真菌是与动物和植物并列的一个独立的生物界。真菌学国家重点实验室是在我国近代真菌学开创者戴芳澜与邓叔群院士于1953年成立的“中国科学院植病真菌室”的基础上发展起来的,并于1985年成为中国科学院第一批院重点开放实验室“真菌地衣系统学开放研究实验室”。近年来真菌学国家重点实验室在真菌分类与演化、遗传与发育、群落与种间关系及次级代谢与调控等方面取得了重要研究进展。本专刊汇集了真菌学国家重点实验室18个研究组的最新研究成果,并以此纪念“真菌地衣系统学开放研究实验室”成立30年。
膜盘菌属Hymenoscyphus是无囊盖盘菌中一个种类较多、全球广布的属,世界范围内有160多个种,中国已报道41个分类单元。简要概述了该属真菌在分类学、系统发育、经济价值和个别种类对植物的致病性等方面的现状及进展,对后续研究提出了建议。
菌寄生属通常寄生于其他真菌子实体上,是子囊菌的重要类群之一,在生物医药和工农业等方面具有经济重要性。简述了菌寄生属在资源与分类、系统发育和寄主专化性等方面的研究现状及进展。已有的分子系统学研究表明,菌寄生属是多谱系类群,形成多个分支,各分支与其无性型特征和寄主种类有关。今后需进一步澄清属种概念,建立稳定的有性阶段-无性阶段对应关系,在全面了解其物种多样性和地理分布特点基础上,深入探讨种间系统发育关系。
迄今为止,中国已知黑粉菌269种,这些物种主要在我国北方和南方获得,对于华中地区,还需要进行进一步的野外采集工作,随着研究的深入,还会发现大量的黑粉菌物种。
红菇属Russula是一类具有较高经济和研究价值的食药用真菌,部分种类有毒。从红菇属的资源和分类、分子系统学、遗传多样性与应用研究等方面,本文对近年的研究进展进行了综述。红菇属研究存在的主要问题是形态特征记述误差较大导致的鉴定不准确,现有分子系统学研究和遗传多样性研究只涉及了少数种类的单基因片段,我国已报道的大量原初描述于欧洲和北美洲的种名是否在我国有分布尚存在争议,解决上述问题是今后红菇属研究的主要方向。
大约4-6千万年前,3种昆虫类群：白蚁、蚂蚁及食菌甲虫独立进化了培植真菌作为食物的能力,完成了从收集、捕获到主动种植真菌作为食物的生活方式的转变。“耕种”的生活方式最终使得这些昆虫占据重要的生态位。这3类昆虫种植真菌的过程具有明确的人类农业的特点,包括接种、培育、收获以及对培养物的营养依赖。围绕这些环节,昆虫适应不同的功能而进行分工合作,同时通过与一类放线菌共生,利用其产生抗生素来保护菌圃。切叶蚁（attine ant）及其共生真菌、白蚁（termite）及其共生蚁巢伞、食菌甲虫（ambrosia beetles）及其共生真菌是典型的被广泛研究的真菌和昆虫共生体系。而这种培植真菌的能力并不仅仅存在于以上3类昆虫中。植菌卷叶象甲Euops chinensis精心制作叶苞并接种储菌器真菌;蜥蜴甲虫Doubledaya bucculenta以及树蜂Sirex spp.也存在接种共生真菌作物的行为。从本质上讲,昆虫的真菌培植体系与人类的农业体系非常类似,因此对于种植真菌昆虫的系统研究能够为应对全球粮食短缺和农业持续高产提供一些有价值的参考。
本文主要从生物因素方面考虑,分析了导致石质文物病害的主要原因和机理,并综述了国内外石质文物保护的现状、防治和修复方法。地衣是引起石质文物腐蚀的关键生物类群,与国外相比,目前国内专门针对地衣进行石质文物防治的研究鲜见报道。作者建议,石质文物的地衣生物腐蚀及防治研究应从以下方面入手：（1）石质文物地衣必须首先进行系统的种类调查;（2）对地衣腐蚀石质文物的机理进行深入研究;（3）探寻地衣病害安全有效的去除方法;（4）逐步探索地衣病害修复后的监测和预防方法。
细胞自噬是真核生物中广泛存在的、主要依赖于溶酶体或液泡的保守的降解途径,通过降解细胞内过多或异常的蛋白、细胞器等以维持正常的细胞功能。近10年来自噬研究方面的飞速进展显示出自噬与癌症、神经退行性疾病、衰老及心脏病等人类疾病相关。与此同时,自噬在丝状真菌的生长、形态和发育等方面发挥着重要作用,特别是在丝状真菌的细胞分化过程中,自噬起到了关键性作用,如致病性生长、程序性细胞死亡及孢子形成。本文主要论述了什么是自噬,自噬的检测方法及以真菌为对象的自噬研究进展。
真菌通过光受体感受光信号,光除了调控大型真菌生理周期、形态变化和代谢产物产生外,还是大多数大型真菌原基分化和子实体生长的必要条件。本文对近年来大型真菌的光反应和光受体研究进行了概述。大型真菌中光受体研究目前仅限于WC-1同源蛋白,WC-1既有对光信号应答的能力,同时作为转录因子,又能激活下游基因的表达,但是不同物种中可能存在不同的靶基因。wc-1基因敲除造成裂褶菌、蛹虫草子实体发育阻断。光受体及其作用机制的研究将为大型真菌子实体发育机制研究奠定基础。
近年来,丝状真菌次级代谢产物的研究在国内外受到了极高的重视,同时也取得了较大的进展。本文对丝状真菌次级代谢产物的生物合成和调控机制以及隐性次级代谢产物生物合成基因簇的激活等方面进行了简述,同时对组合生物学给真菌次级代谢产物研究带来的机遇和挑战进行了讨论。
药用真菌作为我国传统中医药体系的重要组成部分,有着悠久的历史。它们能够产生丰富的活性次级代谢产物,具有神经保护、抗肿瘤、降血脂等诸多药效。然而,目前对大部分药用真菌次级代谢产物的化学和生物学研究较少。本课题组主要以抗肿瘤、抗炎、抗菌以及抗病毒等生物活性为指导,选择重要药用真菌进行化学研究,构建我国特色药用真菌代谢产物库。文章主要介绍近4年我们在这方面的研究进展。
真菌产生的次级代谢产物是新药发现的重要来源之一,然而近年来传统的真菌天然产物发现方法在大量真菌基因组测序完成的时代遇到了很大的挑战。如何利用这些基因组数据来发现真菌中新的天然产物已成为后基因组时代天然产物发现的研究重点和热点。本综述先后介绍了真菌天然产物的类型及其相应基因簇和骨架酶的特征,基于基因组挖掘技术发展而来的天然产物发现新策略,以及利用合成生物学理念和技术在真菌天然产物发现中的应用现状,最后展望了后基因组时代中的天然产物发现研究前沿及基因组数据在后基因组时代对真菌天然产物发现的应用前景。
唑类抗真菌药物广泛用于临床和农业。唑类药物通过与羊毛甾醇14α-去甲基化酶（Erg11p/Cyp51）结合,抑制麦角甾醇合成,同时导致有毒甾醇积累。真菌可快速在转录水平上对唑类药物胁迫作出响应而导致耐药性,尤其是唑类药物外排泵基因和麦角甾醇合成相关基因表达的上调。农业和临床上绝大多数唑类药物耐药菌株的形成都是由麦角甾醇合成基因和唑类药物外排泵表达的变化或是突变所致。一些转录因子（如Pdr1p、Pdr3p、Upc2p、Yap1p、Tac1p、Mrr1p、CCG-8）和信号通路（如cAMP途径、PKC-MAPK途径、HOG MAPK途径、钙调磷酸酶途径）均参与对药物外排泵基因和麦角甾醇合成基因等的调控,影响唑类药物耐药性。针对于这些调控因子设计的抑制剂将有助于提高唑类药物的治疗效果。本文概述了唑类药物的抑菌机制、真菌对唑类药物耐药性形成的原因、真菌对唑类药物适应性响应机理,并对未来此领域的热点和方向进行了展望。
中华人民共和国现行进境检疫性菌物名录中共有130种。近年来由于菌物分类研究的快速发展,许多检疫性菌物的分类地位已经发生变化。本文对我国进境检疫性菌物名录中的名称与国际公认的分类体系和现用名进行了初步的比较和分析,进一步以茎点霉属和轮枝菌属为例说明分类系统的变化对菌物名称的影响。另外,名录中很多汉语学名的使用也不符合规范。我国进境检疫性菌物名录亟需修订。
报道了膜盘菌属Hymenoscyphus 1个新种和1个中国新记录种。新种椭孢膜盘菌H. ellipsoideus来自云南,以其白色、具柄的子囊盘,J+、大小为70-85×8-14.5μm的子囊,椭圆形、具双油滴、大小为14.4-16.7×4-5.5μm的子囊孢子,腐烂的阔叶树叶脉上生为鉴别性特征;中国新记录种变色膜盘菌H. varicosporoides采自河南。提供了每个种宏观和微观特征的详细描述和图示。
报道了采自我国安徽省金寨县天堂寨的木霉属 Trichoderma 两个新种。新种天堂寨木霉T. tiantangzhaiense位于Hypocreanum分支,子座黄褐色至淡褐色,平垫状至盘状,子囊孢子相对较小;新种余氏木霉T. yui与沃格玛木霉T. voglmayrii亲缘关系较近,具有橙褐色至金棕色子座,褐色至红褐色孔口区和绿色分生孢子。本文提供了这两种木霉宏观和微观特征的详细描述及图示,并探讨了其分类地位。
报道了源于我国黑龙江的小孢盘菌属Acervus一新种,即黑龙江小孢盘菌A. heilongjiangensis。该种的显著特征为子囊盘杯状,无柄,直径5-10mm;子实层新鲜时黄色;外囊盘被为角胞组织至表层组织;子囊具囊盖,具8个子囊孢子,孔口在Melzer试剂中不变色,98-119×6.5-8.5μm;子囊孢子椭圆形,无分隔,9-10.5×3.9-5.5μm。对该种的形态学特征进行了描述和图示,并对其分类地位提供了DNA序列分析的佐证。
为明确北京地区大型真菌资源状况,以中国科学院菌物标本馆馆藏的京区标本和本研究组采自该地区的标本为材料,结合已报道的文献资料,经过对定名标本的物种名称进行系统整理,得到北京地区大型真菌记录867种,隶属于2门20目72科281属,其中食用菌294种,药用菌169种（包含食用兼药用菌69种）,毒菌56种。在全部大型真菌中,蘑菇科Agaricaceae、多孔菌科Polyporaceae、口蘑科Tricholomataceae和红菇科Russulaceae等24科拥有的物种占总物种数量的77.28%,这些科在该地区占有主导地位;红菇属Russula、蘑菇属Agaricus和丝盖伞属Inocybe等50个属的物种占总物种数量的60.21%,具有相对优势。大型真菌区系分布分析的结果表明,北京地区已发现的大型真菌主要为世界广泛分布的属。物种丰富度分析表明采自门头沟区的大型真菌的标本数和物种丰度最高,最能代表北京地区大型真菌物种的多样性;其他地区采集的标本数量显著减少,而且物种数和物种丰度均明显降低;特别是城区和近郊地区,由于适宜栖息地的丧失,大型真菌更是少见。
八角Illicium verum原产于我国华南和越南北部,是我国传统的香料和药用植物。内生真菌可提高植物生长与产量。然而,八角的产果量与其内生真菌间的关系尚未有人报道。为揭示内生真菌与八角产量的关系,本文分析了广西壮族自治区不同八角产量植株的内生真菌定殖率和群落组成。从60棵植株的叶片中分离到412株内生真菌,并根据形态学和分子生物学方法将其鉴定为22个真菌分类单元。内生真菌群落的优势类群分别为Colletotrichum gloeosporioides、Dermateaceae sp.和Phyllosticta sp. 1。内生真菌定殖率的变化范围为6%-100%,平均值为41%。内生真菌的定殖率与八角产量的回归分析表明,在较低和中等产量的八角植株中,内生真菌定殖率与产量呈正相关,而在高产的八角植株中,内生真菌定殖率与产量呈负相关。
作为沙漠生物地毯工程研究的组成部分,对荒漠地衣石果衣Endocarpon pusillum、节瘤微孢衣Acarospora nodulosa以及荒漠微孢衣A. schleicheri的共生菌藻进行了耐热性研究。结果表明,3种荒漠地衣的共生菌藻在湿润条件下对温度的最大忍受力仅为50℃,而在干燥条件下石果衣的共生菌藻的最大忍受力均为75℃,而其他两种地衣共生菌藻的最大忍受力均为80℃。3种荒漠地衣共生菌、藻分别对高温胁迫的耐受力,在干燥状态下均比在湿润状态下明显增高。
为提高冬虫夏草菌菌丝体及腺苷产量,探索了液体培养中进行营养物质补料的方法。通过在培养10d时进行碳、氮源联合补料,将浓度分别补充至47g/L和0.76g/L,则冬虫夏草菌丝体干重和腺苷产量分别达到27.94g/L和1.15mg/g（20d培养周期）,为对照组的2.43倍和19.2倍。这项研究对冬虫夏草菌的大规模工业应用有参考意义。
