黏菌是一类在陆地生态系统中广泛分布的真核生物,在其生活史的不同阶段,既有体现原生动物运动性的营养体,也具有高度特异化的繁殖体,其形态结构与生理特征,兼具了“菌物”与“动物”的特性,独特的进化地位以及与环境、人类健康的密切关系,使得以黏菌为模式生物的研究在生物学、遗传学、生理学、生态学、信息科学等学科均具有广泛的科学意义和重要的应用价值。自17世纪以来,黏菌研究者们从早期的经典分类学,逐步拓展到从生物学各分支学科领域系统全面地认识黏菌类群。在近几十年中,黏菌研究在系统学、生物学、生态学等方向取得了长足的进步。本文扼要介绍了黏菌学在各领域内的代表性研究进展和前沿性科学问题,同时对相关领域未来的发展进行了展望。
黏菌是一类具有独特特征且广泛分布在陆地生态系统中的菌物,具有调节微生境微生物群落、影响营养和生物量分配等作用。黏菌的物种多样性及影响因素一直是黏菌生态学的研究热点。本文综述了不同微生境中黏菌的发生情况以及影响黏菌物种多样性的非生物因子和生物因子3个方面的研究进展,进一步揭示黏菌在生态系统中的生态功能。
黏菌作为真核生物“树冠”中的原始类群,是研究真核生物演化模式的重要分支。本文通过对黏菌在生活史不同阶段的生物学特征、行为与相关发育机制综述,展现了黏菌多样的细胞发生模式。通过对黏菌与变形虫门其他类群的系统发育关系进行阐述,比较了各类群间的同源特征,进一步说明了黏菌的个体发育特征与系统发育关联,为黏菌类群的演化研究提供理论支持。
网柄细胞状黏菌是一类介于植物和动物之间的原生生物。尽管形态微小,但因为同时具有动物细胞和植物细胞的特点,且生命周期短暂易重复,故而对其进行生物学特性及应用的研究具有重要价值。本文从网柄细胞状黏菌的生活史循环、生物学特性、生态多样性、在医学和药物领域的探索及其与其他微生物关系等5个方面探讨网柄细胞状黏菌的生物学特性及应用的研究进展及意义,展望网柄细胞状黏菌未来在医学和生态等方面的研究前景及其潜在的应用价值,旨在为我国网柄细胞状黏菌同其他领域的交叉研究相结合提供视野,探索其在促进人类的科学进步、改善生活环境及攻克疾病方面的作用及意义。
为了丰富对大小兴安岭地区黏菌资源和物种多样性的认识,2014-2018年,我们对大小兴安岭地区32个采集地的黏菌进行了实地考察,共采集了1 355份黏菌样本。结合已发表的相关研究,截至到目前,大小兴安岭地区发现的黏菌共有32属152种,采集地也从报道的11个扩展到了37个。光丝团网菌Arcyria affinis、绿垂网菌Arcyria virescens、裂瓣菌Barbeyella minutissima等34种为省级新记录,其中黑龙江省新记录25种,内蒙古新记录12种。该研究补充和完善了大小兴安岭地区的黏菌资源。
黏菌是土壤原生生物的重要组成部分,但其群落组成与多样性格局信息目前还不全面。本研究采用18S rRNA基因高通量测序的方法,研究了宝天曼自然保护区内落叶阔叶林、针叶林和针阔混交林土壤中的亮孢黏菌多样性,并通过多元统计方法分析了其群落结构与土壤环境因子之间的关系。结果表明,30份土壤样品中共获得26个亮孢黏菌的可操作分类单元（OTUs）,隶属团毛菌目Trichiales下的7个属。4个OTUs可注释到种,分别为球圆团网菌Arcyria globosa、蛇形半网菌Hemitrichia serpula、刺丝团毛菌Trichia scabra和高山团毛菌Trichia alpina。亮孢黏菌群落α多样性在不同林型间有显著差异,其中在针叶林最高,落叶阔叶林最低。不同林型土壤的亮孢黏菌群落结构也显著不同,冗余分析显示,不同林型间黏菌群落结构差异与土壤含水量、碳氮比、有效钾和有机碳显著相关,但总体土壤环境因子对群落结构差异的解释量有限,占比10.18%。本研究丰富了土壤黏菌多样性信息和生态分布理论。
为探讨不同林型下黏菌物种多样性的差异,本文在凉水国家级自然保护区内红松林和针阔叶混交林两种林分中开展调查研究,共采集黏菌样本242份,基于形态特征鉴定为4目7科17属50种黏菌,其中鲜红团网菌Arcyria insignis、网格筛菌Cribraria paucidictyon和玫瑰绒泡菌Physarum roseum等9种是黑龙江省新记录种,相对多度达16.67%。多样性分析显示,绿绒泡菌Physarum viride是凉水国家级自然保护区内的优势种,针阔叶混交林的黏菌物种多样性（H′=2.06）高于红松林（H′=1.71）;在物种组成上,两种植被类型内共有的黏菌物种为17种,物种组成的相似性（CS）为50.75%,表明植被类型对黏菌的物种组成和多样性有着重要的影响。
湖北省宜昌市兴山县地处北亚热带,位于秦巴山区向江汉平原的东延区域,属“三峡库区”,气候湿润,植被主要为常绿阔叶与落叶阔叶混交林,适宜黏菌生长。为全面掌握该县黏菌的物种资源组成,从而加强对“三峡库区”生物多样性的认识,在2016年10月至2018年8月,于不同季节在该县进行了10次黏菌多样性调查和标本采集,同时收集基物进行湿室培养,共获得黏菌标本215份,根据形态特征鉴定为6目9科25属56种。黄褐筛菌Cribraria aurantiaca Schrad.、多变无丝菌Licea variabilis Schrad.和盖碗菌Perichaena corticalis (Batsch) Rostaf.等25种为湖北省首次记录,宽肋筛菌Cribraria martini Nann.-Bremek.为中国亚热带地区首次报道的物种。对不同生境中黏菌分布状况的分析表明,该地黏菌物种发生最多的月份为6月,发生最多的基物为腐木,在不同海拔高度中黏菌的分布存在差异。
为揭示网柄细胞状黏菌的超微结构特征,对簇生岐柄菌Cavenderia fasciculata生活史过程中的孢子、黏变形体和柄细胞3种类型的细胞超微结构进行系统观察,并与目前仅知的3种网柄细胞状黏菌的超微结构进行比较。结果表明：簇生岐柄菌C. fasciculata的孢子、黏变形体和柄细胞内均有线粒体结构,随着细胞分化,线粒体内部结构逐渐破坏,并被自噬泡吞噬;孢子表面具有线状纹饰。
为明确灰绒泡菌Physarum cinereum的个体发育特征,本研究在实验室条件下完成了该菌的生活史,并对其子实体发育过程进行显微观察。灰绒泡菌P. cinereum孢子萌发方式为裂式,显型原质团水白色;子实体形态建成可分为孢囊形成期和孢囊成熟期,孢囊成熟期幼孢囊颜色随着孢子的形成呈现白色-红棕色-黑褐色逐渐加深的变化;子实体在发育过程中孢丝形成后原生质割裂形成孢子。
在完成小绒泡菌Physaum pusillum生活史的同时,观察了小绒泡菌P. pusillum生活史不同阶段显微结构的形成。生活史研究结果表明：小绒泡菌P. pusillum的孢子萌发方式为裂式,黏变形体具两根鞭毛,较短一根不易观察到,原质团类型为显型原质团,子实体形态建成过程约需12-13h。显微结构观察结果表明：石灰结和孢丝结构在原质团隆起约6h后开始形成,孢子在原质团隆起约9h后开始形成,石灰结和孢丝先于孢子形成。
采用固相微萃取气相色谱-质谱联用技术,对紫轮柄菌Polysphondylium violaceum和簇生岐柄菌Cavenderia fasciculata子实体的挥发性成分进行分析,从这两种网柄细胞状黏菌中共鉴定出32种挥发性成分,包括烃、醛、吲哚、萜、酮、酯和酚类化合物。其中,紫轮柄菌P. violaceum的挥发性成分有15种化合物,簇生岐柄菌C. fasciculata的挥发性成分有27种化合物,二者共有化合物11种,部分化合物可用于制作香料等,研究结果为网柄细胞状黏菌的进一步应用提供了理论依据。
