重伞灵芝线粒体基因组在灵芝种间鉴定中的应用

线粒体是“动力工厂”,能够进行氧化代谢实现能量的转化,参与三羧酸循环形成ATP。随着分子生物学和生物信息学技术的发展,担子菌灵芝属中已有几种灵芝的线粒体基因组被相继报道,但尚未有对重伞灵芝线粒体基因组的报道。本研究通过对重伞灵芝YX线粒体基因组进行组装注释,比较分析了与其他灵芝属物种的差异,根据差异序列构建分子标记对重伞灵芝菌株快速鉴定。结果显示重伞灵芝线粒体基因组大小为67 340bp的闭合环形结构,含有15个普通蛋白编码基因,28个tRNA基因,以及rRNA的大小亚基基因。共5个基因含有12个内含子,主要为IB型,部分为ID型,包含LAGLIDADG_1 superfamily、GIY-YIG_Cterm superfamily保守结构域。根据重伞灵芝线粒体cox2基因设计的特异性引物扩增结果显示：4株重伞灵芝的cox2基因片段均可准确扩增,且扩增不出其他灵芝物种的cox2基因片段。基于各灵芝菌株线粒体cox2基因序列构建系统进化树,可以将4株重伞灵芝归在同一分支上,并且同源性为98%,与ITS鉴定结果一致。可见,基于线粒体基因cox2特异性引物可以快速地对重伞灵芝进行鉴定,且只需通过观察扩增条带的有无,无需测序,省时省力。     

基因组数据揭示肺形侧耳X1野生菌株后代单孢的特异交配型位点

肺形侧耳味道鲜美,营养丰富,深受广大消费者喜爱。它属于四极性异宗结合担子菌,但其交配型位点结构仍未被解析。本研究利用二代测序技术对肺形侧耳的基因组进行测序,通过生物信息学方法找到了肺形侧耳野生菌株X1菌株后代单核菌株的交配型位点。结果显示肺形侧耳的A交配型位点较为特异,2株原生质体单核化菌株（X1-1和X1-15）的A交配型位点结构差异较大,X1-1含一对保守的HD1和HD2基因,而X1-15除了一对HD1和HD2基因外,还含有额外的2个HD2基因和1个HD1基因。肺形侧耳的B交配型位点与其他担子菌的交配型位点相似,含有8个信息素受体基因和1个信息素前体基因。本研究揭示的肺形侧耳特异的交配型位点结构为后期的遗传育种提供了理论依据。     

食线虫真菌洛斯里被毛孢线粒体基因组的再分析

【目的】鉴定洛斯里被毛孢OWVT-1菌株的线粒体基因组,验证公布的USA-87-5菌株线粒体基因组中的错误,对洛斯里被毛孢正确的线粒体基因组序列进行注释并开展不同被毛孢物种间的比较线粒体基因组学分析。【方法】借助DNA高通量测序数据并通过必要的Sanger测序组装OWVT-1的线粒体基因组。通过PCR验证OWVT-1与公布的USA-87-5线粒体基因组序列差异的真实性。利用多种生物信息方法分析和注释洛斯里被毛孢的线粒体基因组。【结果】公布的洛斯里被毛孢USA-87-5菌株的线粒体基因组存在几处序列错误,包括3处长片段的插入缺失和多处短片段的插入缺失。实际上,洛斯里被毛孢USA-87-5与OWVT-1菌株的线粒体基因组序列完全相同。该菌的线粒体基因组全长62949 bp,在7个基因中共插入13个内含子,部分内含子和基因间区显现出序列退化的特征。洛斯里被毛孢、明尼苏达被毛孢、线虫被毛孢的线粒体基因组具有较强的共线性关系。除一些独立的ORF外,核心蛋白编码基因、rRNA基因和tRNA基因的排列顺序非常保守。基因间区的长短是影响3种被毛孢线粒体基因组大小最主要的因素。【结论】公布的洛斯里被毛孢USA-87-5菌株线粒体基因组中存在序列错误。本文新报道了OWVT-1菌株的线粒体基因组,并进行注释和比较线粒体基因组学分析。     

肺囊康定产生菌Glarea lozoyensis线粒体基因组序列的再分析（英文）

【目的】Glarea lozoyensis是抗真菌药物卡泊芬净的产生菌,其突变菌株ATCC 74030的线粒体基因组已被报道。我们此前的研究发现诱变剂能引起该菌某些细胞核基因的突变,但诱变剂是否也能引起线粒体DNA序列的改变并不清楚。【方法】组装野生型菌株ATCC 20868的线粒体基因组,并与发表的突变型菌株ATCC 74030的线粒体基因组进行比较。通过PCR验证野生和突变菌株线粒体基因组间表现差异之处,并利用正确的线粒体基因组序列进行新的分析。【结果】我们成功组装出野生型菌株ATCC20868的线粒体基因组,通过比较其与发表的ATCC 74030的线粒体基因组序列,发现存在6处单核苷酸变异位点和2处具有长度差异的区域。然而,随后的PCR验证和序列比较并没有发现2个菌株间存在这些差异。最初观察到的碱基差异是因为发表的ATCC 74030线粒体基因组存在序列错误。有趣的是,在Glarea lozoyensis的线粒体基因组中,我们发现存在3个具有内含子的t RNA基因和1个rnp B基因。同时,该菌线粒体基因组中存在多种重复序列,在其线粒体和细胞核基因组间也存在明显的DNA片段重复事件。【结论】诱变剂没有引起G.lozoyensis线粒体DNA的任何改变;发表的ATCC 74030的线粒体基因组存在序列错误。我们报道G.lozoyensis正确的线粒体基因组序列,并且发现该菌线粒体和细胞核基因组间频繁的基因交流。     

肺囊康定产生菌Glarea lozoyensis线粒体基因组序列的再分析

[目的] Glarea lozoyensis是抗真菌药物卡泊芬净的产生菌,其突变菌株ATCC 74030的线粒体基因组已被报道。我们此前的研究发现诱变剂能引起该菌某些细胞核基因的突变,但诱变剂是否也能引起线粒体DNA序列的改变并不清楚。[方法] 组装野生型菌株ATCC 20868的线粒体基因组,并与发表的突变型菌株ATCC 74030的线粒体基因组进行比较。通过PCR验证野生和突变菌株线粒体基因组间表现差异之处,并利用正确的线粒体基因组序列进行新的分析。[结果] 我们成功组装出野生型菌株ATCC 20868的线粒体基因组,通过比较其与发表的ATCC 74030的线粒体基因组序列,发现存在6处单核苷酸变异位点和2处具有长度差异的区域。然而,随后的PCR验证和序列比较并没有发现2个菌株间存在这些差异。最初观察到的碱基差异是因为发表的ATCC 74030线粒体基因组存在序列错误。有趣的是,在Glarea lozoyensis的线粒体基因组中,我们发现存在3个具有内含子的tRNA基因和1个rnpB基因。同时,该菌线粒体基因组中存在多种重复序列,在其线粒体和细胞核基因组间也存在明显的DNA片段重复事件。[结论] 诱变剂没有引起G. lozoyensis线粒体DNA的任何改变;发表的ATCC 74030的线粒体基因组存在序列错误。我们报道G. lozoyensis正确的线粒体基因组序列,并且发现该菌线粒体和细胞核基因组间频繁的基因交流。     

球孢白僵菌种内比较线粒体基因组学分析

【目的】明确球孢白僵菌种内线粒体基因组的分化程度。【方法】从GenBank下载已知的球孢白僵菌6个菌株线粒体基因组序列,详细分析基因组的组成结构,比较外显子区、内含子区和基因间区的碱基变异情况,分析菌株间的系统发育关系。【结果】球孢白僵菌不同菌株的线粒体基因组大小为28.8–32.3 kb,都有14个常见的核心蛋白编码基因、2个rRNA基因和25个tRNA基因,具有很强的共线性关系。但是,不同菌株含有的线粒体内含子数目存在差异(2–5个/菌株),在cox1、cox2和nad1基因中表现出内含子插入/缺失多态性,这是导致线粒体基因组大小变化的主要因素。对外显子、内含子和基因间区的碱基变异情况进行分析,发现内含子和基因间区相对变异较大,而外显子区相对变异较小。系统发育分析发现,这些球孢白僵菌菌株以很高的支持度聚在一起,具有相同内含子分布规律的菌株也具有较近的聚类关系。【结论】本研究首次报道球孢白僵菌因内含子数目不同、插入缺失突变和单核苷酸变异等在线粒体基因组上表现出较大程度的遗传分化,为认识真菌种内线粒体基因组分化提供了新的证据。     

灵芝线粒体及其对菌丝生长、主要活性成分影响的分析

线粒体是为细胞提供能量（ATP）的细胞器,携带着自己的DNA——mtDNA,已有多种灵芝属菌株的线粒体基因组相继报道,但对于种内的线粒体基因组的分析较少,对核相同、线粒体不同的菌株间差异的研究也鲜有报道。本研究对两株灵芝线粒体基因组进行组装注释,根据差异片段构建分子标记进行种间分类。结果显示：两株灵芝线粒体基因组大小分别为49 233bp、61 563bp的闭环结构,含有15个常见蛋白编码基因,rRNA大小亚基基因及26个携带氨基酸的tRNA基因,其差异区段主要为内含子序列、大亚基及基因间区。根据cob、cox2基因序列能够进行灵芝种间区分,用于灵芝种间鉴定。本研究还根据灵芝119、灵芝无孢的单核菌株构建同核异质体（TY-119、TY-W）,分析线粒体对菌落形态、菌丝生长速度及多糖、三萜成分的影响,结果显示：同核异质体TY-W与TY-119菌落形态上有一定差异,同核异质体TY-W菌丝生长速度为4.77mm/d,是TY-119菌丝生长速度4.50mm/d的1.06倍,同核异质体TY-119菌丝、子实体阶段多糖含量分别为4.45mg/g、12.14mg/g是TY-W菌丝体多糖含量（3.23mg/g）的1.38倍、子实体多糖含量（10.24mg/g）的1.19倍;同核异质体TY-W菌丝、子实体阶段的三萜含量分别为6.82mg/g、11.45mg/g是同核异质体TY-119菌丝体三萜含量（9.26mg/g）的0.74倍,子实体三萜含量（9.10mg/g）的1.26倍。利用高效液相色谱分析同核异质体中灵芝酸含量显示同核异质体TY-W灵芝酸A、灵芝酸E、灵芝酸F含量分别为3.77μg/mL、14.29μg/mL、12.91μg/mL;是TY-119灵芝酸A含量（2.59μg/mL）的1.46倍、灵芝酸E含量（13.65μg/mL）的1.17倍、灵芝酸F含量（12.72μg/mL）的1.06倍。对同核异质体菌丝、子实体阶段多糖、三萜合成通路关键基因（pgm、ugp、gls、hmgs、hmgr、mvd、fps、sqs）表达量进行检测,显示两菌株间多数基因具有显著性差异。结果表明线粒体的不同会影响灵芝菌落形态、菌丝生长速度及多糖、三萜的含量,有助于我们进一步研究线粒体基因组。     

我国肺形侧耳栽培菌株交配型分析

为分析我国栽培肺形侧耳的遗传多样性,对肺形侧耳菌株的交配型进行测定,测试的肺形侧耳菌株包括俗称为秀珍菇和凤尾菇的菌株。结果显示,我国栽培的秀珍菇与凤尾菇菌株间可以发生性亲和,属于同一生物学物种,但它们之间的交配型特异性低,36个菌株中只含4种A交配型和3种B交配型,暗示我国栽培的肺形侧耳种质资源基因匮乏。     

核、质基因对肺形侧耳菌丝生长、营养成分及基因表达的影响

本研究通过杂交构建肺形侧耳同核异质菌株N1M1、N1M2和同质异核菌株N1M1、N2M1,比较菌丝形态与生长速度、营养成分以及常见的细胞核基因与线粒体基因的表达量,分析线粒体基因对肺形侧耳菌丝的影响,探讨线粒体基因与核基因的相互作用。由菌丝生长情况可知N1M1和N1M2菌丝形态相似,生长速度差异不显著,N1M1和N2M1菌丝形态差异大,生长速度差异极显著,在菌丝形态与生长速度上细胞核基因作用大于线粒体基因。进一步检测菌株中的主要营养成分发现必需氨基酸与总水解氨基酸含量差异显著,菌株N1M2蛋白含量显著高于N1M1,N1M1维生素C含量是N1M2的1.67倍,菌株N2M1多糖和蛋白含量显著高于N1M1,铁和维生素C含量显著低于N1M1。所以细胞核基因、线粒体基因都能影响肺形侧耳营养成分含量。检测同核异质菌株N1M1、N1M2的7个细胞核常见基因的表达情况发现,N1M2菌丝中6个细胞核基因的表达量都显著高于N1M1,这表明肺形侧耳线粒体基因的不同会影响核基因的表达;同质异核菌株N1M1、N2M1的14个线粒体普通编码蛋白基因表达差异显著,这说明线粒体基因的表达量会因核基因的不同有所差异。综上,肺形侧耳线粒体基因和细胞核基因能够相互影响,共同作用于生命活动。     

糙皮侧耳脲酶基因的克隆和原核表达分析

尿素是现代农业生产中应用较为广泛的一种氮素化肥,而脲酶（EC 3.5.1.5）是尿素分解利用的关键酶。本文以糙皮侧耳Pleurotus ostreatus栽培菌株New 831为试验材料,探究了糙皮侧耳对尿素的利用情况,结果表明：糙皮侧耳可利用尿素作为唯一氮源,平板培养时尿素最适添加量为20mmol/L;在液体摇瓶培养过程中,培养液中的铵根浓度表现为先急剧升高后缓慢降低。通过对P. ostreatus PC15菌株基因组分析,获得了一个功能注释为脲酶的基因,并克隆获得了其全长基因组DNA（gDNA）和编码区（CDS）片段,命名为Pourease。结果表明：Pourease基因的gDNA和CDS长度分别为3 003bp和2 517bp,由10个外显子和9个内含子组成;Pourease蛋白由838个氨基酸组成,预测分子量为90.03kDa,与SDS-PAGE分析结果相符;Pourease蛋白与细菌、真菌和植物来源的脲酶具有52%-82%的一致性,且含有脲酶保守的镍离子结合位点;与洋刀豆脲酶空间结构类似,Pourease蛋白也以同源三聚体的形式存在。     

肺形侧耳发酵培养基优化及多糖提取工艺

通过碳源、氮源单因素实验和正交实验,对野生肺形侧耳进行发酵培养基优化。选取浸提时间、浸提温度及液料比3个因素,以胞内粗多糖提取率为指标,采用正交实验设计确定菌丝体胞内多糖提取的最佳工艺。结果表明,适宜肺形侧耳深层发酵的培养基为蔗糖1.5%,麸皮5%,蛋白胨0.6%,KH₂PO₄ 0.15%,MgSO₄ 0.75%,VB₁ 0.01%。胞内多糖提取的最佳工艺为浸提时间2h,液料比50:1,浸提温度90℃,此条件下多糖提取率为34.35%。     

Plant growth-promoting Pseudomonas bearing catabolic plasmids: Naphthalene degradation and effect on plants

Two IncP-9 naphthalene degradative plasmids pOV17 and pBS216 were transferred into plant growth-promoting Pseudomonas which were represented by species P. aureofaciens, P. chlororaphis, P. fluorescens, and P. putida. The strains with the same plasmid differed significantly by their growth parameters, stability of the plasmid and plant protective effect from naphthalene action. Strains P. putida 53a(pOV17) and P. chlororaphis PCL1391(pOV17) demonstrated higher population number in the rhizosphere. Moreover, they protected the mustard plants from naphthalene toxic influence more effectively than the wild type strain P. aureofaciens OV17(pOV17). The activity of catechol-2,3-dioxygenase in the strains with the plasmid pOV17 was higher than that in strains with the plasmid pBS216. The strain P. putida 53a(pOV17) with high catechol-2,3-dioxygenase activity has been demonstrated to have the best protective effect. The strain P. putida 53a(pBS216) without catechol dioxygenases activities did not have protective effect but suppressed the plant germination.     

肺形侧耳低温胁迫时期的转录组分析

本文以肺形侧耳栽培菌株X57为研究对象,利用高通量RNA测序技术对4℃低温处理0h、6h和12h后的肺形侧耳进行基因表达分析来探讨肺形侧耳低温应答机制。分析结果筛选出低温处理6h差异表达基因742个,其中上调表达基因374个,下调表达基因368个;低温处理12h差异表达基因1 489个,其中上调表达基因占53%,下调表达基因占47%。Gene Ontology（GO）功能聚类分析表明,差异表达基因主要富集在结合、催化分子功能组和代谢过程、细胞过程生物学过程中。KEGG功能富集分析结果显示,差异基因主要富集在氨基酸、核糖体和类固醇生物合成,及氮类物质代谢的通路上,富集到与低温胁迫相关通路MAPK signaling pathway-yeast上的基因表达随低温处理时间的增加呈上调趋势。已报道HOG-MAPK通路是MAPK途径研究较为明确、信号传递单一的真菌低温胁迫中重要的通路,本文运用生物信息学软件构建肺形侧耳的HOG-MAPK通路,并利用荧光定量PCR对相关基因表达进行验证,结果显示以低温处理0h为参照,随着低温胁迫时间增加通路上大部分基因的表达量持续上升,且差异显著,与RNA‐Seq分析结果一致。本文通过全面分析肺形侧耳低温胁迫时期基因表达情况,为进一步研究肺形侧耳低温胁迫相关重要基因的功能鉴定与信号通路调控机理提供基础。     

组蛋白甲基化与去乙酰化对蛇足石杉内生真菌盘长孢状刺盘孢合成石杉碱甲的影响

以蛇足石杉Huperzia serrata内生真菌盘长孢状刺盘孢Cg01菌株为研究对象,利用PEG介导的同源重组转化体系,对Cg01组蛋白甲基化酶基因（histone methyltransferases,HMT）CgClr4和组蛋白去乙酰化酶基因（histone deacetylase,HDAC）CgClr3、CgSir2进行基因敲除与回补,并通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测了回补株中对应基因表达量以及高效液相色谱HPLC检测突变体菌株中石杉碱甲huperzine A（HupA）产量。结果显示3个基因敲除突变体菌株ΔCgClr4、ΔCgClr3、ΔCgSir2的HupA产量分别为255μg/L、270μg/L、244μg/L,与野生型菌株相比分别下降了21.3%、16.6%、24.7%。在基因回补突变体菌株ΔCgClr4/CgClr4、ΔCgClr3/CgClr3、ΔCgSir2/CgSir2中,相应回补基因表达均与野生型无显著性差异,其HupA产量分别为351.9μg/L、334.7μg/L、331μg/L,回补菌株的HupA产量回复到野生型水平。结果表明这3个基因均具有调控内生真菌盘长孢状刺盘孢Cg01合成HupA的作用,为研究蛇足石杉内生真菌中石杉碱甲的合成调控机制提供了理论基础和新的思路。