEL接种至PDA平板上,在25 ℃条件下培养5d后利用无菌的打孔器制备直径为5mm的菌块;将杉木炭疽菌菌块接种至新的PDA平板中央,同时在垂直方向与杉木炭疽菌菌饼相距30mm的位置分别接种SMEL菌块,对照平板只接病原真菌菌饼。将接种后的平板置于25 ℃培养箱中培养5 d,测定SMEL对杉木炭疽菌的抑菌作用。试验重复三次,每个处理设置三个重复。结果表明,SMEL对杉木炭疽菌的抑制作用达50%(图3)。
实施例3:SMEL对几种植物病原菌菌丝生长的抑制作用
在PDA平板中央接种植物病原菌菌块(制备过程同上),同时在与菌饼相距30 mm的四个垂直方向分别接种SMEL菌块(同上),对照平板只接病原真菌菌饼。将接种后的平板置于25 ℃培养箱中培养3~5 d,测定SMEL对其他5种植物病原菌的抑菌作用。试验重复三次,每个处理设置三个重复。结果如图4,从图中可以看出,SMEL对5种病原菌均具有明显的抑制作用。
实施例4:SMEL对杉木炭疽菌生物量的影响
将10个直径为5mm的SMEL菌丝块接种至100ml的无菌PD培养基中,25℃条件下,150rpm震荡培养5d;培养液通过0.22-μm的过滤器制备获得SMEL的无菌发酵液(过滤后发酵液中不含SMEL菌,SMEL培养过程中代谢到发酵液中的成分起到抑菌作用)。将10个直径为5mm的杉木炭疽菌的菌丝块接种至该无菌滤液(即前述的无菌发酵液),25℃条件下,150rpm震荡培养5d,收集获得菌丝球,采用吸水纸吸干菌丝球表面水分,然后进行冷冻干燥,对干燥后的菌丝体称量其干重。以相同数量的杉木炭疽菌菌块接种至等体积的空白PD培养基为对照。试验独立重复三次,每个处理设置三个重复。结果如图5,从图中可以看出,SMEL对杉木炭疽菌的生长具有明显的抑制作用(图5A),SMEL发酵液处理后杉木炭疽菌干重减少了84%(图5B)。
实施例5:SMEL对杉木炭疽病菌在杉木叶片上的致病力影响
将SMEL的菌丝块接种至PDA平板,28℃条件下培养,待菌丝长满培养皿后将平板置于4°C诱导产孢,待产孢后用无菌水将孢子浓度调整至1×105个孢子/ml,获得SMEL的孢子悬浮液。为了制备杉木炭疽菌的孢子,将8~10块直径为5mm的杉木炭疽菌菌丝块接种至100ml CMC液体培养基,25℃,200rpm震荡培养,2d后收集孢子并调整浓度至1×105个孢子/ml,获得杉木炭疽菌的分生孢子悬浮液用于接种试验。
野外采集健康的杉木叶片,用75%酒精对叶片进行表面消毒;表面消毒后的杉木叶片采用无菌接种针进行创伤,然后分别设置以下接种处理:
处理(1)接种无菌水对照(ddH2O);处理(2)单独接种杉木炭疽菌SMCG 1#C的孢子悬浮液(SMCG 1#C);处理(3)单独接种内生菌SMEL的孢子悬浮液(SMEL);处理(4)同时接种内生菌SMEL和杉木炭疽菌SMCG 1#C混合孢子液(SMCG 1#C/ SMEL);处理(5)先接种SMCG 1#C孢子悬浮液,24h后接种SMEL孢子悬浮液(24h_Post-infection);处理(6)先接种SMCG 1#C孢子悬浮液,72h后接种SMEL孢子悬浮液(72h_Post-infection);处理(7)先接种SMEL孢子悬浮液,24h后接种SMCG1#C孢子悬浮液(24h_Pre-infection);处理(8)先接种SMEL孢子悬浮液,72h后接种SMCG 1#C孢子悬浮液(72h_Pre-infection)。
接种叶片放入培养皿中,底层放置一层潮湿的滤纸进行保湿处理,培养皿封口后置于25 oC培养箱中进行12h光照/12h黑暗交替处理。接种完成5d后观察叶片发病情况,测量病斑大小。试验重复三次,每个处理设置三个重复。结果如图6,从图中可以看出,SMEL对杉木炭疽菌的致病力具有明显抑制作用,且先接种内生菌SMEL 24h或72h再接种杉木炭疽菌SMCG 1#C,病斑扩展被完全抑制。
实施例6:SMEL对杉木炭疽病菌在苹果上的致病力影响
按照实施例5中的方法分别制备内生真菌SMEL和杉木炭疽病菌SMCG1#C的孢子悬浮液,浓度均调整至1×105个孢子/ml。
选取无病斑的苹果,用水清洗叶片表面灰尘后用75%酒精棉擦拭,进行表面除菌。用无菌移液器枪头在苹果上创伤形成大小、深度相同的伤口,然后设置以下接种处理:
处理(1)接种无菌水对照(ddH2O);处理(2)单独接种杉木炭疽菌SMCG 1#C的孢子悬浮液(SMCG 1#C);处理(3)单独接种内生菌SMEL的孢子悬浮液(SMEL);处理(4)同时接种内生菌SMEL和杉木炭疽菌SMCG 1#C混合孢子液(SMCG 1#C/ SMEL);处理(5)先接种SMCG 1#C孢子悬浮液,12h后接种SMEL孢子悬浮液(12h_Post-infection);处理(6)先接种SMCG 1#C孢子悬浮液,24h后接种SMEL孢子悬浮液(24h_Post-infection);处理(7)先接种SMCG 1#C孢子悬浮液,48h后接种SMEL孢子悬浮液(48h_Post-infection);处理(8)先接种SMCG 1#C孢子悬浮液,72h后接种SMEL孢子悬浮液(72h_Post-infection);处理(9)先接种SMEL孢子悬浮液,12h后接种SMCG 1#C孢子悬浮液(12h_Pre-infection);处理(10)先接种SMEL孢子悬浮液,24h后接种SMCG 1#C孢子悬浮液(24h_Pre-infection);处理(11)先接种SMEL孢子悬浮液,48h后接种SMCG 1#C孢子悬浮液(48h_Pre-infection);处理(12)先接种SMEL孢子悬浮液,72h后接种SMCG 1#C孢子悬浮液(72h_Pre-infection);
接种苹果放入保湿盒,盖上保鲜膜封口,在恒温培养箱中25℃培养。接种完成10d后观察叶片发病情况,测量病斑大小。试验重复三次,每个处理设置三个重复。结果如图7,从图中可以看出,SMEL对杉木炭疽菌在苹果上的致病力具有明显抑制作用,当分别先接种内生菌SMEL 12h和24h再接种病原菌,对病斑的抑制作用分别为75%和82%;当先接种内生菌SMEL 48h或72h再接种病原菌,病斑扩展完全被抑制。
附录:SMEL菌株的基因序列
ITS:
TGCAGTTGCAATCAGCGTCTGAAAAAACATAATAGTTACAACTTTCAACAACGGATCTCTTGGTTCTGGCATCGATGAAGAACGCAGCGAAATGCGATAAGTAGTGTGAATTGCAGAATTCAGTGAATCATCGAATCTTTGAACGCACATTGCGCCCCTTGGTATTCCATGGGGCATGCCTGTTCGAGCGTCATTTGTACCTTCAAGCTCTGCTTGGTGTTGGGTGTTTTGTCTCGCCTCTGCGTGTAGACTCGCCTTAAAACAATTGGCAGCCGGCGTATTGATTTCGGAGCGCAGTACATCTCGCGCTTTGCACTCATAACGGCGACGTCCAAAAGTACATTTTTACACTCT(SEQ ID NO.1)
LSU:
GCGTCCGAGTTGTAATTTGCAGAGGGCGCTTTGGCATTGGCAGCGGTCCAAGTTCCTTGGAACAGGACGTCACAGAGGGTGAGAATCCCGTACGTGGTCGCTAGCCTTTACCGTGTAAAGCCCCTTCGACGAGTCGAGTTGTTTGGGAATGCAGCTCTAAATGGGAGGTAAATTTCTTCTAAAGCTAAATACTGGCCAGAGACCGATAGCGCACAAGTAGAGTGATCGAAAGATGAAAAGCACTTTGGAAAGAGAGTTAAAAAGCACGTGAAATTGTTGAAAGGGAAGCGCTTGCAGCCAGACTTGCCTGTAGTTGCTCATCCGGGTTTCTACCCGGTGCACTCTTCTACGGGCAGGCCAGCATCAGTTTGGGCGGTTGGATAAAGGTCTCTGTCATGTACCTCCTCTCGGGGAGATCTTATAGGGGAGACGACATGCAACCAGCCTGGACTGAGGTCCGCGCATCTGCTAGGATGCTGGCGTAATGGCTGTAAGCGGCCCGTCTTGAAACACGGACCAAGGAGTCTAACATCTATGCGAGTGTTTGGGTGTCAAGCCCGAGCGCGTAATGAAAGTGAACGGAGGTGGGAACCTTTCGGGGTGCACCATCGACCGATCCTGATGTCTTCGGATGGATTTGAGTAAGAGCATAGCTGTTGGGACCCGAAAGATGGTGAACTATGCTTGAATAGGGTGAAGCCAGAGGAAACTCTGGTGGAGGCTCGCAGCGGTTCTGACGTGCAAATCGATCGTCAAATTTGGGCATAGGGGCGAAAGACTAATCGAACTATCTAGTAGCTGGTTCCTGCCGA(SEQ ID NO.2)
RPB2:
GGGGTCTTGTGTGCCCCGCCGAGACACCTGAAGGACAGGCTTGTGGTCTTGTCAAGAACTTGTCCCTGATGTGCTACGTCAGTGTCGGTAGCGATGCCGGACCCATATCCGACTTCATGGGCCAGCGAAACATGCTGATGCTTGAAGAATATGATCAAAACCAGAACCCGGATGCCACCAAGGTCTTCGTCAACGGTGTATGGGTCGGTGTGCACTCTAACGCACAACAGCTTGTCTCTACAGTGCAGGAGCTTCGCCGTAATGGAACCCTCTCTTACGAGATGAGTTTGATTCGAGACATCCGTGACCGAGAGTTCAAAATCTTCACAGATGCTGGACGTGTTATGAGGCCTCTCTTCGTAGTGGAGAACGACGTGCGCAAGCCTAATAGGAATCACCTCGTCTACAACCAAGAGCACTACGGCAAGCTGGCTCGAGAGCAACAGGCAATGTCTCAGGCAGGCGTCGGCGAGGAAGAGAGGCTGGCAGAGCCTTATGGCTGGAAGGGCCTCATTCAAGATGGTGTTATTGAATACCTTGACGCGGAAGAGGAGGAGACTGCCATGATTGTCATGTCGCCCGAAGATCTCGGCGAG(SEQID NO.3)
TUB:
TCCGGATTGGCCGAAGACGAAGTTGTCGGGACGGAAGAGCTGGCCGAAGGGACCGGCGCGGACGGCGTCCATTGTACCGGGCTCCAAGTCGACGAGGACGGCACGGGGAACGAACTTGTTGCCAGAGGCCTGTGGGAGGTCAGCACTCGCAGTCCGTCTCAGGAAAGCGTGTCGTTTCTAGTACCTCGTTGAAGTAGACGTTCATGCGCTCGAGCTGGAGGTCCGAGGTGCCGTTGTAGACACCGGAGCCGTCGAGGCCATGCTCGCCGGAGATGGTCTGCCAGAAGGCGGCACCGATTTGGTTACCCTGTCCATTGTGAGCTGCCGTCCATGAGAGAACATGGAGGTGGTAAACTTACGCACTGACCGGTCTGAAGGTGAACA(SEQ ID NO.4)
综上描述了本申请发明的基本原理、主要鉴别特征和应用前景。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本申请发明的原理,在不脱离本发明功能、原则和范围的前提下,本发明还会不断改进和完善,这些完善都要求在保护本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
序列表
<110> 南京林业大学
<120> 一种杉木内生真菌及其生物防治应用
<130> 2020073104-zf-xhx
<141> 2020-07-31
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 354
<212> DNA
<213> Epicoccum dendrobii
<400> 1
tgcagttgca atcagcgtct gaaaaaacat aatagttaca actttcaaca acggatctct 60
tggttctggc atcgatgaag aacgcagcga aatgcgataa gtagtgtgaa ttgcagaatt 120
cagtgaatca tcgaatcttt gaacgcacat tgcgcccctt ggtattccat ggggcatgcc 180
tgttcgagcg tcatttgtac cttcaagctc tgcttggtgt tgggtgtttt gtctcgcctc 240
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<213> Epicoccum dendrobii
<400> 4
tccggattgg ccgaagacga agttgtcggg acggaagagc tggccgaagg gaccggcgcg 60
gacggcgtcc attgtaccgg gctccaagtc gacgaggacg gcacggggaa cgaacttgtt 120
gccagaggcc tgtgggaggt cagcactcgc agtccgtctc aggaaagcgt gtcgtttcta 180
gtacctcgtt gaagtagacg ttcatgcgct cgagctggag gtccgaggtg ccgttgtaga 240
caccggagcc gtcgaggcca tgctcgccgg agatggtctg ccagaaggcg gcaccgattt 300
ggttaccctg tccattgtga gctgccgtcc atgagagaac atggaggtgg taaacttacg 360
cactgaccgg tctgaaggtg aaca 384

Claims (7)

1.一种杉木内生真菌Epicoccum dendrobii SMEL,其特征在于,其保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),保藏地址为中国.武汉.武汉大学,其保藏编号是CCTCC No: M2019895,保藏日期:2019年11月4日。
2.权利要求1所述的杉木内生真菌EpicoccumdendrobiiSMEL的发酵液。
3.包含权利要求1所述的杉木内生真菌Epicoccumdendrobii SMEL或者权利要求2所述的发酵液的生物防治制剂。
4.权利要求1所述的杉木内生真菌EpicoccumdendrobiiSMEL或权利要求2所述的发酵液或权利要求3所述的生物防治制剂在制备抑制杉木炭疽菌、棉花炭疽菌、丝核菌、金黄色壳囊孢菌、七叶树壳梭孢菌和/或链格孢菌的农用药物的用途。
5.权利要求1所述的杉木内生真菌EpicoccumdendrobiiSMEL或权利要求2所述的发酵液或权利要求3所述的生物防治制剂在制备防治杉木炭疽病的农用药物中的用途。
6.权利要求1所述的杉木内生真菌EpicoccumdendrobiiSMEL或权利要求2所述的发酵液或权利要求3所述的生物防治制剂在防治杉木炭疽病或抑制杉木炭疽菌生长中的用途。
7.权利要求1所述的杉木内生真菌EpicoccumdendrobiiSMEL或权利要求2所述的发酵液或权利要求3所述的生物防治制剂在拮抗杉木炭疽菌、棉花炭疽菌、丝核菌、金黄色壳囊孢菌、七叶树壳梭孢菌和/或链格孢菌的用途。
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Denomination of invention: An Endophytic Fungus of Cunninghamia lanceolata and Its Biological Control Application

Granted publication date: 20211116

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