猪苓与天麻共生蜜环菌类群的比较

猪苓和天麻都是传统中草药,具有很高的药用价值。它们的生长都离不开蜜环菌,蜜环菌可以为其生长提供营养。对于猪苓和天麻共生的蜜环菌种类是否有一定的异同,目前尚未有相应的报道。本研究在前期完成的从全国11个省份收集野生猪苓菌核,分离得到47株蜜环菌以及ITS、β-tubulin和elongation factor-1 alpha 3种序列的基础上,与文献报道的天麻共生蜜环菌的序列进行比较,并构建系统发育树,结果显示猪苓和天麻共生的蜜环菌共分为10个clade,其中和猪苓共生的蜜环菌有6个clade,和天麻共生的蜜环菌有7个clade,有3个clade的蜜环菌既可以和天麻共生,也可和猪苓共生。在这3个共同类群中,菌株来自于陕西、山西、吉林、黑龙江、贵州、甘肃、四川几个省份。西藏、云南等地的蜜环菌则具有较高的专一性。本研究从系统发育角度明确了猪苓和天麻共生蜜环菌的异同,该结果可为猪苓和天麻栽培过程中蜜环菌种类的选择提供一定的理论依据。     

鄂西地区蜜环菌生物种的遗传多样性研究

蜜环菌属Armillaria真菌是世界范围内广泛分布的担子菌,既是引起森林病害的重要病原菌,也是天麻和猪苓生长的必须共生真菌,具有重要的经济价值。本文对我国鄂西天麻主产区即神农架林区、大老岭自然保护区、宜昌市所属的夷陵区和五峰县、恩施自治州等地进行了系统的调查采样,共获得45份蜜环菌子实体样本及其二倍体菌株,其中通过孢子印分离获得约320个单孢菌株。在此基础上,采用IGS、ITS和elongation factor-1 alpha（EF1-α）分子标记对45份二倍体菌株进行测序和系统发育分析,对有单孢株的样本采用遗传互交不育性实验进行生物种鉴定。结果表明,鄂西地区的蜜环菌分为4个clade,共有6个不同的蜜环菌生物种,分别为CBS J,CBS L,CBS N,CBS O,CBS F和Armillaria mellea,具有丰富的遗传多样性。其中,24个样本鉴定为CBS L,是鄂西地区的优势种;9个样本鉴定为CBS J;9个样本鉴定为CBS N;另有3个样本分别鉴定为CBS O,CBS F和Armillaria mellea。其中CBS L、CBS N、CBS O首次在湖北地区报道,扩大了这3个生物种的分布范围。本研究为了解鄂西地区蜜环菌的资源情况提供基础数据,对天麻生产蜜环菌菌种选育具有重要的参考价值。     

四株昭通乌天麻共生蜜环菌的生理生化特征及其分子鉴定

目的对4株昭通乌天麻(Gastrodia elata)共生蜜环菌(Armillaria mella)的生理生化活性进行研究,并鉴定其分类地位。方法通过测定不同碳源和氮源对蜜环菌生长以及胞外酶活性的影响,掌握该蜜环菌生理生化特性,再结合rDNA-IGS序列分析方法进行鉴定。结果不同蜜环菌需要不同的碳源、氮源。3种胞外酶中木聚糖酶活性最大,其次是羧甲基纤维素酶,漆酶活性最小。供试蜜环菌与云南、贵州地区天麻共生蜜环菌以及猪苓共生蜜环菌的亲缘关系比较远。结论蜜环菌能否作为天麻共生菌与其分类地位无关。     

北方蜜环菌菌索生长、发育对环境氧气及土壤湿度的响应

蜜环菌属Armillaria spp.真菌是重要的植物病原菌和兰科Orchidaceae植物天麻Gastrodia elata的专性共生菌,能以菌索形式在土壤中存活和传播,因此,土壤环境变化对蜜环菌菌索生长、发育的影响,是关系天麻栽培和森林蜜环菌病害的重要过程。为了揭示蜜环菌生长发育对土壤水分和氧气的适应特征,本研究以北方蜜环菌Armillaria borealis为研究材料,设计氧气浓度5%、15%、20%和30%的4个水平与土壤湿度20%、40%、60%和80%的双因素实验,在室内24 ℃及黑暗条件下培养,观察菌索发生时间(T)、测定菌索生物量(DW)、菌索长度(L)、菌索数(Nt)、菌索分枝数(Nf)和菌索直径(AD)。结果表明,土壤湿度和氧气浓度对北方蜜环菌菌索发育和生长具有显著影响,在15%的氧气浓度和60%的土壤湿度发育最快。本研究为人工模拟蜜环菌生长发育的环境提供了部分依据,对提高天麻人工栽培的产量,揭示森林蜜环菌病害发病机制具有重要价值。     

猪苓糖苷水解酶家族基因及其差异表达

猪苓与蜜环菌建立共生关系时,猪苓菌丝会反侵染并消解蜜环菌菌索,以获取营养物质,糖苷水解酶是参与这一过程的主要酶类之一。本研究从猪苓转录数据库中获得糖苷水解酶家族基因42类、309个;其编码的糖苷水解酶蛋白含各类结构域344个,以糖苷水解酶结构域glyco＿hydro为主,共计35类173个。对猪苓糖苷水解酶进行的gene ontology (GO)功能注释结果表明,这些蛋白参与的生物学过程以物质代谢及分解过程为主,特别是多糖等大分子物质代谢;181个猪苓糖苷水解酶具有水解酶活性,这些水解酶活性呈多样性分布。与未被蜜环菌侵染的猪苓部位相比,43个糖苷水解酶基因在蜜环菌侵染的菌核部位中差异表达,编码包括glyco＿hydro＿48、cellulase和polysacc＿deac＿1等功能结构域,可能发挥水解几丁质、纤维素酶活性及免疫调节等活性,这为猪苓与蜜环菌互作关系的研究提供了候选基因及蛋白。     

蜜环菌和天麻共生营养关系的放射性自显影研究

本文利用＾３Ｈ－葡萄糖以打孔浇灌法标记天麻。用标记的天麻伴栽蜜环菌,追踪标记化合物是否存在蜜环菌中。显微放射自显影的结果表明：天麻自身能吸收标记物,同化的标记物其生距离运输靠天麻的纵向维管组织进行。天麻表皮外的蜜环菌菌索的光镜、电镜自显影显示,蜜环菌能从天麻中获取营养,蜜环菌和天麻之间存在营养物质的相互交流,菌麻之间存在着特殊的共生关系。     

蜜环菌和天麻共生营养关系的放射性自显影研究

本文利用3H-葡萄糖以打孔浇灌法标记天麻。用标记的天麻伴栽蜜环菌,追踪标记化合物是否存在蜜环菌中。显微放射自显影的结果表明：天麻自身能吸收标记物,同化的标记物其长距离运输靠天麻的纵向维管组织进行。天麻表皮外的蜜环菌菌索的光镜、电镜自显影显示,蜜环菌能从天麻中获取营养,蜜环菌和天麻之间存在营养物质的相互交流,菌麻之间存在着特殊的共生关系。     

我国蜜环菌分类单元间菌索的相互作用

蜜环菌菌索是天麻生长的主要营养来源,而蜜环菌生物种菌索之间可能存在种间相互作用,因此天麻栽培时蜜环菌种的混用可能对天麻的产量产生影响。为揭示我国蜜环菌分类单元间菌索的相互作用,以我国8个蜜环菌分类单元为研究对象,通过研究其共同培养时整体及单侧菌索的生长速率和单位长度内生长尖端个数来研究其菌索间的作用特性。结果表明：两者间相互拮抗的有CBS D-CBS F;仅有一个蜜环菌菌索未受到影响或受到协同作用的有：CBS A-CBS H中的CBS A、CBS F-CBS J中的CBS J、CBS A-CBS F中的CBS A、CBS A-CBS N中的CBS A、CBS F-CBS M中的CBS M、CBS J-CBS M中的CBS M、CBS B-CBS J中的CBS B;组合中两种蜜环菌菌索靠近侧协同生长的有：CBS A-CBS M;组合中对两者靠近的区域具有优势的有：CBS A-CBS B中的CBS B、CBS A-CBS J中的CBS J、CBS B-CBS F中的CBS F、CBS D-CBS H中的CBS H、CBS D-CBS N中的CBS N和CBS F-CBS M中的CBS F。本研究的开展为我国蜜环菌的鉴定、天麻栽培用蜜环菌种的选用提供理论指导。     

我国主要蜜环菌生物种胞外酶活性对温度的种特异性响应

蜜环菌生物种与天麻的共生关系受到温度的调节。为了揭示我国蜜环菌生物种的温度适应性,本研究以我国8个蜜环菌生物种为实验材料,采用2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐（ABTS）法和3,5-二硝基水杨酸（DNS）法研究了胞外漆酶、果胶酶和纤维素酶的活性对温度的响应特征。结果表明,各生物种的胞外酶活性存在显著性差异,各胞外酶活性具有随时间先升后降的变化趋势;各胞外酶的分泌时间和活性大小对温度的响应存在着很大的差异;且在培养过程中,首先分泌的是果胶酶和纤维素酶,然后才是漆酶。温度对蜜环菌胞外漆酶和果胶酶活性大小有影响,对产酶时间没有影响;对纤维素酶活性达到峰值的时间和活性大小都有很大影响。除此之外,蜜环菌胞外酶活性对温度的响应和我国蜜环菌的地域分布特点具有相关性,分布于秦岭-淮河线以南和以北的蜜环菌生物种胞外酶活性对温度的响应具有差异。本研究对开展蜜环菌生物学和我国天麻的野外种植区划的研究具有指导意义。     

不同蜜环菌菌株对红天麻农艺性状、产量及质量的影响

为研究不同蜜环菌菌株对菌材的侵染情况以及对红天麻主要农艺性状、产量及有效成分含量的影响,筛选适宜黔西北地区天麻生长的野生蜜环菌菌株。采用不同蜜环菌菌株培养菌材,并与红天麻伴栽,观察记录不同蜜环菌栽培种对青冈菌材的侵染情况以及不同处理红天麻的农艺性状,检测天麻的有效成分含量。不同蜜环菌栽培种对青冈菌材的侵染情况不同,对红天麻农艺性状、产量及质量的影响也不同。其中菌株MHJ-1满袋时间最短、上菌速度最快,对菌材的侵染效果最好,且能显著提高红天麻产量,每平方米鲜天麻平均产量为（8.78±0.38）kg,比对照菌株提高5%;其伴栽的天麻醇溶性浸出物含量、天麻素含量、天麻素与对羟基苯甲醇总含量均最高,分别为（29.24±0.43）%、（0.946±0.012）%、（1.140±0.009）%,且极显著高于对照菌株,仿野生栽培试验表现出良好的伴栽效果。结果表明菌株 MHJ-1与红天麻的伴栽效果最好,适宜用于黔西北地区红天麻种植。     

中国东北地区三种蜜环菌的生物学特性及奥氏蜜环菌人工培养

蜜环菌属Armillaria真菌具有较高的食药用价值。由于蜜环菌的生长发育过程较复杂,还未完全实现商业化栽培,野生资源的供应受到季节性和地域性的影响。本研究以采自东北地区蜜环菌属的3个菌株为研究对象,通过培养物的形态特征及分子标记确定菌株JG19016为奥氏蜜环菌A. ostoyae,菌株JG19017为高卢蜜环菌A. gallica,菌株JG19018为中国蜜环菌生物种C。奥氏蜜环菌JG19016最适生长温度为25 ℃,高卢蜜环菌JG19017的最适生长温度为22 ℃,中国蜜环菌生物种C JG19018则在22-25 ℃时菌丝生长速度最快;3个菌株最适pH为5-6。奥氏蜜环菌JG19016对葡萄糖和蔗糖利用率较好,高卢蜜环菌JG19017对葡萄糖利用率较好,中国蜜环菌生物种C JG19018对葡萄糖和淀粉利用率较好;蛋白胨对3个菌株促进作用最强,为最适氮源。培养基中加入VB₁,对3个菌株的菌丝生长均有明显的促进作用。奥氏蜜环菌JG19016菌丝生长的最优培养基配方为：葡萄糖20 g,蛋白胨3 g,磷酸二氢钾2 g,硫酸镁1.5 g,VB₁ 10 mg,琼脂20 g,水1 L。在木屑基质中培养,其配方的最优碳氮比为38:1,最佳木屑粗细比为3:1以上。出菇条件探索结果显示,菌丝及菌索长满菌袋(17 mm×33 mm×5 mm丝聚乙烯袋)需要50-60 d,之后在18 ℃、60%湿度和12 h散射光的环境中,10 d左右可观察到原基产生。增加菇房湿度到90%-95%,2-3 d可观察到1-3 cm的幼子实体,7 d左右菌柄和菌盖完全分化,10 d左右观察到菌盖展开。     

Predicting the global areas for potential distribution of Gastrodia elata based on ecological niche models

Aims Previous studies on the globally suitable areas for growing the medicinal plant Gastrodia elata is lacking. This study aims to predict the global areas for potential distribution of this plant based on multiple ecological niche models. Methods A total of 220 global distribution points of G. elata and 19 ecological variables were compiled and eight environmental variables were selected for the model training. Three ecological niche models, including BIOCLIM, DOMAIN, and MAXENT, were used to predict the global areas for potential distribution of G. elata. The resulting data of different models were analyzed and compared with two statistical criteria: the area under the receiver operating characteristic curve (AUC) and Kappa value. Important findings The predictions of the three models are basically identical, showing that the global areas for potential distribution of G. elata are predominantly in the range of 20° N to 50° N in Asia, mainly in China, South Korea and Japan. A small proportion of the suitable areas occur in India, Nepal and the European countries near Mediterranean. The most suitable areas distribute in provinces close to the Sichuan Basin and the central East China, the mid-eastern parts of South Korea such as Chungcheongbuk-do, Gyeongsangbuk-do and Gyeongsangnam- do, and the Kyushu region and the Shikoku region on Japan’s main island. Therefore, these three countries can be used as the main production areas of G. elata for its commercial development. The AUC average values of the three models are all above 0.9 and the Kappa average values all above 0.65, justifying their applications for predicting the potential areas of G. elata. Among them, the MAXENT model appears to perform the best, followed by DOMAIN and BIOCLIM.     

两株链霉菌对非洲菊生长和生理生化指标的影响

本研究以非洲菊(Gerbera jamesonii)为试材,采用不同浓度的脱叶链霉菌FT05W和深蓝链霉菌ZEA17I孢子悬浮液浇灌盆栽非洲菊,筛选出非洲菊的最佳施用浓度,探索两株链霉菌对非洲菊生长和生理生化指标的影响,为非洲菊生产上科学合理施用链霉菌提供理论依据。结果表明: 脱叶链霉菌FT05W和深蓝链霉菌ZEA17I不同浓度孢子悬浮液均能有效促进非洲菊的生长,前者对非洲菊的作用效果优于后者,以浓度为1×10⁹ CFU·mL^-1的脱叶链霉菌FT05W效果最好。与蒸馏水对照相比,该处理显著促进了非洲菊株高(30.2%)和冠幅(41.5%)的生长,并在一定程度上促进了花茎的增长和增粗;能显著提高非洲菊植株叶片的叶绿素含量(65.2%)、根系活力(103.3%)和超氧化物歧化酶活性(84.4%),使丙二醛含量维持在较低的水平。因此在一定的浓度范围内,脱叶链霉菌FT05W和深蓝链霉菌ZEA17I均能有效促进非洲菊的生长,有利于非洲菊植株体内同化物的转运和积累,增强非洲菊植株抗逆性,特别是脱叶链霉菌FT05W具有在未来作为生物肥料解决非洲菊连作障碍的应用潜力。     

天麻种子与真菌共生萌发的蛋白组学研究

天麻Gastrodia elata是典型的腐生型兰科药用植物,其种子萌发需要小菇属Mycena真菌的侵染和共生,目前天麻种子共生萌发分子机制是该领域的热点问题。我们首次对天麻种子共生萌发过程进行了系统的蛋白质组学研究。采用iTRAQ标记的液质联用技术,成功鉴定了天麻成熟种子和萌发后原球茎的蛋白质组,共鉴定蛋白1 769个（global FDR 1%）。两组进行了差异蛋白质组学研究,获得差异蛋白269个。差异蛋白GO注释结果表明,在天麻种子共生萌发过程中,差异蛋白参与的功能和生物过程多样,以催化和结合为主,还参与感知环境刺激、分子信号等功能。KEGG代谢通路分析表明,差异蛋白还主要参与了转导、能量代谢、次生代谢和环境适应等过程。我们发现,一些参与内吞作用的蛋白在共生萌发过程中存在差异表达,表明内吞可能参与到二者互作过程中。对差异蛋白质组的深入解析和研究有利于揭示天麻种子共生萌发的分子机制,具有较强的理论和现实意义。     

兰科药用植物手参种子的真菌共生萌发

手参Gymnadenia conopsea是一种地生型兰科植物,是我国的传统中药,同时也是蒙药、藏药常用药,在西藏地区亦作食用。现代药理学研究表明手参具有非常好的药理活性,然而当前手参还不能进行人工栽培,市场需求完全依赖野生资源,因此资源短缺仍然是制约该种药用植物进一步开发利用的瓶颈。兰科植物种子萌发及早期的幼苗生长均需真菌参与,基于此,本文从手参根系中进行了真菌分离,并获得一株菌株,分子鉴定为角担菌属Ceratobasidium GS2。将GS2菌株与手参种子进行共培养,可明显促进手参种子的原球茎的形成并最终分化成幼苗。手参种子共生萌发的成功对于实现手参的种质保育、人工栽培和野生居群的生态恢复均具有重要的意义。     

我国东北及山东部分地区野生蛹虫草资源采集及观察

蛹虫草是一种重要的食药用真菌,其子座可规模化栽培。然而,栽培中菌种极易退化,成为限制其发展的重要因素,野生种质资源为蛹虫草栽培生产菌株的重要来源。本研究对东北和山东部分地区蛹虫草资源进行了持续调查,对其生态分布和宏观、微观形态等进行了系统研究。从5个地点共采集野生蛹虫草标本414份,寄主绝大多数为鳞翅目昆虫的蛹,少数为鳞翅目昆虫的幼虫和茧。野生蛹虫草子座单生或2-25根,长1-17 cm,棒状、扁平状或不规则畸形,扁平状子座常具纵沟,部分可分支;子座可从寄主头、胸和腹部各部位长出,其中以头部为主。子座地上部分长1-6 cm,颜色呈深橙黄色。可育部位长0.5-4 cm,宽1.2-6 mm,大多数与不育柄部分界明显;地下部分0.5-11 cm,其长度与腐殖质厚度相关。首次明确观察到蛹虫草菌索,菌索连接蛹体和子座,或单从子座、蛹体上长出,但不是所有野生蛹虫草都有菌索。蛹虫草菌索与子座内部的疏丝组织菌丝形态各异,菌索菌丝中间膨大。人工栽培与野外采集的子座宏观形态差异明显,但子囊和子囊孢子形态无明显差异。通过野外采集和调研,获得了大量的野生蛹虫草种质资源,为解决蛹虫草种业问题奠定基础。