土壤微生物在土壤养分循环和能量流动等生物过程中起着重要的作用,并且能敏感地响应环境条件的变化。本研究以天津市宝坻区毛白杨Populus tomentosa为研究对象,探究3种不同环境条件(社区绿地CG、公园绿地PG和高速公路旁绿地HG)对毛白杨土壤和根系真菌群落结构的影响。研究结果表明,3个绿地间土壤真菌Shannon多样性指数存在显著差异(HG>CG>PG);但根系真菌Shannon多样性指数无显著差异;此外,不同环境条件对真菌群落的组成起着重要作用。毛白杨土壤和根系真菌群落组成主要为丝盖伞属Inocybe、地孔块菌属Geopora、被孢霉属Mortierella、棉革菌属Tomentella、蓝状菌属Talaromyces、块菌属Tuber、层腹菌属Hymenogaster、链格孢属Alternaria、革菌属Thelephora、克努夫菌属Knufia和桩菇菌属Paxillus等,且差异分析表明丝盖伞属Inocybe、棉革菌属Tomentella和地孔块菌属Geopora的相对多度在3个样地中差异显著。比较分析土壤和根系样品发现土壤真菌群落α多样性显著高于根系真菌群落,两部位的真菌群落结构存在显著差异,块菌属Tuber的相对多度在根系样品中显著高于土壤样品。真菌群落功能预测表明腐生功能类群在不同环境条件下和不同部位间均存在显著差异。研究结果阐述了环境变化对土壤微生物群落中真菌组的影响,为森林生态系统的保护和林地可持续发展提供重要理论依据。
东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae侵染成年蜜蜂导致蜜蜂微孢子虫病。本研究旨在验证东方蜜蜂微孢子虫nce-miR-12220的存在和表达,并检测nce-miR-12220及其靶基因在病原侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica (简称意蜂)工蜂过程的表达谱。Stem-loop RT-PCR和Sanger测序结果显示nce-miR-12220真实存在和表达。靶向预测结果显示nce-miR-12220共靶向KRAB-A和γ tubulin等15个基因。上述靶基因可注释到19个GO条目和3条KEGG通路。RT-qPCR结果显示,相较于接种后1 d (1 day post infection,1 dpi),nce-miR-12220在2 dpi上调表达,而在3-12 dpi阶段总体表现出显著下调表达的趋势。类似地,与1 dpi相比,靶基因KRAB-A在2 dpi上调表达,而在3-12 dpi阶段总体呈下调表达的趋势。另外,与1 dpi相比,靶基因γ tubulin在2-12 dpi阶段总体表现出显著下调表达的趋势。上述结果表明nce-miR-12220与KRAB-A和γ tubulin之间存在潜在的靶向结合和正向调控关系;东方蜜蜂微孢子虫通过下调表达nce-miR-12220抑制KRAB-A的表达进而促进增殖;意蜂工蜂可能通过抑制东方蜜蜂微孢子虫的γ tubulin表达抵御病原侵染。研究结果明确了nce-miR-12220及其靶基因KRAB-A和γ tubulin在东方蜜蜂微孢子虫侵染意蜂工蜂过程中的动态表达规律,为深入探究nce-miR-12220在病原侵染中的功能及调控机制提供了理论和实验依据。
以海南省澄迈县海南科大林业公司所有的白木香人工林地为研究对象,采用前期已分离的菌株对白木香白木进行固体催化,利用GC-MS技术对具有催化效果(白木化学成分在催化前后变化显著)的菌株进行筛选,将筛选出的菌株接种至白木香树体中,6个月后对沉香物质挥发油以及化学成分进行测定。对白木固体催化产物的提取物分析,鉴定出其乙醚提取物共24种化学成分,其中共有成分5种、芳香族类化合物6种、其他类化合物18种。Trichoderma sp.、Neurospora sp.和Melanotus flavolivens这3种菌株使白木香白木的化学成分发生显著变化。对结香处理6个月后已结香木材的提取物分析,鉴定出其乙醚提取物共84种化学成分,其中共有成分30种,芳香族类化合物17种、倍半萜类化合物34种和其他类化合物33种。Trichoderma sp.、Neurospora sp.、Melanotus flavolivens和CK样品乙醚提取物得率分别为3.62%、4.04%、3.97%和1.94%。其中芳香族类成分相对含量之和分别为15.15%、17.29%、12.13%和7.95%。倍半萜类成分相对含量之和分别为10.61%、11.19%、11.4%和0%。在6个月内Trichoderma sp.、Neurospora sp.和Melanotus flavolivens这3种经过白木香白木固体催化筛选所得的菌株能够有效诱导白木香结香。
蝙蝠蛾鳞翅虫草Samsoniella hepiali是重要的药用虫生真菌,根据现代分类系统,隶属于虫草科Cordycipitaceae鳞翅虫草属Samsoniella。本研究对蝙蝠蛾鳞翅虫草模式菌株(ICMM 82-2)线粒体基因组进行测序、组装和注释,发现其线粒体基因组成闭合环状,大小为24 246 bp。基因区域占比为85.10%,共编码42个基因,包括15个蛋白质编码基因(PCGs)、2个rRNA基因和25个tRNA基因。15个PCGs均以ATG为起始密码子,以TAA为终止密码子,偏好密码子为UUA。各氨基酸使用频率具有较大差异,其中亮氨酸(Leu)出现频率最高。25个tRNA基因可转运全部20种氨基酸,其中19个tRNA基因二级结构为三叶草结构。本研究基于线粒体基因组中14个PCGs基因串联数据集,构建肉座菌目6科50个物种的系统发育树,进一步证实蝙蝠蛾鳞翅虫草模式菌株系统发育位置隶属于肉座菌目Hypocreales虫草科Cordycipitaceae鳞翅虫草属Samsoniella。通过虫草科线粒体基因组共线性分析,发现其中12个物种有5个同源区,3个物种存在6个同源区,同源区域A和B长度变异较大。与其他虫草科物种相比,蝙蝠蛾鳞翅虫草线粒体基因组较小,同源区域相对较短。蝙蝠蛾鳞翅虫草模式菌株线粒体基因组信息有助于鉴别其物种特异性,确定其系统发育关系,将为虫草系统发育研究提供新思路,为继续研究鳞翅虫草属物种药用价值提供系统发育依据。
中药药渣的处理是中药制药的难题,本研究利用PacBio Sequel高通量测序对堆放2年与5年的消炎药药渣进行理化性质及真菌多样性研究,为重要药渣的利用提供依据。分别对堆放2年(New 1-New 3)及5年(Old 1-Old 3)各3个消炎药渣高通量测序,共检测到43 753条有效序列,堆放2年的药渣中共检测到4个门、86个属、126个种,节担菌纲、小丛壳目、曲霉属为优势类群。堆放5年的药渣中检测到3个门、49个属、59个种,Chaetomium novozelandicum及小囊菌科为优势类群。消炎药药渣功能组成分析发现,堆放2年的药渣中腐生型真菌占比67.7%、致病真菌占比32.3%;堆放5年的药渣中腐生型真菌占比96.8%,仅检测到极少数其他型真菌。堆放2年的药渣pH为4.9±0.2,含水量为49.2%;堆放5年的药渣pH为3.6±0.1,含水量为20.8%。结果表明,随着堆放时间的增加,药渣pH及含水量下降,真菌营养类型由腐生、致病与共生三者丰度相当转变为单一的腐生型,说明随着堆放时间的增加,腐生真菌丰度增加,药渣降解加快,研究结果为药渣的利用提供了一定依据。
蚁巢伞属真菌尖盾蚁巢伞Termitomyces clypeatus是一类与大白蚁亚科昆虫共生的野生食用真菌,因味道鲜美备受消费者喜爱。为进一步对蚁巢伞属真菌开展相关生物学和遗传学研究,本试验选取8个候选内参基因[3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、磷酸葡萄糖变异酶(PGM)、β微管蛋白(TUB)、β肌动蛋白(ACT)、翻译延长因子1-α (EF1)、蛋白磷酸酶2A (PP2A)、聚泛素(UBQ)和翻译延伸因子2 (EF2)],对其在T. clypeatus菌株不同生长发育时期(菌丝体、巢内萌发期及成熟子实体)的表达稳定性进行评估,通过4种软件(geNorm、NormFinder、BestKeeper以及RefFinder)进行数据分析,结果表明：在供试条件下,ACT、EF1和TUB的相对表达量处于较稳定的状态,可作为蚁巢伞属真菌功能基因转录水平分析的内参基因。
本文以基因组数据显示只具有MAT1-1 idiomorph的单孢菌株YPL6-3和只具有MAT1-2 idiomorph的单孢菌株YPL6-1为材料,研究它们子代的子囊果、单孢菌株群体和同一子囊中8个单孢菌株的交配型分布情况。YPL6-3和YPL6-1菌株分别隔离栽培和互补混栽均能形成正常的子囊果,其子囊果菌柄交配型分布与亲本菌株有关。PCR扩增检测235株子代单孢菌株的交配基因出现有趣现象：一些菌株的MAT1-1-1基因电泳条带强,而MAT1-2-1基因的条带弱;另一些菌株则MAT1-1-1基因条带弱,而MAT1-2-1基因条带强。同时也有两基因条带都强或者一基因条带强,另一基因无条带的菌株。从3个子囊果中共挑取了10个子囊,并对每个子囊中的单孢进行独立分离,PCR扩增并电泳检测交配基因时也出现了上述相同的情况。若MAT1-1-1强,则MAT1-2-1弱或无,这样的菌株在同一子囊中不会超出4个,反之亦然。利用长片段PCR扩增YPL6-1和YPL6-3菌株的全长MAT idiomorph,利用Nanopore测序技术对扩增子进行单分子实时测序,2次重复实验的序列比对发现：菌株YPL6-1中存在99.63%和99.81%的MAT1-2 idiomorph分子及0.37%和0.19%的MAT1-1 idiomorph分子;菌株YPL6-3中存在99.45%和99.74%的MAT1-1 idiomorph 分子及0.55%和0.26%的MAT1-2 idiomorph分子。从而证实,这2个基因组测序和PCR扩增都只能检测到一种交配型的菌株,其实是异核菌株,只是2种交配型核的数量占比存在较大偏离。根据上述现象推断,梯棱羊肚菌的子囊孢子都是异核的,萌发后形成的单孢菌株具有异核不对称特点,从而推测梯棱羊肚菌是一种特殊的假同宗子囊菌,同时也揭示了梯棱羊肚菌单孢出菇的真相。
黑曲霉Aspergillus niger因能够产生大量的木质纤维素降解酶而在木质纤维素资源利用中发挥重要作用。目前,有关黑曲霉基因组中与木质纤维素降解相关的基因是否存在可变剪接的情况尚不清楚。本研究以黑曲霉CBS513.88菌株为研究对象,采用rMATS和ABLas两种方法对黑曲霉在葡萄糖为唯一碳源(G组)和小麦秸秆为唯一碳源(WS组)下的56个木质纤维素降解酶基因的可变剪接事件进行分析,并通过RT-PCR扩增和内含子特异性扩增对3个典型基因的可变剪接体进行了验证。结果表明,ABLas可变剪接分析算法相较于rMATS分析算法更为准确,ABLas分析算法显示G组和WS组共有21个木质纤维素降解酶基因出现了可变剪接,可变剪接类型以内含子保留(IR)为主,占所有可变剪接事件的82.85%。另外,G组和WS组发生可变剪接的木质纤维素降解酶基因也有所不同：G组发生可变剪接的基因为13个,WS组发生可变剪接的基因为14个,两组都发生可变剪接的基因为6个,这表明黑曲霉木质纤维素降解酶基因的可变剪接在不同生长条件下存在差异,另一方面,黑曲霉中众多可变剪接体的存在也为开发新型的木质纤维素降解酶资源提供基础。
对从药渣中分离的真菌ZYJHYZ254进行鉴定及产酶活性研究,从转录组分析菌株不同生长时期差异表达基因对其生长发育及产酶调控的影响,以筛选高产木质纤维素水解酶真菌,寻找调控关键基因。鉴定ZYJHYZ254为拟暗射脉菌Phaeophlebiopsis sp.,产酶在第5-7天最高。从生长3 d与7 d的菌丝中共检测到1 232个差异基因,以3 d的菌丝为对照,显著上调、下调基因分别有826及406个,基因注释和GO、KEGG功能富集分析结果表明差异表达基因主要与蛋白质合成、代谢及酶合成相关。此外,共有387个CAZymes基因表达,GH数量最多,约占49.61%,其次为AA (97)与GT (62),约占25.06%与16.02%。GH16 (24个)占GH的12.50%,含量最多,主要编码葡萄糖苷酶、木聚糖酶等,AA中AA3 (37个)占比38.14%,编码氧化酶、脱氢酶等。结果表明ZYJHYZ254中生长3 d与7 d的菌丝经功能富集分析发现差异表达基因主要与蛋白质合成、代谢,以及酶合成相关。进一步研究发现在两个生长时期中CAZymes基因表达最多的是GH16与AA3,预示了该菌葡萄糖苷酶、木聚糖酶、β-半乳糖苷酶、氧化酶与脱氢酶含量最丰富,对降解特殊生物质中的木质纤维素具有重要意义。
本研究以罗伯茨绿僵菌Metarhizium robertsii为研究对象,针对鉴定出的精胺合成酶基因(MAA_02088, Mrsps),利用农杆菌介导的同源重组方法获得Mrsps敲除株ΔMrsps。与野生型相比,ΔMrsps营养生长和产孢能力下降,对氯化钠和紫外照射耐受性增强。大蜡螟幼虫毒力分析表明,浸渍和注射两种情况下ΔMrsps致病力降低,半致死时间(LT50：6.71和4.75 d)比野生型(LT50：5.17和4.19 d)显著增加。Mrsps敲除后不影响附着胞形成率和蝉翅穿透能力,但会显著下调昆虫血腔定殖相关基因的表达量。这些结果说明精胺合成酶MrSPS参与调控罗伯茨绿僵菌的生长发育、外界胁迫应答和致病力。
课题组前期报道了一株对马铃薯具有促生防病作用的内生砖红镰刀菌Fusarium lateritium (FL617)。为拓展该菌株的应用范围,本研究以同为茄科作物的烟草为研究对象,探究了砖红镰刀菌对其生长和抗病的影响。结果表明,与对照组相比,处理组叶表面积、主根数、叶片数、叶绿素a和叶绿素b含量分别提高了5.0、3.9、1.4、1.3和1.3倍;该结果表明砖红镰刀菌对烟草具有促生作用。生测结果表明,砖红镰刀菌增强了烟草对青枯病的抗病性,其青枯病病情指数下降约30%。植物激素合成相关基因表达模式分析,发现处理组植物激素合成相关基因表达显著上调(1.6-39.9倍);用青枯病菌Ralstonia solanacearum感染寄主植物后分析其水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和R基因信号相关基因的转录模式,发现与对照组相比,处理组SA、JA相关基因均显著上调(1.2-8.3倍),仅有一个R基因显著下调(50%)。进一步用GFP标记的菌株进行荧光定殖观察,发现植物根系周围簇生着带有绿色荧光信号的真菌菌丝,表明砖红镰刀菌可以定殖于烟草根系。综上所述,推测砖红镰刀菌F. lateritium能够通过定殖于烟草根系介导植物激素、免疫防御相关基因的表达从而影响植株的生长发育和抗病性。
条形柄锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici 34号生理小种(CYR34)是目前我国毒性谱最宽、毒性最强的生理小种,对小麦生产和抗病品种选育造成了极大的影响。本研究采用RAPD-SCAR分子标记技术,从300条RAPD随机引物中筛选到CYR34的特异引物,通过特异性片段回收、克隆和测序(GenBank登录号为OL907303),依据序列设计出了S2008F34/S2008R34特异性引物,能够从CYR34及接种CYR34的小麦发病叶片总DNA中都扩增出417 bp的目标片段。采用该特异性引物检测2021年陕西渭南、咸阳和宝鸡地区小麦条锈菌CYR34的流行频率分别为8.6%、6.0%和10.8%。该项研究为小麦条锈菌CYR34号生理小种的快速检测提供了技术支撑。
从蛹虫草Cordyceps militaris小麦培养基残渣中分离和纯化虫草素,并进行了提取物体外人肝癌细胞Hep G2 (human hepatoma cell line,Hep G2)的抑制作用研究。以蛹虫草小麦培养基残渣为原料,热超声水提取虫草素,探究pH值、温度、浸提时间和超声功率对虫草素的提取效果,用苯乙烯型弱极性大孔吸附树脂(AB-8)柱层析分离、重结晶纯化虫草素,并用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)、红外光谱法(infrared spectroscopy,IR)鉴定。虫草素处理肝癌细胞Hep G2后,倒置相差显微镜下观察肝癌细胞形态变化,并用四甲基偶氮唑蓝(methylthiazolyltetrazolium,MTT)法测定细胞生长情况。结果表明：固液比1:50、pH值6.0、温度60 ℃、浸提时间3 h和超声功率300 W时提取效果好。经鉴定,分离提取物的虫草素纯度达到99%以上。不同浓度的虫草素对肝癌细胞Hep G2有明显的抑制作用,且与虫草素浓度和作用时间呈正相关,被抑制的细胞凝集、变圆、碎裂增加。本提取工艺得到的虫草素纯度高,工艺简单易扩大,且提取物对肝癌细胞增殖作用具有明显的抑制作用,为其在功能性食品添加剂方向的应用提供了数据基础。
桑黄是一类应用广泛的药用真菌,桑黄多酚具有抗氧化、抗炎和降糖作用。本研究中的杨树桑黄属于桑黄中重要且能栽培的一种。本研究采用深共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)从栽培杨树桑黄子实体中提取多酚类化合物,考察了不同提取条件对提取率的影响。采用氯化胆碱与尿素组成的DES体系对多酚进行提取,并进一步采用响应面法对提取条件进行优化,获得最佳提取工艺参数为21 min、80 ℃、料液比1:260 g/mL。在此条件下,多酚的提取率高达(23.17±0.88) mg/g,远高于传统方法(12.45±1.88) mg/g。最优条件提取的多酚显示了很强的DPPH和ABTS的清除能力。由此可见,采用DES法从杨树桑黄子实体中提取酚类化合物比传统方法更有效。
从一种采集于贵州省的致幻毒蘑菇——卵囊裸盖菇Psilocybe ovoideocystidiata中首次分离得到3种化合物,分别是3β-羟基-5α,8α-桥二氧麦角甾-6,22E-二烯(化合物1)、β-D-葡萄糖(化合物2)和腺苷(化合物3)。基于高分辨质谱与核磁共振谱数据以及相关文献比对确定以上3种化合物的结构,并首次推导出化合物2和3质谱裂解规律,其中重排与中性丢失在质谱裂解过程中起主导作用。利用UPLC-MS/MS法对卵囊裸盖菇的干燥子实体和新鲜子实体中的裸盖菇素和脱磷裸盖菇素进行检测,在干燥子实体中检测到裸盖菇素和脱磷裸盖菇素,但在-80 ℃保存6个月的新鲜子实体中未检测到裸盖菇素和脱磷裸盖菇素,推测可能是由于保存方法和提取方法的原因导致化合物发生变化。
根据药典方法,以齐墩果酸为对照品,对灵芝中含有的三萜、甾醇和脂肪酸3种类型化合物进行分光光度法测定,并对影响三萜含量测定的因素进行分析。结果表明灵芝中的甾醇和脂肪酸类化合物会干扰所有的测定结果,尤其影响灵芝孢子中三萜含量的测定。灵芝子实体中三萜化合物的结构特征,造成了其测定值远远低于真实值。因此,分光光度法不适用于测定灵芝子实体、菌丝体和孢子及其相关产品中的三萜含量。
