为明确引起贵州梨芽枯病的间座壳菌种类,本研究进行了病害调查、病芽采集和病菌分离及纯化,根据其菌落特征与ITS序列鉴定,共获得94个间座壳属Diaporthe菌株,从中选取40个代表菌株进行多基因(ITS、TEF、CAL、HIS和TUB)系统发育分析和形态学观察,结果显示它们分属于间座壳属的8个种,包括核桃间座壳菌D. biguttulata、榆树间座壳菌D. eres、椭圆间座壳菌D. ellipsoidea、梭状间座壳菌D. fusicola、香港间座壳菌D. hongkongensis、塞纳间座壳菌D. sennae、大豆间座壳菌D. sojae和蜜柑间座壳菌D. unshiuensis,其中D. ellipsoidea、D. biguttulata和D. sennae为侵染梨的首次报道。玉露香梨离体枝条接种结果显示,8种间座壳的代表菌株均可产生与田间相同的症状,分离比最高的D. eres致病力较强,表明它们均为梨芽枯病的病原菌,其中D. eres为病原优势种。本研究首次报道了引起梨芽枯的间座壳菌种类组成,为该病的发生规律及防控技术研究提供了理论依据。
近年来,以枝条萎蔫、枝干干枯直至整株枯死为典型症状的番石榴枯萎病在广州南沙区严重发生。为明确该病害的病因,我们进行了病害调查、标本采集、病原菌分离和致病性测定;通过病原菌的显微形态比较和基于多基因系统发育分析,鉴定了病原菌种类;通过对寄主不同部位接种,测定了病原菌对寄主根、茎干和果的侵染能力。结果表明,引起广州南沙番石榴枯萎病的病原菌为番石榴纳氏霉Nalanthamala psidii,该菌不仅能从有伤的枝条侵染造成整株枯死,还能从根部侵染,使植株生长明显减缓,最终造成植株枯死,此外还可以侵染果实造成腐烂症状。本研究明确了广州南沙发生的番石榴枯萎病与中国台湾、马来西亚和南非报道的番石榴立枯病是一种病害,均是由番石榴纳氏霉侵染引起,为该病害的侵染特性及防控技术研究提供理论依据。
由果生刺盘孢Colletotrichum fructicola引起的炭疽叶枯病严重危害苹果果实和叶片。刺盘孢属真菌可以产生具有形态和遗传差异的正型(+)和负型(-)菌株,但其分化的分子机制目前尚不清楚。本研究通过同源重组对CfAtg8功能进行分析,结果显示,CfAtg8显著影响果生刺盘孢正菌株(1104-7)菌落颜色和气生菌丝茂密程度,但不影响负菌株(1104-6);正菌株突变体不产生子囊壳,负菌株突变体子囊壳变小、数量增多;正菌株突变体与负菌株野生型1104-6杂交不形成交配线,负菌株突变体与正菌株野生型1104-7杂交形成正常交配线;此外,CfAtg8还影响正、负菌株分生孢子萌发、附着胞形成及致病性等。这些结果表明自噬基因CfAtg8是影响果生刺盘孢正负菌株分化、形态发育和致病的重要基因。
果生刺盘孢侵染危害多种植物,是重要的植物病原真菌。在一些丝状真菌中,敲除非同源末端连接修复通路的关键基因ku70或ku80可显著提高同源重组效率,进而提高靶基因置换频率。本研究从果生刺盘孢基因组鉴定到Cfku70和Cfku80两个基因,并明确了基因失活对菌株生物学表型和基因敲除效率的影响。敲除Cfku70或Cfku80不影响菌株的菌落形态、营养生长、产孢、分生孢子萌发、侵染结构发育和致病;Cfku70基因敲除还大幅提升3个测试基因的敲除效率。本研究证实Cfku70基因失活能显著提高果生刺盘孢的基因敲除效率,适宜作为高效基因敲除的底盘菌株,研究结果为通过批量敲除策略筛选新型致病因子奠定重要基础。
过氧化物酶体是存在于真核细胞中的一类单层膜细胞器,参与多种生理生化代谢过程,而Pex13和Pex14是过氧化物酶体膜上的对接复合体蛋白,参与基质蛋白-受体复合体的跨膜运输。目前,Pex13和Pex14在大多数植物病原真菌中的生物学功能尚不清楚。本研究鉴定了柑橘褐斑病菌链格孢柑橘致病型(the tangerine pathotype of Alternaria alternata)的对接复合体蛋白Pex13和Pex14,并构建基因敲除突变体与回补菌株,探究其生物学功能。结果表明,与野生型和回补菌株相比,ΔAaPex13和ΔAaPex14营养生长、分生孢子形成显著下降,分生孢子的萌发率显著降低,抗氧化能力和抗细胞壁胁迫能力也显著减弱,病菌的ACT毒素产量分别降低30%和33%,在离体叶片上丧失致病力。此外,AaPex13和AaPex14的缺失导致基质蛋白无法定位到过氧化物酶体,过氧化物酶体生物发生存在缺陷。本研究明确了AaPex13和AaPex14在病菌生长发育、过氧化物酶体形成、ACT毒素产生以及维持致病力方面都具有重要的调控作用。
由果生刺盘孢引起的炭疽叶枯病是我国苹果产区的重要病害。果生刺盘孢在侵染苹果过程中分泌效应蛋白CfEC92促进其侵染,但其作用机制仍不清楚。本研究从苹果cDNA中克隆出Mal d 1j蛋白,结构域及氨基酸序列分析显示,Mal d 1j为PR10家族成员。Mal d 1j基因过表达能显著增强苹果对炭疽叶枯病抗性,而沉默Mal d 1j显著降低其抗性。在烟草中过表达Mal d 1j提高烟草抗性,共表达CfEC92和Mal d 1j蛋白,降低Mal d 1j对疫霉菌抗性。通过酵母双杂交、BIFC和Co-IP分析证明CfEC92与Mal d 1j可以发生直接互作,且其互作定位于细胞膜和细胞核,表明CfEC92 通过与Mal d 1j互作影响植物免疫。本研究揭示了果生刺盘孢效应蛋白CfEC92通过靶向Mal d 1j抑制植物免疫促进其侵染的分子机制,为苹果炭疽叶枯病防控提供了新的思路。
粉红聚端孢Trichothecium roseum引致的苹果霉心病发生严重。对于新红星品种,T. roseum的侵染过程尚未明确。本研究利用T. roseum荧光标记菌株TR45分析其在新红星品种上的侵染时期和侵入通道。发现T. roseum可以侵染花器组织,引起枯萎坏死;落花后10-15 d,受侵染的花器残体被萼片包裹于萼筒内,随后T. roseum从离生花柱合并处的孔口部位入侵进入合生花柱,沿花柱内的多细胞毛状体间扩展;花后30 d左右,花柱缝逐渐开裂,随果实膨大心室腔壁也开裂,逐渐形成一条贯通萼筒与心室开放通道——萼窦;花后60 d左右,T. roseum的菌丝沿着萼窦扩展进入心室腔,从心室上的裂缝进入果肉组织,最终引起果实霉心。本研究结果有助于解析新红星苹果品种发病重以及难防治的原因,对苹果霉心病防控新策略构建具有重要理论意义。
通过形态学比较和对ITS-nrDNA序列的分析,本文描述了产自我国热带及亚热带地区乳菇属的5个新种和1个中国新记录种。新种缘囊体乳菇Lactarius cheilocystidiatus和多囊体乳菇L. polycystis由于具有真正的囊状体而与变红乳菇亚属L. subg. Plinthogalus的绝大多数种相异,它们与泰国的L. crassiusculus关系密切。新种粘果乳菇L. gloeocarpus和多见乳菇L. vulgaris是乳菇亚属L. subg. Lactarius的新成员,其典型特征为淡黄色胶粘菌盖、孢子具网状纹饰和较大的囊状体,它们与原初描述自中国的淡黄褐乳菇L. pallido-ochraceus、淡环纹乳菇L. pallidizonatus以及印度的L. thindii形成种复合群。新种湖南乳菇L. hunanensis与温带物种具有较强的亲缘关系,它的典型特征为粘不规则交织型的盖表皮中具橄榄色被壳物质以及具斑马纹纹饰的孢子,属L. blennius种复合群。南方窝柄黄乳菇L. austroscrobiculatus原初描述自印度尼西亚,具有强烈的热带性质,这是在中国首次发现该种。本研究的标本采集自安徽、海南、河南、湖南、江西和云南。这些物种是中国-日本森林植物亚区的代表性乳菇类真菌。
探究了新疆盐生植物黑果枸杞不同组织中内生真菌群落的组成及多样性,为深入研究盐碱、干旱等环境下内生真菌与宿主的互作机制,筛选和开发促生、防病和抗逆等功能的有益内生真菌资源提供科学依据。利用ITS高通量测序技术比较黑果枸杞不同组织真菌群落组成及差异,并采用FUNGuild数据库预测真菌群落生态功能。测序共获得高质量内生真菌序列354 058条,涉及291个OTUs,分属于9门、19纲、34目、50科、60属。α多样性指数分析表明,根、果中真菌群落多样性和丰富度程度较高,叶居中,花的多样性最低,茎的丰富度最低。对黑果枸杞内生真菌群落组成和优势菌群的分析表明,子囊菌门为优势菌门,花、叶、果、茎和根中相对丰度分别为86.85%、72.36%、75.97%、84.44%和85.02%。链格孢属为黑果枸杞植株中的核心属,不同组织中均有分布,在花、叶、果、茎和根中占比分别为85.41%、69.79%、47.07%、79.94%和36.97%。较优势的菌尚有枝孢属、枝顶孢属、新凸轮孢菌属、茎点霉属和楔孢黑粉菌属等真菌。这些菌多具有促生、抗逆等特性,在宿主对盐碱、干旱等极端环境的适应性方面有着潜在功能。各组织独有属的相对丰度均未超过1%。共有菌和独有菌在不同组织中的组成和相对丰度差异较大。经FUNGuild软件平台解析显示,黑果枸杞中病理-腐生-共生营养型的相对丰度最高,在花、叶、果、茎和根中分别为85.41%、69.84%、47.24%、79.98%和37.09%。果和叶中含多种相对丰度≥1%的条件致病菌,而根中腐生真菌种类较多。黑果枸杞中蕴含着功能丰富的内生真菌菌群,在不同组织中的组成及其生态功能差异较大,同时还含有大量未鉴定出种属和未定义的功能菌群,这些可为黑果枸杞功能菌群发掘提供数据参考。
香柱菌属Epichloë内生真菌存在于宿主植物地上部组织,不仅能提高宿主植物对生物与非生物逆境的抗性,而且能对周围环境中的微生物产生影响。该研究以染内生菌(endophyte-infected,EI)和不染菌(endophyte-free,EF)苇状羊茅Festuca arundinacea为实验材料,探究内生真菌和不同水平盐碱胁迫处理对宿主根系丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落多样性和组成的影响。结果表明,内生真菌和盐碱胁迫处理对苇状羊茅根系AMF多样性影响存在交互作用。EF苇状羊茅根系AMF多样性随盐碱胁迫处理水平的增加而降低,内生真菌的存在缓解了这一效应,在200和400 mmol/L盐碱胁迫处理下,内生真菌感染增加了苇状羊茅根系AMF多样性;此外,内生真菌感染改变了苇状羊茅根系AMF群落组成,降低了优势属Funneliformis相对多度,增加了Claroideoglomus、Glomus和unclassified AMF相对多度。结构方程模型结果表明,内生真菌通过间接增加土壤总磷浓度对苇状羊茅根系AMF多样性产生影响。本研究为筛选盐碱污染区生态修复的植物-微生物共生体提供基础。
茯苓Wolfiporia hoelen是我国传统中药材之一,也是一种食药兼用的大型真菌,目前已规模化栽培,但由于其交配系统一直不明确,影响了种质改良。前期我们发现了茯苓的同核体,明确了茯苓的交配系统和生活史,并建立了以培养特性和分子标记区分同核体的方法,但未明确是否适用于茯苓种群的不同个体。在对多个菌株的研究中,发现了同核体表型与亲本不易区分的茯苓菌株。本研究主要以来自日本的菌株775 (NBRC 30628)为亲本,对其同核体菌株进行收集鉴定,并对同核体菌株的培养特性、交配现象和杂交等进行了研究。此类菌株的同核体菌株可通过与亲本对峙培养进行鉴定,但菌丝生长、菌落形态和吃料速度等与亲本没有显著差异,不同交配型的同核体之间交配时没有明显的交配现象。rpb2杂合位点标记可以用于鉴定该类型同核体菌株,且能验证是否交配。该类型同核体与之前发现的同核体类型之间可以进行杂交,杂交菌株可与两亲本都产生拮抗现象。该发现补充了之前建立的茯苓同核体鉴定方法,加深了对茯苓物种群体的了解,同时丰富了茯苓的育种资源。
为探讨早期真菌与本土和外来松树的共生特性,选用3种早期外生菌根真菌(环褐乳牛肝菌Suillus luteus、虎皮乳牛肝菌S. phylopictus和酒红蜡蘑Laccaria vinaceoavellanea)接种2种本地松(云南松Pinus yunnanensis、华山松P. armandii)和2种外来松(P. greggii、P. maximartinensis),并对接种后的侵染率、菌根特征和松苗株高等进行测量和分析,结果显示：6个月后,2种乳牛肝菌与4种松均能形成菌根,华山松与2种乳牛肝菌的亲和性最好,酒红蜡蘑仅能与2种外来松P. greggii和P. maximartinensis形成菌根,且菌根合成成功率仅为14.3%。此次合成的10种菌根组合均为首次报道,其中同一种真菌与不同松形成的菌根在形态和解剖特征上较为接近。3种真菌对宿主生长的促进作用因树种而异,整体上外来松苗的生长速率要快于本土松苗;华山松苗虽然菌根感染率最高,但生长效应却均不明显。研究认为：孢子接种对乳牛肝菌、蜡蘑等早期真菌的菌根合成研究是一种经济有效的手段;外生菌根真菌可能对外来树种具有更为重要的作用,与本土树种相比,外来树种与外生菌根真菌在能否形成菌根、菌根形成时间以及对宿主的生长效应等方面存在差异,需要开展进一步深入的相关研究。
硬毛粗盖孔菌是一种结实能力强的耐热真菌,为了探究其过氧化氢酶(CAT)基因家族的基本特征和功能,分别对不同交配型单核体Ct001_29和Ct001_31基因组的CAT基因家族进行了鉴定,并分析了不同CAT家族基因在不同温度条件下培养的菌丝、原基和子实体中的表达特征。硬毛粗盖孔菌基因组上有3个CAT基因(Ctcat1-Ctcat3),编码510-743个氨基酸;Ctcat1、Ctcat2和Ctcat3的等位基因之间的结构及序列相对保守,但编码区也存在少量SNP变异(6-14个)。在25 ℃培养菌丝和35 ℃培养菌丝、原基及子实体中,35 ℃菌丝的CAT酶活最高,为278 U/mg蛋白,原基期CAT酶活最低,为4 U/mg蛋白。Ctcat2的表达丰度显著高于Ctcat1和Ctcat3,Ctcat1和Ctcat3具有相似的表达模式,在35 ℃菌丝、原基和子实体中均上调表达;而Ctcat2具有相反的表达模式,在35 ℃菌丝、原基和子实体中均下调表达。此外,Ctcat2在原基时期、Ctcat3在25 ℃菌丝和35 ℃菌丝中具有偏好表达,Ct29cat2和Ct29cat3的表达量均高于各自的等位基因。本研究所发现的CAT等位基因表达偏好为进一步揭示大型真菌CAT的基因功能奠定了基础。
蛹虫草是一种具有多种生物功能的药用真菌,近年来在金属离子富集方面受到学者的广泛关注,但对蛹虫草富集Cr3+的能力及其相应的生理反应尚无文献报道。为此,本研究利用含有不同Cr3+浓度的燕麦培养基培养蛹虫草子实体,分别对蛹虫草子实体生物量及子实体中虫草素、腺苷、虫草酸、麦角甾醇、铬离子含量等指标进行了测定。结果表明,除麦角甾醇随着培养基中Cr3+浓度的增加而降低之外,其余指标均呈现先增加后降低的变化趋势。700 mg/L Cr3+处理时,子实体干、鲜重和铬离子含量达到最大值,分别比对照组增加36.85%、35.53%和202.12%;当Cr3+达1 500 mg/L时,虫草素和腺苷含量达到最大值,分别比对照组高94.61%和530.29%;虫草酸含量和多糖含量分别在1 100 mg/L和1 200 mg/L Cr3+处理时达到最大值,分别比对照组高123.62%和21.39%。本研究首次探讨了蛹虫草子实体富集Cr3+的能力以及Cr3+处理下的子实体生物量和部分次生代谢产物含量的变化规律,为进一步研究蛹虫草富集铬离子机制提供了理论依据,为富铬蛹虫草功能性食品的研发奠定了基础。
本研究采用顶空-固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)比较分析了假喜马拉雅块菌Tuber pseudohimalayense、中华夏块菌T. sinoaestivum和印度块菌T. indicum子囊果主要挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)组成与含量。结果表明,在3种块菌子囊果中共鉴定到173种VOCs,其中假喜马拉雅块菌、中华夏块菌和印度块菌子囊果中分别检测到79、63和71种挥发性成分,3种块菌子囊果中共有成分11种,其中1-辛烯-3-醇是含量最高的共有化合物(39.52%、38.98%和8.46%)。利用挥发性成分对3种块菌种类进行判别分析,结果表明2-丁酮、庚醛、苯乙烯、1-辛烯-3-醇和环十四烷能100.0%地将3种块菌样品按照种类正确分类。本研究初步确定了3种块菌子囊果VOCs组成和含量的差异,并探究了用VOCs相对含量区分3种块菌种类的可行性,为我国块菌质量评价,尤其是加工的块菌商品的鉴别提供了重要的理论依据。
