烟叶陈化过程可培养微生物的生态功能

【背景】烟叶陈化涉及多方面因素的相互作用。【目的】研究烟叶表面可培养微生物群落结构、功能和化学成分之间的联系。【方法】以储存于贵阳库、坛厂库、茅台库的烟叶为研究对象,分别对不同陈化时间的烟叶样品进行微生物分离,采用rDNA条形码技术对微生物优势菌株进行物种鉴定,利用FAPROTAX和FUNGuild数据库分别对细菌和真菌进行功能注释,并结合主要化学成分进行相关分析。【结果】243个烟叶样品中共分离到189株优势细菌菌株和229株优势真菌菌株,其中细菌以芽孢杆菌属(Bacillus)为优势种群,真菌以曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)为优势种群。随着陈化时间的延长,优势种群和优势功能类群比例逐渐降低,主要化学成分与微生物群落变化呈显著相关关系。【结论】微生物功能群通过结构变化推动烟叶陈化进程,同时陈化过程中主要化学成分的变化影响了微生物群落的组成与功能。     

烟叶陈化过程细菌群落演替特征

仓储生态因子和烟叶化学成分的改变直接影响烟叶微生物群落结构和功能。以储存在贵阳库(GY)、坛厂库(TC)及紫云库(ZY)的云南保山C3F烟叶为研究对象,对不同陈化时间(0、6、12、18、24个月)的烟叶样品提取微生物总DNA,利用Illumina Hi Seq平台对细菌的16S rRNA V4区进行高通量测序,并结合主要化学成分分析,以期揭示烟叶陈化过程中细菌群落演替规律及其与烟叶化学成分间的作用关系。研究结果表明,烟叶细菌群落以假单胞菌属、鞘氨醇单胞菌属、寡养单胞菌属、芽孢杆菌属为优势属;随陈化时间的增加,细菌优势群落呈现出变形菌门和厚壁菌门间消长变化的趋势,陈化后期芽孢杆菌(厚壁菌门)优势度明显增强;烟叶陈化过程中,细菌优势功能群变化与化学成分逐级降解间呈显著的相关关系,主要表现为由降解糖类菌群向降解淀粉类菌群,再向降解纤维素类菌群变化的趋势;其中,影响菌群演替的关键因素是水溶性总糖和纤维素。研究结果揭示了在烟叶陈化过程中存在显著的细菌群落演替特征,加深了对烟叶陈化机制的理解,为微生物调控烟叶陈化过程提供了科学依据。     

陕西榆林沙区樟子松根内真菌群落结构和功能群特征

樟子松Pinus sylvestris var. mongolica是我国北方沙区生态环境建设的重要树种之一,但衰退问题严重。根内真菌与樟子松生长密切相关,可能是影响樟子松衰退的重要因素。为揭示根内真菌群落结构和功能群特征,以陕西榆林沙区中龄（27a）、近熟（33a）、成熟（44a）3个龄组樟子松人工林为研究对象,采用野外调查与分子生物学相结合的研究方法,鉴定分析樟子松根内真菌群落结构和功能群。结果表明：（1）樟子松根尖样品共获得855个OTUs,不同林龄樟子松根内真菌多样性不存在显著差异（P>0.05）。（2）根内真菌隶属于6门18纲48目87科197属,子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota比例高达97.31%,优势属为青霉属Penicillium和Archaeorhizomyces。（3）随林龄增加,樟子松根系中病理营养型和腐生营养型真菌比例先增加后下降,而共生营养型真菌比例先下降后上升。榆林沙区樟子松根内真菌物种组成丰富,功能群类型多样,外生菌根真菌为主要功能群,近熟林腐生营养型真菌相对丰度高于共生营养型真菌,可能是樟子松退化的潜在原因。     

黑里河和贺兰山自然保护区华北落叶松根区土壤中外生菌根真菌群落

为了解华北落叶松外生菌根（ectomycorrhiza,ECM）真菌的群落组成及探究土壤理化性质对其造成的影响,本研究选取内蒙古黑里河自然保护区道须沟与大坝沟以及贺兰山自然保护区南寺,采集华北落叶松林下根区土壤,利用Illumina MiSeq测序平台对真菌DNA扩增子ITS1区进行高通量测序。共获得ECM真菌序列65 859条,划分为436个OTU,隶属于2门6纲12目26科41属,主要分布于担子菌门Basidiomycota。3个采样地共有优势ECM真菌OTU 17个,归属于红菇属Russula、丝膜菌属Cortinarius、阿太菌属Amphinema、Piloderma、锁瑚菌属Clavulina、丝盖伞属Inocybe、空团菌属Cenococcum、棉革菌属Tomentella和Meliniomyces;黑里河自然保护区道须沟与大坝沟的根区土壤ECM真菌群落组成相似：热图表明两地在ECM真菌属水平的组成方面相似,PerMANOVA分析表明两地群落组成差异不显著,而与贺兰山自然保护区南寺存在显著差异（P=0.0234）,优势ECM真菌的多样性与丰度都较南寺低;土壤理化性质TP与pH产生的协同作用与采样地的ECM真菌群落组成具有显著相关性（P=0.0383）,对南寺华北落叶松ECM真菌群落组成造成正相关影响,对道须沟与大坝沟造成负相关影响。     

海拔对乌拉山油松根围真菌群落结构的影响

为了解海拔对油松Pinus tabulaeformis根围土壤真菌多样性及群落结构的影响及探究真菌群落结构对土壤理化性质变化的响应,采用Illumina Miseq高通量测序平台对内蒙古乌拉山国家森林公园油松根围土壤真菌群落组成进行了研究。结果表明,4个海拔的土壤样本测序得到油松根围真菌有效序列共256 991条,划分为1 026个OTU,分属于13门、37纲、84目、145科、192属。在门水平上,油松根围优势真菌主要分布于子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota和被孢霉门Mortierellomycota;在属水平上,主要归属于青霉属Penicillium（14.4%）、被孢霉属Mortierella（7.6%）、双担菌属Geminibasidium（5.3%）、丝盖伞属Inocybe（1.8%）、枝孢霉属Cladosporium（1.6%）、棉革菌属Tomentella（1.6%）、异多棒菌属Xenopolyscytalum（1.4%）、镰刀菌属Fusarium（1.3%）、蜡蚧菌属Lecanicillium（1.3%）、土赤壳属Ilyonectria（1.1%）、热子囊菌属Thermoascus（1.0%）、蜡壳耳属Sebacina（1.0%）和一些未定名属。对油松根围土壤真菌的α多样性指数分析以及NMDS聚类结果的分析表明,海拔1 700m和1 800m的油松根围土壤真菌群落结构相似,而与1 500m的真菌群落结构差异显著,在海拔相对较高的1 700m-1 800m的真菌多样性及丰度显著高于海拔较低的1 500m处。对油松根围优势真菌与土壤理化性质的冗余（RDA）分析及相关性分析表明,土壤真菌的群落结构受土壤理化性质（硝态氮NN、含水量WC、速效钾AK、铵态氮AN、pH值、有效磷AP、含碳量CC和总氮TN）的显著影响,其中NN和WC对油松根围土壤真菌群落结构的影响最为显著。     

内蒙古地区白桦根围土壤外生菌根真菌群落结构

为了解白桦外生菌根真菌的群落结构,本研究选取了内蒙古赤峰市黑里河、赛罕乌拉以及阿拉善盟贺兰山3个国家自然保护区,采集白桦林下根围土壤,利用Illumina MiSeq测序平台对扩增子真菌ITS1区进行高通量测序。测序共获得外生菌根真菌序列 1 041条,划分为404个OTU,隶属于2个门、6个纲、11个目、25个科、38个属,主要分布于担子菌门Basidiomycota。3个采样地共有优势外生菌根真菌OTU 21个,归属于红菇属Russula、乳菇属Lactarius、锁瑚菌属Clavulina、丝膜菌属Cortinarius、蜡壳耳属Sebacina、丝盖伞属Inocybe、Amphinema属、蜡伞属Hygrophorus,其中Russula占绝对优势。在黑里河与赛罕乌拉,Russula和Clavulina为绝对优势属;在贺兰山,Cortinarius和Sebacina为绝对优势属。土壤环境因子对群落中优势外生菌根真菌的影响程度依次为pH>Na>Ca>Mg>TN>K>TP>TC,其中pH、Ca与Mg对3个采样地的优势外生菌根真菌的分布差异造成显著影响。黑里河与赛罕乌拉的白桦外生菌根群落结构在属水平和优势属水平上相似性高于这两个采样地与贺兰山的白桦外生菌根群落结构。     

黑胫病感染对烟草茎秆及根际土壤真菌群落结构的影响

烟草黑胫病是由寄生疫霉烟草变种引起的一种对烟草生产造成巨大经济损失的土传病害。本文以健康烟株与感染黑胫病烟株茎秆和根际土壤为研究对象,通过PCR技术扩增样本中真菌转录间隔区的ITS1区域,采用Illumina Miseq高通量测序技术对扩增片段进行测序,旨在了解黑胫病感染对于烟草茎秆和根际土壤真菌群落结构与多样性的影响。本研究20个测序样品,共获得755 599条高质量序列片段,最短序列为200bp,最长序列为356bp,平均序列长度248bp。结果表明,健康烟株和发病烟株根际土壤的优势真菌为子囊菌门Ascomycota、接合菌门Zygomycota和担子菌门Basidiomycota,所有茎秆样品的优势真菌为子囊菌门、担子菌门。健康烟株与感染黑胫病烟株根际土壤样品相对丰度大于1%的属有镰刀菌属Fusarium、被孢霉属Mortierella、隐球菌属Cryptococcus、链格孢属Alternaria和赤霉菌属Gibberella等,其中,健康烟株根际土壤优势属为镰刀菌属（39.35%）和被孢霉属（14.19%）,发病烟株根际土壤镰刀菌属和被孢霉属相对丰度分别为40.26%和20.77%;健康茎秆样品优势属为隐球菌属（31.12%）、链格孢属（18.28%）、镰刀菌属（15.67%）和红酵母属Rhodotorula（13.34%）;病健交界茎秆样品优势属为镰刀菌属（41.36%）、隐球菌属（28.15%）和链格孢属（22.32%）;发病茎秆优势属为隐球菌属（62.14%）和链格孢属（27.75%）。烟株感染黑胫病后,其根际土壤与茎秆样品真菌优势属种类与健康烟株无明显变化,但属水平的相对丰度变化显著。发病烟株茎秆与根际土壤样品真菌群落Sobs、Chao1、Shannon指数较健康烟株降低,Simpson指数上升,表明烟株发病后根际土壤真菌与茎秆内生真菌群落丰富度与多样性降低。该结果对于研究烟草黑胫病发生的微生态机制及其生物防治具有一定的理论指导意义。     

东北红松纯林菌根外生菌根真菌群落与环境因子的相关性

外生菌根是木本植物根系与真菌形成的共生结构,外生菌根真菌在红松等外生菌根树种的定植与森林生态系统的保持方面起到至关重要的作用。明确菌根系统内外生菌根真菌群落组成是揭示菌根共生机制的前提条件。本研究利用Illumina Hiseq测序平台对生长季内红松纯林内根围土壤及菌根样品ITS2区进行高通量测序,分析其外生菌根真菌群落结构随季节的变化规律,同时通过统计学的方法分析了红松根系微生态中外生菌根真菌群落结构组成变化与其他生物因素、非生物因素的相关性。结果如下：（1）从6月份到10月份,5个月的菌根样品测序共得到741个真菌OTUs,利用FUNGuild数据库分析,其中85个OTUs归类为外生菌根真菌,优势属（相对丰度>5）为蜡壳菌属Sebacina、乳牛肝菌属Suillus、Meliniomyces、红菇属Russula、棉革菌属Tomentella、须腹菌属Rhizopogon和缘腺革菌属Amphinema。6月份菌根中外生菌根真菌的多样性最大,显著高于其他月份。（2）红松林外生菌根真菌群落组成受到土壤pH、有效磷含量、有效钾含量和土壤有效氮含量的影响,它们与外生菌根真菌优势属相对丰度呈现正相关或负相关。（3）根围土壤内真菌是影响红松根系外生菌根真菌相对丰度的另一重要因素,其中,包括普可尼亚属Pochonia、产丝齿菌属Hyphodontia、镰刀菌属Fusarium、Collembolispora、枝穗霉属Clonostachys、Apodus、鹅膏属Amanita在内的土壤真菌与根内外生菌根真菌的相对丰度呈线性关系。同时,超过85%的根内外生菌根真菌与同一取样地的土壤共有,可以认为侵染和扩散是红松根内外生菌根真菌群落形成的主要方式,同时兼有植物根系的选择,因为根内并不包括所有土壤中存在的外生菌根真菌,其机制需要进一步人工模拟试验验证。     

竹叶兰根系共生真菌群落结构及生物学功能初探

为研究竹叶兰Arundina graminifolia根系共生真菌的群落结构及对寄主的营养作用,采用高通量测序技术对野生竹叶兰根围土壤、根表、根内3个生态位真菌的种类及生物学功能进行鉴定与预测。所测竹叶兰根系共生真菌的平均辛普森指数为根围0.972、根 表0.905、根内0.703,说明3个位点都具有丰富的共生真菌;根围土壤真菌香农指数7.393显著高于根表和根内香农指数4.728和2.872,根表真菌多样性显著高于根内（P<0.05）。根表、根内有子囊菌门、担子菌门、罗兹壶菌门、壶菌门、毛霉菌门和被孢霉门,较根围土壤缺少球囊菌门和梳霉菌门;分子方差分析（AMOVA）证实3个生态位的真菌群落结构差异极显著（P=0.004）。各生态位丰度最高的20个真菌仅属于子囊菌和担子菌的40个属,其中子囊菌有30个属,种类数量占优势,而担子菌的单个种类丰度高于子囊菌。根围土壤腐生型真菌占优势（44.07%）;根表主要有腐生、病原、共生型真菌;根内真菌营养类型差异大,样品M1的共生型真菌为优势类型（97.21%）,M2、M3以腐生型占优（90.96%）。优势共生型真菌有革菌属Threlephora、根须腹菌属Rhizopogon和Dentiscutata,腐生型真菌主要有长毛孔菌属Funalia和Vuilleminia,均为担子菌。研究结果为揭示竹叶兰与根系真菌的营养关系以及共生真菌的开发提供了依据。     

卵孢小奥德蘑覆土真菌群落特征及其影响因素

卵孢小奥德蘑Oudemansiella raphanipes是一类依赖覆土栽培的食用菌。本文采用Illumina MiSeq高通量测序技术结合生态学及统计学分析方法研究卵孢小奥德蘑覆土真菌群落特征和影响因素。结果表明,与原始覆土内真菌群落相比,种植卵孢小奥德蘑后的覆土内真菌群落多样性显著下降;在组成方面,虽然优势菌门仍为子囊菌门Ascomycota,但其中的Cladosporium、Acremonium、Gibberella和Emericellopsis等属的相对丰度有所降低,而隶属于被孢霉门Mortierellomycota的Stilbella、Neocosmospora、Pseudogymnoascus和Preussia等属的相对丰度呈增加趋势。卵孢小奥德蘑覆土真菌以腐生营养型为主,与原始覆土相比,种植卵孢小奥德蘑后的粪生营养型真菌和木腐菌呈增加的趋势;进一步研究发现pH、速效钾、速效磷和总氮等覆土土壤理化性质显著影响真菌群落的多样性和结构,pH和速效钾含量与真菌群落的丰富度和多样性呈显著负相关关系。研究结果为深入解析卵孢小奥德蘑覆土微生态机制奠定基础。     

纳木措可培养丝状真菌多样性及其与理化因子关系

微生物多样性在评估水体生态环境方面发挥着重要作用。本研究以青藏高原纳木措湖为研究对象, 开展水体可培养丝状真菌多样性及影响因子研究。通过膜过滤平置培养法、经典分类法和rRNA转录间隔区(ITS)序列分析对纳木措湖20个采样点的丝状真菌进行分离、纯化及鉴定, 测定水体理化指标, 综合分析丝状真菌空间分布格局与理化因子的相关性。菌种鉴定结果显示, 从纳木措水体样品中共分离纯化出1,412株丝状真菌, 隶属22属47种, 其中链格孢属(Alternaria)、青霉属(Penicillium)和毛霉属(Mucor)为优势属, 链格孢(Alternaria chlamydosporigena)和冻土毛霉(Mucor hiemalis)为优势种; Pearson相关性分析显示, 丝状真菌总丰度与温度、铵态氮、全磷呈显著正相关; 冗余分析显示, 铵态氮、温度、全磷、全氮、盐度及电导率是影响纳木措湖丝状真菌群落组成与分布的主要理化因子。综上所述, 纳木措水体可培养丝状真菌具有较高的物种多样性和空间异质性, 而且水体环境因子影响其分布。     

青檀果内生真菌菌群的组成及多样性

为进一步了解我国古老特有的野生植物青檀内生真菌的组成特征,以安徽琅琊山自然保护区内的野生青檀果为研究对象,采用组织分离和形态学鉴定的方法对青檀果内生真菌进行了分离和鉴定.结果表明: 从500个组织块中共分离内生真菌428株,隶属于3目4科20属,未产孢的菌株暂归为无孢菌群(80株,18.7%).暗梗孢科和球壳孢科是青檀果内生真菌的优势科,分别占38.1%和32.9%,交链孢属和拟茎点霉属为其优势属,分别占27.1%和16.8%.青檀果不同部位内生真菌的组成存在差异,以种子中分离的内生真菌数量最多(19属181株,占42.3%),果翅中分离的内生真菌最少(7属88株,占20.6%).除了交链孢属为3个不同部位的共同优势属之外,拟茎点霉属和大茎点霉属分别是果柄和果翅的优势属.果柄和果翅内生真菌菌群的组成相似性最高(C_S=0.78),种子和果翅的相似性系数最低(C_S=0.50).分析显示,果柄与果翅在内生真菌菌群组成上无显著差异,而种子与果柄、种子与果翅在内生真菌菌群组成上均存在显著差异.     

健康与患病刺梨植株可培养叶际真菌菌群差异比较

本研究比较了健康与患叶斑病刺梨植株叶际真菌群落特征差异,以期探索病原菌的潜在来源,为人工构建具拮抗功能群落和刺梨叶斑病的生物防控提供参考。通过可培养方法对不同健康状况的刺梨叶际真菌进行分离培养,结合形态学和分子系统学对菌株进行综合鉴定;利用FUNGuild平台对真菌进行功能注释;结合根际、根部真菌作拆分网络分析探索病原菌的潜在来源。本研究结果表明：1）刺梨叶际真菌具有丰富的多样性。从刺梨叶际8个样品中共分离到真菌266株,其隶属于3门、6纲、13目、30科、46属中的61个种。其中,健康植株叶际内生真菌（LHE）包括8属10种27株,附生真菌（LHS）包括33属37种77株。患病叶际内生真菌（LDE）分离到7属10种38株;附生真菌（LDS）分离到31属35种124株。2）不同样品的真菌优势属和特有类群有差异。不同健康状况下叶际附生真菌的优势属均为拟盘多毛孢属Pestalotiopsis,但二者的相对多度存在差异,LHS为11.49%,LDS为32.26%;内生真菌优势属二者均为链格孢属Alternaria,但相对多度各异,LHE为33.33%,LDE为63.16%。其中,LHE特有类群为盘长孢状刺盘孢 Colletotrichum gloeosporioides和果生刺盘孢Colletotrichum fructicola等8种;LDE特有类群为茄链格孢 Alternaria solani和Didymella sinensis 等8种;LHS特有类群是草酸青霉Penicillium oxalicum和Peniophora crassitunicata等21种;LDS特有类群是尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum、赭绿青霉Penicillium ochrochloron和易脆毛霉Mucor fragilis等19种。3）不同样品叶际真菌功能不同。经FUNGuild解析表明,LHS、LHE和LDE的叶际真菌功能群主要以腐生型为主,LDS则主要以植物病原菌群为主。本研究结果初步揭示刺梨植株健康与患叶斑病叶际间真菌多样性、群落组成及营养功能群存在差异,植株健康状况与其真菌群落特征密切相关;叶斑病病原菌主要源于刺梨叶际的附生微生物群。     

玉米秸秆还田对土壤丛枝菌根真菌群落的影响

为揭示农业管理活动对土壤丛枝菌根(AM)真菌的影响机制,基于Illumina Miseq高通量测序平台以及脂肪酸指纹图谱方法,研究了连续4年玉米秸秆还田后,AM真菌群落组成、AM真菌生物量及其与土壤环境因子间的相互关系.结果表明:所获得的2430个AM真菌OTUs从门到种依次分类,共分为1门、3纲、4目、8科、10属、143种,但不同处理间AM真菌群落丰富度(Chao1指数和ACE指数)、多样性(Shannon、Simpson多样性指数)没有显著差异.AM真菌中类球囊霉属、球囊霉属为优势属.随秸秆还田量的增加,球囊霉属丰度降低;3000、9000 kg·hm^-2秸秆还田量下,类球囊霉属、无梗囊霉属的丰度与对照(0 kg·hm^-2)间差异达极显著水平;原囊霉属、类球囊霉属、球囊霉属在3000 kg·hm^-2秸秆还田量下与对照间差异显著,非度量多维尺度(NMDS)分析表明,9000、12000 kg·hm^-2的秸秆还田量下土壤AM真菌β多样性与对照间聚集度较其他处理相差较远,秸秆还田量对AM真菌β多样性的影响显著.多元分析结果能在累积变量82.8%上揭示土壤主要理化性状与AM真菌丰富度、多样性的空间变化关系.土壤全氮、碱解氮是影响以磷脂脂肪酸表征的土壤主要微生物类群生物量以及以中性脂肪酸表征的AM真菌生物量的主要因子.持续玉米秸秆还田改变了AM真菌属水平上的分类学组成;随秸秆还田量的增加,AM真菌特有的微生物种类减少,AM真菌群落组成间的相似度下降;秸秆还田增加了土壤AM真菌生物量及其占土壤微生物总生物量的比例.     

不同产地杜仲树皮可培养内生真菌群落组成和多样性

以湖南、四川、贵州、河南、安徽、江西和陕西7个产地的杜仲Eucommia ulmoides为研究对象,采用可培养法对树皮内生真菌进行分离培养,结合形态学和分子生物学进行鉴定,并分析不同产地杜仲内生真菌群落组成和多样性差异。结果表明,不同产地杜仲树皮中共分离到真菌545株,隶属于7纲、15目、27科、43属,其中间座壳属Diaporthe为7个产地的共有属,各地优势属不同。在属水平上,四川样本中真菌群落多样性最高,河南样本真菌群落多样性最低。Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数表明,在河南样本中的内生真菌分布最均匀,丰富度最低;贵州样本内生真菌丰富度最高,但最不均匀。相似性分析显示不同产地杜仲树皮内生真菌组成和多样性不同。这些结果揭示了杜仲树皮中内生真菌菌群具有丰富的多样性,7个不同产地的杜仲树皮内生真菌群落组成、相对多度及优势类群皆存在差异。     

富角蛋白有机物对医院绿地真菌群落组成的影响

将富含角蛋白的无菌鸡毛粉引入一医院绿地土后,基于高通量测序技术分析真菌群落的组成及相对丰度,发现在富含角蛋白基质鸡毛粉降解过程中共有真菌6门15纲39目71科128属。加入鸡毛粉不同时期（初期3d、中期30d、后期90d）的医院土真菌群落有较大变化。添加鸡毛粉3d的医院土（YY1）中真菌群落多样性丰富,优势种是芽殖久浩酵母Guehomyces pullulans（57.42%）;加入鸡毛粉30d后（YY2）,群落组成中不少种的相对丰度明显下降,优势种为一分类地位未定属,其相对丰度是77.57%;加入鸡毛粉90d后（YY3）,一些潜在的人类病原菌的相对丰度有所上升,优势种是石膏样小孢子菌Microsporum gyseum（55.17%）,而初期的优势种芽殖久浩酵母Guehomyces pullulans的相对丰度则明显降低。研究可知富含角蛋白的鸡毛粉对医院绿地土壤中的真菌群落,尤其是一些人体潜在病原真菌的群落组成和相对丰度有明显调节作用。