禾本科植物内生真菌研究5. 中国产部分epichlo?内生真菌的遗传多样性

Epichlo?内生真菌（epichlo? endophytes）是禾本科植物的共生真菌,开展其多样性研究对菌株的生物学特性和进化规律的了解以及开发利用都有着十分重要的意义。本研究筛选了12条随机引物对24株epichlo?内生真菌进行RAPD扩增,探讨真菌种类、宿主种类、采集地和菌株间的遗传多样性。结果表明,宿主为拂子茅Calamagrostis sp.、雀麦Bromus sp.、披碱草Elymus sp.、小颖羊茅Festuca parvigluma Steud.的菌株分别独立聚为一个分枝;而宿主为鹅观草Roegneria spp.的Neotyphodium属菌株聚类情况较为复杂;宿主为早熟禾Poa spp.的菌株分别在三个不同的分枝,表现出丰富的遗传多样性。以上结果反应了我国具有丰富的epichlo?内生真菌资源,它们和其宿主之间有着比较明显的相互关系。本研究还显示,采集于南京的拂子茅与其内生真菌共生可能发生在较久远的年代。     

禾本科植物内生真菌研究5.中国产部分epichlo(e)内生真菌的遗传多样性

Epichloe内生真菌(epichloe endophytes)是禾本科植物的共生真菌,开展其多样性研究对菌株的生物学特性和进化规律的了解以及开发利用都有着十分重要的意义.本研究筛选了12条随机引物对24株cpichloe内生真菌进行RAPD扩增,探讨真菌种类、宿主种类、采集地和菌株间的遗传多样性.结果表明,宿主为拂子茅Calamagrostia sp.、雀麦Bromus sp.、披碱草Elymus sp.、小颖羊茅Festucaparvigluma Steud.的菌株分别独立聚为一个分枝;而宿主为鹅观草Roegneria spp.的Neotyphodium属菌株聚类情况较为复杂;宿主为早熟禾Poa spp.的菌株分别在三个不同的分枝,表现出丰富的遗传多样性.以上结果反应了我国具有丰富的epichloe 内生真菌资源,它们和其宿主之间有着比较明显的相互关系.本研究还显示,采集于南京的拂子茅与其内生真菌共生可能发生在较久远的年代.     

禾本科植物内生真菌资源及其物种多样性

植物内生真菌是当代微生物资源研究的一个热门话题,对禾本科植物内生真菌资源研究进行了总结。与冷季型禾本科植物共生的麦角菌科epichlo内生真菌是目前的研究重点,包括偶尔在宿主植物体表形成子座的Epichlo属真菌和几乎完全不形成症状的Neotyphodium属真菌。具体介绍该真菌类群的物种多样性及其地理分布多样性,概括了它们在全球各大区域的分布特征。对近年来中国迅速发展的epichlo内生真菌的研究作了总结,最后展望了国际国内epichlo内生真菌资源探索的发展方向。特别指出:冷季型禾本科植物内生真菌在南美洲和亚洲,暖季型禾本科植物内生真菌在热带亚热带地区的研究还相对薄弱,值得今后继续加强探索和挖掘。     

内蒙古中东部草原羽茅Epichloё属内生真菌的分布及rDNA-ITS序列系统发育

对内蒙古中东部地区分布的羽茅6个地理种群的染菌率进行了调查,采集种子并从中分离得到不同形态型的内生真菌,选取其中的19株进行rDNA-ITS片段的扩增、克隆、测序和系统发育分析。结果表明:(1)6个样地羽茅种群内生真菌感染率除西乌旗为96.7%外,其他5个样地均为100%,表明内生真菌侵染羽茅并非偶然现象,二者之间存在一种稳定的共生关系。(2)ITS和5.8S序列得到的N-J树显示,相对于Epichloё属的其他参考菌株,不同地理种群羽茅中的内生真菌聚为一类,形成一个具有97%支持强度的分支。由此推测,不同地理种群羽茅中的内生真菌具有相同的起源点。(3)结合形态观察结果和rDNA-ITS序列分析结果可以看出,羽茅内生真菌种群的优势种亲缘关系较近,可能起源于同一种内生真菌;但由于其地理分布广、气候差异大、群落类型差别也较大,从而造成不同地理种群内生真菌形态上的分化以及种群间明显的遗传分化和较高的遗传多样性。     

产喜树碱喜树内生真菌的筛选及喜树内生真菌的SRAP分析

生活在宿主植物里的内生真菌是很重要的药用资源。喜树是中国的传统药用植物。从喜树植物中分离得到了大约50种菌株,其中一株产喜树碱的菌株通过形态学鉴定为青霉属,这是首次在喜树植物中发现产喜树碱的青霉属菌株。为研究简单序列重复相关序列扩增多态性(SRAP)方法在喜树内生真菌中应用的可行性,选择了十株喜树内生真菌进行SRAP多态性分析。SRAP引物共扩增出1 295条带,而这些菌株也被分为三大类。这些结果表明,SRAP研究喜树内生真菌具有高效性,是讨论喜树内生真菌的遗传多样性的有效方法。     

内生真菌对草坪植物病原真菌抑制作用的比较

分别从野生牧草羽茅(Achnatherum sibiricum (L.) Keng)、栽培种高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)(品种Millennium)、栽培种黑麦草(Lolium perenne L.) (品种Justus)中分离出内生真菌Neotyphodium sp.、N. coenophialum和N. lolli,通过体外培养法比较了这3种内生真菌对草坪植物病原真菌的抑制作用.结果表明,从羽茅中分离的内生真菌Neotyphodium sp.在两菌相交前对所有供试的病原真菌都有一定的抑制作用,其中对枝孢霉属(Cladosporium sp.)、弯孢霉属(Curvularia sp.)和拟茎点属(Phomopsis sp.)病原真菌的抑制效果尤为显著,对峙培养3d后的抑菌率分别达70.1%、52.3%和30.9%,营养竞争作用、重寄生作用是其主要的拮抗机制;从高羊茅中分离的内生真菌N. coenophialum对枝孢霉属病原真菌存在一定的抑制作用;而从黑麦草中分离的内生真菌N. lolli与病原真菌对峙培养时,病原真菌菌落慢慢侵占整个营养空间,内生真菌停止生长并逐渐褐变死亡.体外培养结果说明Neotyphodium sp.对供试病原真菌的拮抗效果优于N. coenophialum和N. lolli,由此推测Neotyphodium sp.与宿主植物羽茅的共生可能有利于宿主植物抵抗病原真菌的侵扰.     

内蒙古中东部草原羽茅Epichlo(e)属内生真菌的分布及rDNA-ITS序列系统发育

对内蒙古中东部地区分布的羽茅6个地理种群的染菌率进行了调查,采集种子并从中分离得到不同形态型的内生真菌,选取其中的19株进行rDNA-ITS片段的扩增、克隆、测序和系统发育分析.结果表明:(1)6个样地羽茅种群内生真菌感染率除西乌旗为96.7%外,其他5个样地均为100%,表明内生真菌侵染羽茅并非偶然现象,二者之间存在一种稳定的共生关系.(2)ITS和5.8S序列得到的N-J树显示,相对于Epichlo(e)属的其他参考菌株,不同地理种群羽茅中的内生真菌聚为一类,形成一个具有97%支持强度的分支.由此推测,不同地理种群羽茅中的内生真菌具有相同的起源点.(3)结合形态观察结果和rDNA-ITS序列分析结果可以看出,羽茅内生真菌种群的优势种亲缘关系较近,可能起源于同一种内生真菌;但由于其地理分布广、气候差异大、群落类型差别也较大,从而造成不同地理种群内生真菌形态上的分化以及种群间明显的遗传分化和较高的遗传多样性.     

禾本科植物内生真菌研究20：基于NRPS5基因的我国东部早熟禾亚科植物内生真菌系统发育学分析

【背景】冷季型禾草-Epichloae真菌内生共生体在我国广泛存在,Epichloae内生真菌具有遗传多样性。【目的】选取来自江苏、山东和安徽等6省共8地的早熟禾亚科植物中的21个Epichlo?sp.菌株,检测菌株的NRPS5基因;分析不同宿主内Epichlo?属内生真菌NRPS5基因多样性。【方法】提取Epichlo?spp.菌株DNA,利用特异性引物对菌株中NRPS5基因进行PCR检测和序列分析,并基于NRPS5基因构建最大简约法系统发育树。【结果】NRPS5基因可能广泛分布于我国东部冷季型禾本科植物Epichloae内生真菌中。在同种内生真菌和同一宿主(除鹅观草)中的不同种内生真菌中NRPS5基因相对保守,但不同宿主的内生真菌其碱基序列差异大,与宿主植物采集地点、采集时间和子座的有无均无相关性,NRPS5基因的差异主要与宿主植物有关。这说明NRPS5基因序列比较保守,推测属于NRPS蛋白的功能核心区。【结论】NRPS5基因序列相对保守,可作为真菌遗传多样性分析的一种辅助手段。     

内蒙古中东部草原羽茅Epichlo属内生真菌的分布及rDNA-ITS序列系统发育

对内蒙古中东部地区分布的羽茅6个地理种群的染菌率进行了调查,采集种子并从中分离得到不同形态型的内生真菌,选取其中的19株进行rDNA-ITS片段的扩增、克隆、测序和系统发育分析。结果表明：（1）6个样地羽茅种群内生真菌感染率除西乌旗为96.7%外,其他5个样地均为100％,表明内生真菌侵染羽茅并非偶然现象,二者之间存在一种稳定的共生关系。（2）ITS和5.8S序列得到的N-J树显示,相对于Epichlo属的其他参考菌株,不同地理种群羽茅中的内生真菌聚为一类,形成一个具有97％支持强度的分支。由此推测,不同地理种群羽茅中的内生真菌具有相同的起源点。（3）结合形态观察结果和rDNA-ITS序列分析结果可以看出,羽茅内生真菌种群的优势种亲缘关系较近,可能起源于同一种内生真菌;但由于其地理分布广、气候差异大、群落类型差别也较大,从而造成不同地理种群内生真菌形态上的分化以及种群间明显的遗传分化和较高的遗传多样性。     

攀枝花苏铁植物内生真菌多样性的初步研究

为研究我国特有孓遗植物攀枝花苏铁(Cycas panzhihuaensis L.Zhou et S.Y.Yang)内生真菌的多样性,分别从原生境和迁移地采集不同部位的组织材料,经培养分离纯化菌株,并进行形态学鉴定和多样性分析.结果显示分离共获得内生真菌438株,其中346株分属3纲、5目、8科、37属,以交链孢属Alternaria sp.、盘多毛孢属Pestalotia sp.、镰孢霉属Fusarium sp.、黑孢霉属Nigrospora sp.为优势属,92株为无孢菌群,研究说明攀枝花苏铁内生真菌具有高度的生物多样性.研究还发现不同采集时间、不同生境多样性相似度较高,但不同组织部位的菌群组成差异比较明显.     

Origin, divergence, and phylogeny of epichloe endophytes of native Argentine grasses

The epichlo? endophytes are systemic, constitutive, and often vertically transmitted fungal symbionts of grass species in subfamily Po?ideae. Prior studies indicate that several asexual epichlo? endophytes (Neotyphodium species) have evolved directly from sexual (Epichlo?) species, whereas others evolved by hybridization between two or more endophyte species. In this paper, we investigate the phylogenies of 27 Neotyphodium spp. isolates from 10 native grass species (in 4 tribes) in 22 populations throughout Argentina. Relationships among these fungi and a worldwide collection of epichlo? endophytes were estimated by phylogenetic analysis of sequences from variable portions (mainly introns) of genes for beta-tubulin (tub2) and translation elongation factor 1-alpha (tef1). Most of the Argentine endophyte isolates were interspecific hybrids of Epichlo? festucae and E. typhina. Only one isolate was a hybrid of a different ancestry, and three isolates were apparently non-hybrid endophytes. These results indicate that interspecific hybridization, which promotes genetic variation, was common during the evolution of the endophytes of Argentine grasses.     

中国禾本科植物内生真菌研究4. Epichloё yangzii的人工杂交

作者首先研究Epichloё yangzii在植株上的人工杂交,明确了供试菌株的交配型。然后将分离自无子座鹅观草属植物的23株"Neotyphodium属"真菌孢子分别与E.yangzii的子座杂交,其中发现有21株与E.yangzii(mat-1,mat-2)杂交不亲和,有2株与E.yangzii(mat-1)杂交亲和。利用tubB基因片段对8株"Neotyphodium属"真菌菌株进行系统发育分析,结果表明与E.yangzii杂交亲和的2个菌株和E.yangzii聚为一枝,而其它6个菌株形成独立的分枝,进一步证实了这2个菌株是有时在宿主植物上不形成子座的E.yangzii。这说明了在宿主植物上的人工杂交是区别有时不产子座的E.yangzii和Neotyphodium属真菌的有效手段。     

Host specificity and phylogeography of the prochlorophyte Prochloron sp., an obligate symbiont in didemnid ascidians

Prochloron is an oxygenic photosynthetic bacterium that lives in obligate symbiosis with didemnid ascidians, such as Diplosoma spp., Lissoclinum spp. and Trididemnum spp. This study investigated the genetic diversity of the genus Prochloron by constructing a phylogenetic tree based on the 16S rRNA gene sequences of 27 isolates from 11 species of didemnid ascidians collected from Japan, Australia and the USA. The 27 isolates formed three phylogenetic groups: 22 of the samples were identified to be closely related members of Prochloron. Two samples, isolated from Trididemnum nubilum and Trididemnum clinides, were found to belong to the species Synechocystis trididemni, the closest relative of Prochloron. Three isolates formed a separate group from both Prochloron sp. and S. trididemni, potentially indicating a new symbiotic phylotype. Genomic polymorphism analysis, employing cyanobacterium-specific highly iterative palindrome 1 repeats, could not delineate the isolates further. For the Prochloron sp. isolates, the phylogenetic outcome was independent of host species and geographic origin of the sample indicating a low level of host specificity, low genetic variation within the taxon and possibly a lack of a host-symbiont relationship during reproductive dispersal. This study contributes significantly to the understanding of Prochloron diversity and phylogeny, and implications for the evolutionary relationship of prochlorophytes, cyanobacteria and chloroplasts are also discussed.     

Genetic Diversity and Structure of Neotyphodium Species and Their Host Achnatherum sibiricum in a Natural Grass–Endophyte System

Achnatherum sibiricum (Poaceae) is a perennial bunchgrass native to the Inner Mongolia Steppe of China. This grass is commonly infected by epichloë endophytes with high-infection frequencies. Previously, we identified two predominant Neotyphodium spp., N. sibiricum and N. gansuense. In the present study, genetic diversity and structure were analyzed for the two predominant Neotyphodium spp. as well as the host grass. We obtained 103 fungal isolates from five populations; 33 were identified as N. sibiricum and 61 as N. gansuense. All populations hosted both endophytic species, but genetic variation was much higher for N. gansuense than for N. sibiricum. The majority of fungal isolates were haploid, and 13% of them were heterozygous at one SSR locus, suggesting hybrid origins of those isolates. Significant linkage disequilibrium of fungal SSR loci suggested that both fungal species primarily propagate by clonal growth through plant seeds, whereas variation in genetic diversity and the presence of hybrids in both endophytic species revealed that although clonal propagation was prevalent, occasional recombination might also occur. By comparing genetic differentiation among populations, we found around 4–7-fold greater differentiation of endophyte populations than host populations, implying more restricted gene flow of endophytes than hosts. We proposed that endophyte infection of A. sibiricum might confer the host some selective advantages under certain conditions, which could help to maintain high-endophyte-infection frequencies in host populations, even when their gene flows do not match each other. Furthermore, we suggested that the same genotype of endophyte as well as host should be confirmed if the objective of the study is to know the influence of endophyte or host genotype on their symbiotic relationship, instead of just considering whether the plant is infected by an endophyte or not, since endophytes from the same host species could exhibit high levels of genetic diversity, which is likely to influence the outcome of their symbiotic relationship.     

蜘蛛抱蛋属植物内生细菌的多样性及其抗菌活性筛选

【背景】药用植物中蕴含多样性丰富的内生菌资源,这些微生物产生的多种新型物质在制药领域表现出较好的应用前景。【目的】研究蜘蛛抱蛋属(Aspidistra Ker-Gawl.)植物内生细菌的多样性,探索药用植物内生细菌在药用活性产物方面的开发潜力,以期发现具有抗菌活性的次级代谢产物。【方法】对9种13株新鲜的蜘蛛抱蛋植物进行表面消毒,采用5种分离培养基分离内生细菌;根据菌落形态特征排除重复菌株,并测定其16S rRNA基因序列,构建系统进化树分析内生细菌多样性;将菌株分别用2种培养基发酵,使用耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis ATCC 700044)、水稻白叶枯菌(Xanthomonas oryzae PXO99A)、白色念珠菌(Candidaalbicans ATCC 10231)、肺炎雷伯菌(Klebsiella pneumoniae ATCC 700603)和耐药粪肠球菌HH22(Enterococcus faecalis HH22)5种检定菌对分离菌株的发酵液进行抑菌活性筛选。【结果】从植物组织中分离得到了234株内生细菌,根据形态初步排重得到156株植物内生细菌;基于16S rRNA基因序列构建的系统进化树显示它们分属于3门10目22科29属,其中链霉菌属(Streptomyces)、芽孢杆菌属(Bacillus)、微杆菌属(Microbacterium)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)和根瘤菌属(Rhizobium)的菌株广泛地分布在不同种的蜘蛛抱蛋植株中,且占据一定优势;发现可能的潜在新分类单元6个;156株内生细菌中38株菌的发酵液具有抑菌活性,初筛阳性率为23.7%。【结论】蜘蛛抱蛋植物组织中含有种类多样的内生细菌,它们可能是抗菌生物活性次级代谢产物的有效来源。     

分离自黑茶的散囊菌属真菌中的NRPS基因的检测和分布

【目的】检测源自黑茶的散囊菌属分离菌株中的NRPS基因,推测它们相应的次级代谢产物合成能力,并考察了基于NRPS基因分布特征进行散囊菌属真菌遗传多样性分析的可能性。【方法】运用IQS法提取来自湖南、四川和湖北等地黑茶样品的14株散囊菌(Eurotium spp.)菌株的总DNA,利用特异性引物对菌株中11种NRPS基因片段进行PCR检测和序列分析,并结合UPGMA法分析了NRPS基因的分布。【结果】各菌株分别含有4 10个NRPS基因片段。NRPS7、CPS1基因在所有菌株中都可以检测到,而NRPS2、NRPS6基因则仅在个别菌株中检测到;其它NRPS基因的分布则呈现出多样性。来自同一块砖茶的菌株Fw-30813-7、Fw-30813-4、Fw-30813-1和Fw-30925-5之间,NRPS1、NRPS2、NRPS3、NRPS4和NRPS8五个基因的分布存在差异,显示出黑茶内散囊菌的遗传多样性。来自湖南白沙溪茶厂的茯砖样品的菌株Fa-20719-3不含有NRPS5和NRPS8基因;而从湖南益阳茶厂茯砖茶7个分离菌株中均含有这两种基因。不同地点加工出来的黑茶样品中的散囊菌菌株之间存在一些明显的遗传差异。【结论】首次从我国黑茶中的散囊菌属分离菌株中检测到NRPS基因,并推测了NRPS产物的多样性,展示了其多样化分布特征,提示NRPS基因的分析有可能成为衡量散囊菌遗传多样性的另一个尺度。     

MALDI-TOF质谱技术对克罗诺杆菌的鉴定与分型

以基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)技术用于克罗诺杆菌的鉴定与分型。通过对获得的克罗诺杆菌属典型菌株、阴沟肠杆菌和产气肠杆菌近似菌株以及克罗诺杆菌分离株的蛋白质质量图谱进行对比分析,找出克罗诺杆菌特征性离子峰,将其作为鉴定克罗诺杆菌的生物标识物;对全细菌蛋白质质量图谱进行聚类分析,将克罗诺杆菌属进一步划分为不同类型,结果显示,4株克罗诺杆菌参考菌株质量图谱约在5740(m/z)离子质荷比处出现1个相近离子峰,28株克罗诺杆菌分离株中27株(占96.4%)表现出相同结果;32株克罗诺杆菌被分为6种类型(以50%距离水平为分类界限)。MALDI-TOFMS作为一种新的技术,不仅能够用于克罗诺杆菌的鉴定,而且根据获得的细菌蛋白质质量图谱可将克罗诺杆菌划分为不同类型。     

中国产禾本科植物内生真菌的遗传多样性及rDNA-ITS系统发育分析

采用RAPD技术对分离自我国的13株Epichlo?spp.和9株Neotyphodiumspp.的禾本科植物内生真菌进行了遗传多样性分析,同时对其中的4株进行了rDNA-ITS序列分析及系统发育研究。RAPD分析结果显示:原产自我国的菌株与原产自欧洲的菌株N.uncinatum之间亲缘关系较远;我国的21个菌株之间也存在一定的遗传多样性。rDNA-ITS序列分析表明:原产自我国的菌株聚为一枝,表明我国的Neotyphodium属真菌很有可能直接由我国的Epichlo?属真菌演化而来的新的类群;我国的Epichlo?属真菌有可能和国外推测的一个未确定的Neotyphodium属真菌的杂交进化起源(LAC)有关。     

沙棘属植物弗兰克氏菌研究进展

弗兰克氏菌(Frankia spp.)能够与沙棘等非豆科植物形成根瘤进行共生固氮,其固氮效率远远高于豆科植物根瘤菌,与沙棘共生的弗兰克氏菌还能够促进沙棘对旱寒等各种不同生境的适应性,是自然界一类具有开发潜力的放线菌资源。为了更好地开发利用弗兰克氏菌资源,推进弗兰克氏菌分类鉴定工作,加强弗兰克氏菌与寄主植物共生结瘤固氮的机制研究,促使弗兰克氏菌在农业生产中得到尽快应用,本文简要介绍沙棘属(Hippophae L.)物种多样性、结瘤状况与分布特点、沙棘根瘤形态结构与功能、弗兰克氏菌物种多样性与分布特征,讨论弗兰克氏菌的结瘤机制、生理生态效应与作用机制以及影响沙棘属植物与弗兰克氏菌共生的主要因子,以期为进一步开展沙棘属植物弗兰克氏菌的系统研究提供有价值的参考。     

Chilling and cultivar type affect the diversity of bacterial endophytes colonizing sweet pepper (Capsicum anuum L.)

A climate chamber experiment was conducted to assay the effect of low temperatures (chilling) on the diversity of bacteria colonizing the endospheres of two thermophilic sweet pepper (Capsicum anuum L.) cultivars, Milder Spiral and Ziegenhorn Bello. Structural diversity was analyzed by 16S rRNA-based terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis and by the generation of 16S rRNA gene libraries to determine dominant community members in T-RFLP profiles. Cultivable community members colonizing lines Milder Spiral and Ziegenhorn Bello were identified by 16S rRNA gene analysis. T-RFLP profiles and 16S rRNA gene libraries revealed a high heterogeneity of community composition due to chilling and suggested further the existence of cultivar-specific communities. The majority of isolates obtained from the cultivar Milder Spiral were assigned as high-G+C Gram-positive bacteria (Microbacterium sp., Micrococcus sp., Rhodococcus sp.) and Firmicutes (Staphylococcus sp.). Of the isolated endophytes obtained from cultivar Zeigenhorn Bello, 93% were affiliated with Staphylococcus aureus and Bacillus sp. (Firmicutes). The experimental set-up was suited to demonstrate that chilling and cultivar type can influence the diversity of bacterial endophytes colonizing sweet pepper. We propose additional chilling experiments to investigate the effect of chilling on functional, plant-beneficial abilities of bacterial endophytes associated with low-temperature-sensitive crops, such as sweet pepper.