本研究从贵阳市花溪区的金佛山方竹根际土壤中分离得到盾孢囊霉属的一个新物种:花溪盾孢囊霉。孢子透明至近透明,大小为187-361×210-378 μm,产孢细胞为浅黄色至淡黄棕色;发芽盾室透明至淡黄棕色,具有4-8个裂片;孢子壁有3层:3层外壁层(OWL1-3),2层中壁层(MWL1-2)和3层内壁层(IWL1-3),OWL2与IWL3在Melzer’s试剂中呈深粉色到亮红棕色。基于核rDNA序列[覆盖部分SSU (small subunit)、整个ITS (internal transcribed spacer)和部分LSU (large subunit)区段;SSU-ITS-LSU]的系统发育分析表明,该种位于盾孢囊霉属,且形成独立分支。本研究对该种进行了详细的形态描述和特征图示,并讨论了与其近缘种的鉴别特征。
镰孢菌Fusarium spp.通常引起多种作物病害,但其中某些种类可作为植物内生菌从而提高植物的生长和抗逆性。因此,研究非农田生态系统镰孢菌物种多样性和生态功能具有重要的科学意义。本研究对分离自滩涂盐碱地盐生植物根际的23株镰孢菌进行了种类鉴定、非生物胁迫抗性及毒性评价研究。结果表明:经形态学和多基因联合建树分析(ITS+rpb2+tef1-α),这些菌株属于7个系统发育种,多数菌株属于尖孢镰孢菌F. oxysporum、恶臭镰孢菌F. foetens和藤仓镰孢菌F. fujikuroi。在7种非生物胁迫条件下[H2O2、亚硫酸氢钠甲萘醌(menadione sodium bisulfite, MSB)、KCl、山梨醇(sorbitol)、荧光增白剂(calcofluor white, CFW)、刚果红(congo red)、NaCl]测定菌株抗性,上述3种镰孢菌与Fusarium sp.1表现出相似的抗性能力;Fusarium sp.2和Fusarium sp.3尤其在离子胁迫和渗透胁迫方面表现出较强的适应性;芳香镰孢菌F. ambrosium则对多种胁迫均比较敏感。PCR检测表明大多数菌株含有恩镰孢菌素(enniatin)合成核心基因,约1/3菌株包含伏马菌素(fumonisin)基因,少量菌株含有单端孢霉烯族毒素(trichothecene)基因。只有少量菌株扩增出six2、six9和six13等编码木质部分泌蛋白SIX (secreted in xylem)的基因。接种试验表明,多数菌株对拟南芥和NL895杨树无性系具有不同程度的致病性,只有少量菌株具有明显的促生效应;而所有菌株接种小麦幼苗均未引起病害。研究发现促生和致病菌株在毒素合成基因和six基因数量方面并无明显差异,表明还存在其他致病或促生机制。本研究揭示了盐生植物根系存在较为丰富的镰孢菌种类,而且存在致病或促生等方面的差异。本研究为深入研究营养方式转变的基因组演化特征和植物-镰孢菌的共生互作提供了模型。
环孢霉素A是一种主要由膨大弯颈霉Tolypocladium inflatum产生的环肽类次级代谢产物,临床上被广泛用作免疫抑制剂,其合成需要特殊底物(4R)-4-[(E)-2-butenyl]-4-methyl-L-threonine (Bmt),但目前相关Bmt的研究很少。基因敲除实验证实Bmt的生物合成需要一个聚酮合酶(polyketosynthase, PKS)基因(simG)参与,并推测其功能为合成Bmt的前体化合物羧酸分子3(R)-hydroxyl-4(R)-methyl- 6(E)-octenoic acid (B1)。本研究通过在同为虫生真菌的球孢白僵菌Beauveria bassiana中异源表达simG,以证明该基因的功能。通过克隆获得了较大基因simG,利用根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导方法将该基因转化到球孢白僵菌中,通过基因检测和半定量RT-PCR筛选出目标基因表达量高的菌株,获得4株simG高表达菌株。将其发酵培养后,利用LC-MS检测发酵产物,发现在simG高表达菌株中存在与B1分子量相同的产物峰。本研究进一步证明了simG负责化合物B1的合成,是Bmt合成的关键基因。本研究进一步加深了对环孢霉素的生物合成机理的认识,为构建Bmt高产的工程菌株提供理论支撑,有望从解决底物来源角度促进环孢霉素生产效率的提高。
多主棒孢引起的棒孢叶斑病为我国黄瓜生产上重要的新兴流行病害。多主棒孢寄主广泛,其cassiicolin (Cas)毒素是多主棒孢侵染橡胶早期的关键致病因子,但在黄瓜/多主棒孢病害系统中的毒力功能目前尚不明确。本研究从来自黄瓜多主棒孢HG3菌株的基因组序列中鉴定到单拷贝的Cas2亚型基因,命名为CcCas2。在敲除该基因的过程中,发现CcCas2缺失突变体均为杂合,荧光染色试验进一步证实多主棒孢是多核真菌。对杂合突变体进行潮霉素筛选并单孢纯化,获得了纯合的CcCas2缺失突变体菌株(检出率≥20%)。致病力测定显示,CcCas2纯合突变体和野生型菌株接种黄瓜叶片4 d后的发病程度相当。通过转录组数据、RT-PCR和qRT-PCR分析均发现CcCas2在转录水平上受到了强烈地抑制。本研究明确了多主棒孢CcCas2基因由于在转录水平受到抑制而对黄瓜没有毒力;所提出的多主棒孢纯合突变体高效获取方法为该菌进一步的功能基因研究奠定了基础。
端粒解旋酶(telomere-linked helicase, Tlh)在维持端粒长度和基因组稳定性中起关键作用。除其基础作用外,解旋酶还在涉及DNA/RNA代谢的细胞过程中担当重要的角色。本研究通过同源序列比对在灵芝中获得Tlh基因,分析发现Tlh基因编码750个氨基酸,其蛋白含有DEXHC-RecQ、DEAD和HELICc结构域,与担子菌中的Tlh蛋白保守性较高。进一步构建灵芝Tlh沉默菌株(Tlhi-9和Tlhi-21),检测Tlh在灵芝中的生物学功能。结果显示,与野生型相比,Tlhi-9和Tlhi-21菌株菌丝生长减缓,菌落直径分别降低23%和24%,生物量分别降低41%和43%;相较野生型,Tlhi-9和Tlhi-21菌株中CMCase活性分别降低39%和43%,而木聚糖酶活性均降低40%;Tlhi-9和Tlhi-21菌株中胞内多糖含量较野生型分别降低38%和40%;Tlhi-9和Tlhi-21菌株中灵芝酸含量较野生型分别降低51%和56%。研究结果说明,Tlh基因参与调控灵芝生长、纤维素酶与木聚糖酶活性及次生代谢。
由剪接体催化的前体mRNA剪接是一个重要的生物过程。Prp4作为剪接体组分中唯一的蛋白激酶,在剪接体的组装及激活过程中发挥关键作用。禾谷镰刀菌的Fgprp4突变体生长缺陷严重,易角变。本研究以251株Fgprp4突变体的角变子为着入点,鉴定了U5蛋白FgSnu114上的4个角突变位点。通过对角变子和模拟角变子(FgSNU114引入角突变并敲除FgPRP4的突变体)的表型比较验证了角突变D222N和ΔK695,明确FgPrp4和FgSnu114间的遗传互作。RNA-Seq分析发现角变子S172中约有23%的内含子具有剪接缺陷,解释了其有性生殖和侵染小麦的缺陷。进一步的磷酸化位点鉴定和模拟磷酸化实验证明FgSnu114的S451位点可能不是FgPrp4的磷酸化位点或关键磷酸化位点。本研究首次探讨了Prp4与Snu114之间的关系,有助于今后进一步揭示禾谷镰刀菌前体mRNA剪接的调控机制。
Sucrose-nonfermenting 1 (SNF1)蛋白激酶调节大量基因的转录,改变代谢酶的活性,并控制各种营养反应性细胞发育过程。本研究通过LC-MS非靶向代谢组学技术比较蛹虫草Cordyceps militaris 野生型菌株Cm01和CmSnf1基因过表达菌株菌丝体的化学成分,从整体代谢物水平阐明CmSnf1基因过表达对蛹虫草代谢产物积累的影响。研究表明:CmSnf1基因过表达后,在LC-MS正负离子模式下检测出547种差异代谢物,同野生型菌株相比,220种产物上调和327种下调。尤其显著的是黄酮类物质2-香叶基-3,4,2′,4′-四羟基二氢查耳酮上调了140.55倍,甘油磷脂代谢中的磷脂酰丝氨酸(PS)下调了47.53倍。差异代谢产物参与甘油脂代谢、氨基酸生物合成和降解、半乳糖代谢、丙酮酸和酮类化合物代谢等多种途径。CmSnf1过表达菌株与野生型相比在酮类化合物代谢上具有优势,推测CmSnf1基因在蛹虫草药用功效中发挥着重要的作用。
以一株新分离得到的路易斯安那异射脉菌为研究材料,探究其在单一及混合木质纤维素材料条件下的漆酶活性。结果表明,不同木质纤维素材料,无论是单一还是混合的木质纤维素材料条件下,对Allophlebia ludoviciana Han 1797漆酶活性均具有极显著的影响(P<0.001)。A. ludoviciana Han 1797在棉籽壳(M培养基)条件下的最大漆酶活性为(465.04±8.99) U/L,比其在其他单一木质纤维素材料条件下的漆酶活性高。在棉籽壳和北京杨木屑(MY培养基)条件下,A. ludoviciana Han 1797第3天达最大漆酶活性,为(445.85±30.14) U/L,比其他混合木质纤维素材料条件下的漆酶活性均高。相对而言,A. ludoviciana Han 1797在单一的棉籽壳(M培养基)或含有棉籽壳和玉米芯(MS培养基)及棉籽壳和北京杨木屑(MY培养基)条件下所分泌的漆酶活性均较高,表明混合木质纤维素材料的方法能够提升分离获得的路易斯安那异射脉菌的漆酶活性。
利用热裂解-气相色谱质谱联用(pyrolysis gas chromatography mass spectrometry, Py-GC/MS)分析技术测定黑木耳新品种‘农黑2号’黑色素裂解产物组分的种类及含量,为解析黑色素的结构奠定理论基础。本研究通过碱溶酸沉法提取黑色素,并用紫外可见吸收光谱、傅立叶红外光谱、有机元素分析鉴定黑色素,采用Py-GC/MS技术分析其热裂解产物。结果表明,‘农黑2号’黑色素的最大吸收峰值在波长220 nm处,傅立叶红外光谱符合典型的黑色素特征;经有机元素分析,C、H、N、O元素的含量分别为43.47%、5.24%、11.71%和39.58%,不含硫元素,为真黑色素;检出的热裂解产物主要有苯类、苯酚类、吲哚类、苯基腈类、烃类、酸类等物质,其中苯、苯酚、吲哚等化合物为真黑色素的裂解产物。综上所述,‘农黑2号’黑色素为真黑色素,其基本骨架为苯环和吲哚,本研究为精准解析黑木耳黑色素结构提供科学依据。
采用碱性蛋白酶酶解提取草菇子实体多肽,透析法对其进行分离纯化得到3-10、1-3及1 kDa以下3种多肽组分,比较3种组分的体外抗氧化活性。用液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)、紫外吸收光谱、傅里叶红外光谱和氨基酸的测定方法表征纯化后多肽结构。结果表明,1-3 kDa组分的抗氧化活性最强,其1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH)自由基清除率达到99.81%,铁离子自由基还原能力为1.47,2,2′-联氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸) [2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), ABTS+]自由基和羟自由基的清除能力分别达到99.15%、99.34%。此分子量的草菇抗氧化肽的总蛋白含量为71.12%,灰分含量为12.75%,水分含量为8.44%,其他为7.69%。经鉴定表明草菇子实体多肽是一种优质蛋白质。
依据形态分类学和分子系统学相结合的方法对采集于大别山的子囊菌标本进行物种鉴定的结果,本研究报道了4个中国新记录种:蚤褐炭团菌Hypoxylon pulicicidum、提契诺炭团菌H. ticinense、双滴瓶头霉Phialocephala biguttulata和近木根平盘菌Rhizodiscina lignyota,基于作者所研究的标本对这4个种进行了描述及图示。在基于ITS序列和(或) LSU序列、采用贝叶斯法和最大似然法构建的系统发育树中,新记录种均得到分子数据的支持。凭证标本保存于南京师范大学真菌标本室(Herbarium of Fungi of Nanjing Normal University, HFNNU)。
为建立一种快速、简便制备丝状真菌PCR反应模板的方法,提高丝状真菌菌株鉴定与转化子筛选效率,本试验以10种不同种丝状真菌为材料,比较了3种不同试剂微波法制备丝状真菌PCR反应模板的效果,并优化了微波处理的时间。试验结果表明,取少量菌丝,加入50 mmol/L NaOH,无菌吸头将菌丝打散,微波炉高火处理30 s,离心取上清,即可获得用作PCR反应的模板。该方法制备的10种不同种丝状真菌PCR反应模板用ITS引物进行扩增,都可得到与传统CTAB法提取的DNA模板同样清晰明亮的扩增条带。该法制备的PCR模板可用于不同引物和不同公司的PCR反应产品扩增。将该方法制备的PCR模板用于囊状匍柄霉Stemphylium vesicarium转化子的筛选,其结果与传统CTAB法提取的DNA结果一致。此法为丝状真菌提供了更加快速简便的PCR模板制备方法,极大减少了DNA提取的人力和物力成本。