西藏冬虫夏草无性型的分子生物学研究*

从西藏采集的冬虫夏草子实体中分离出 3个菌株C₃、C₄、C₅,通过培养特征的研究以及采用分子生物学方法 ,以rDNAITS区为分子指标 ,与冬虫夏草 [Cordycepssinensis(Berk .)Sacc.) ]的有性世代及中国被毛孢 (HirsutellasinensisLiu ,Guo,Yu&Zeng)进行比较分析 ,发现C4的培养特征与C₃、C₅ 完全不同 ,其序列与冬虫夏草的相似率为     

人工培养冬虫夏草研究

冬虫夏草 [Cordycepssinensis (Berk .)Sacc .]是名贵中药和珍稀滋补品 ,是由其无性型中国被毛孢 (Hir sutellasinensisX .J .Liu ,Y .L .Guo ,Y .X .Yu&W .Zeng)侵染蝠蛾属 (Hepialusspp .)幼虫形成的菌虫复合体 ,分布在我国青海、西藏、四川、云南和甘肃等地的海拨 35 0 0～ 5 0 0 0m高寒灌丛草甸。自 1980年至今持续进行冬虫夏草的人工培养研究 ,分离获得了冬虫夏草的无性型菌株 ,经鉴定为中国被毛孢新种 ,并对其进行了一系列培养试验 :在培养基上能产生子座 ;低海拔环境下规模化室内饲养寄主昆虫成功 ,人工条件下 1年可完成寄主昆虫一个生活周期 ,且幼虫个体大 ;室内人工培养冬虫夏草取得成功。     

蝙蝠蛾幼虫肠道真菌复合体中的多菌种与中国被毛孢分生孢子联合侵染蝙蝠蛾幼虫提高侵染效能

应用真菌特异性引物PCR测序、克隆测序和SNP质谱基因分型法,鉴定2株蝙蝠蛾幼虫活体肠道的真菌分离株(CH1和CH2)中的多种菌物。应用这2株分离株与中国被毛孢分生孢子联合侵染蝙蝠蛾幼虫,观察其协同侵染活性。结果表明这2株分离株呈现中国被毛孢的体外培养生长和显微形态特征。通用引物ITS4/5和蝙蝠蛾拟青霉特异性引物Pp4/5扩增子测序检出蝙蝠蛾拟青霉和中国被毛孢ITS序列。扩增子克隆-测序和SNP基因分型法证实多种转换和颠换点突变基因型在2株分离株中共存。反复固体、液体培养证实蝙蝠蛾拟青霉和中国被毛孢ITS序列共存,并非真菌间DNA片段漂移。应用子囊孢子或中国被毛孢侵染4~5龄蝙蝠蛾幼虫,幼虫染菌率为1.37%~3.52%,幼虫变僵时间为35~50 d。应用2株分离株与中国被毛孢分生孢子联合侵染,幼虫变僵时间为5~8 d,染菌率达55.2%(P0.001),侵染效能提高15~39倍。蝙蝠蛾拟青霉和多种点突变基因型冬虫夏草菌(包括中国被毛孢)在蝙蝠蛾幼虫肠道以天然真菌复合体形式共存;多种菌物组成的侵染源联合侵染蝙蝠蛾幼虫大幅度提高侵染效能,呈现多菌协同侵染的共生关系。     

冬虫夏草成熟过程中中国被毛孢和蝙蝠蛾拟青霉DNA共存及竞争增殖力、化学成分变化

文献报道从冬虫夏草中分离得到蝙蝠蛾拟青霉和中国被毛孢,本研究检测了蝙蝠蛾拟青霉和中国被毛孢真菌及其DNA在冬虫夏草中的共存,同时检测了2个真菌在冬虫夏草成熟过程中的竞争增殖力。应用色谱法和质谱法检测了冬虫夏草及中国被毛孢和蝙蝠蛾拟青霉菌丝体的化学成分指纹谱。在冬虫夏草中检测到蝙蝠蛾拟青霉和中国被毛孢活菌,在虫体和子座中检测到这两个真菌的DNA。从子座露出地表后,冬虫夏草的成熟伴有蛋白质和小分子有机化合物指纹谱的动态变化,中国被毛孢竞争增殖力下降(P<0.001)。中国被毛孢和蝙蝠蛾拟青霉菌丝体的化学成分指纹谱均不能与冬虫夏草的成分完全重叠,与中国被毛孢相比,蝙蝠蛾拟青霉菌丝体与冬虫夏草的指纹谱更相似。结论:中药冬虫夏草的成熟伴有蝙蝠蛾拟青霉和中国被毛孢真菌共存于它的虫体和子座,也伴有冬虫夏草化学成分的变化和中国被毛孢竞争增殖力的下降。     

确证冬虫夏草无性型的分子生物学证据：Ⅰ.中国被毛孢与冬虫夏草之间 …

从青海的冬虫夏草子实体上分离出中国被毛孢「Ｃｏｒｄｙｃｅｐｓ ｓｉｎｅｎｓｉｓ（Ｂｅｒｋ．）Ｓａｃｃ．」,并利用ＲＡＰＤ－ＰＣＲ技术,筛选出８种引物,获得了冬虫夏草和中国被毛孢相应的基因组ＤＮＡ指纹图谱,两者相似率高达９６％,从而表明冬虫夏草的无性型为中国被毛孢。     

冬虫夏草菌无性阶段的分离和鉴定

分离工作在四川康定及北京进行。方法是将康定收集的14批新鲜冬虫夏草,经整体灭菌后,分别割取子座、柄和虫体三部,然后将各部再切割成绿豆大小样的接种体,置于含1％胨的PDA上,在20℃温箱中让其生长;也少量地进行了子囊孢子分离,结果获得90％以上是同一种分生孢子阶段真菌的培养物。而且对该培养物的鉴定表明,是被毛孢属(Hirsutella)一新种——中国被毛孢(Hirsutella sinensis sp.nov.)。并根据这些多批次且大数量接种体(1000个以上)、多途径且重复持续分离,连同子囊孢子分离以及1988年康定点上再次分离的相互验证,皆得到同一种真菌——中国被毛孢这一事实,我们初步结论:中国被毛孢是冬虫夏草菌[Cordyceps sinensis(Berk.)Sacc.]的无性阶段。     

确证冬虫夏草无性型的分子生物学证据I.中国被毛孢与冬虫夏草之间的关系

从青海的冬虫夏草子实体上分离出中国被毛孢［Ｃｏｒｄｙｃｅｐｓ　ｓｉｎｅｎｓｉｓ（Ｂｅｒｋ．）Ｓａｃｃ．］,并利用ＲＡＰＤ－ＰＣＲ技术,筛选出８种引物,获得了冬虫夏草和中国被毛抱相应的基因组ＤＮＡ指纹图谱,两者相似率高达９６％,从而表明冬虫夏草的无性型为中国被毛孢。     

确证冬虫夏草无性型的分子生物学证据* I.中国被毛孢与冬虫夏草之间的关系

从青海的冬虫夏草子实体上分离出中国被毛孢［Ｃｏｒｄｙｃｅｐｓ　ｓｉｎｅｎｓｉｓ（Ｂｅｒｋ．）Ｓａｃｃ．］,并利用ＲＡＰＤ－ＰＣＲ技术,筛选出８种引物,获得了冬虫夏草和中国被毛抱相应的基因组ＤＮＡ指纹图谱,两者相似率高达９６％,从而表明冬虫夏草的无性型为中国被毛孢。     

冬虫夏草及其相关类群的分子系统学分析

为了探明冬虫夏草及其相关类群的亲缘关系,以冬虫夏草、中国被毛孢及中华束丝孢(=冬虫夏草头孢=蝙蝠蛾多毛孢)共6株菌种作为内群和一株蛹草拟青霉作为外群进行了DNA随机多态型(RAPD)分析。此外,基于上述供试材料又在内群中增加了一株蝙蝠蛾拟青霉,并对内群和外群样品的nrDNA间隔区(ITS)碱基序列进行了测定;对于测定的8条序列连同来自GenBank中的4条相关序列进行了分子系统学分析。结果表明:中华束丝孢和中国被毛孢均系冬虫夏草菌的无性型。按照国际植物命名法规,中国被毛孢应为冬虫夏草菌无性型的正确名称。而蝙蝠蛾拟青霉为不同于冬虫夏草菌的另一种真菌;该名称由于不合格发表而不被国际植物命名法规所承认。     

中国被毛孢分生孢子形成过程显微结构的研究

分生孢子是中国被毛孢(H sinensis)生活史中极为重要的一个环节,其在冬虫夏草侵染和形成过程中有着十分关键的作用.本实验以中国被毛孢纯培养菌种为实验材料,采用显微镜观察了其菌丝体经营养生长产分生孢子过程中显微结构变化,结果表明:中国被毛孢在固体培养条件下,可以形成分生孢子,其形态和产生方式与微循环产孢过程中形成的分生孢子一致,同时,在产孢过程中,还存在瓶梗结构纵裂形成对生分生孢子的现象.     

华北地区中华蒙潮虫(甲壳动物亚门:等足目)种群遗传多样性研究

中华蒙潮虫Mongoloniscus sinensis(Dollfus,1901)隶属于甲壳动物亚门Crustacea等足目Isopoda潮虫亚目Oniscidea,中国特有种。为了探究中华蒙潮虫的种群遗传分化和系统进化关系,采用PCR对采自华北地区10个地理种群89只个体线粒体2个基因COⅠ和ND5进行联合分析。结果表明:1)中华蒙潮虫COⅠ部分基因长604 bp,ND5部分基因长615 bp,拼接序列长1 219 bp,T、C、A和G含量分别为41.0%、11.2%、30.8%和17.0%,具有显著的A+T偏倚;变异位点503个(占总核苷酸序列的41.3%),序列间的转换/颠换比值为2.8。2)89只个体共45种单倍型,单倍型多样性0.964,核苷酸多样性0.005 6,整体遗传多样性水平中等;单倍型H1、H15、H16、H21、H41为2～3个种群共享单倍型。3)联合基因(COⅠ+ND5)系统发育树表明,最早出现的是华北以北地区(山西大同、河北石家庄),最晚分化出的是华北以南地区(山西临汾、陕西西安未央区、河南新乡),演化路线为从北向南,个别种群单倍型未按地理来源形成明显的簇群。4)平均遗传分化指数为0.513,基因流为0.24;分子变异分析结果表明,种群的变异与分化主要来自种群内部,错配分布呈多峰,结合中性检验(Tajima's D=-1.429;Fu's F_s=6.499),发现中华蒙潮虫近期未经历扩张,但种群内部分化显著,增长平稳。本研究首次基于线粒体多基因联合分析了中华蒙潮虫种群遗传多样性。     

青海省冬虫夏草资源特征分析

冬虫夏草作为青藏高原特有的生物资源,对生长环境有着极其特殊的要求.通过调查青海省冬虫夏草资源分布状况,选取玉树、果洛、黄南、海南等地区的冬虫夏草进行氨基酸、微量元素含量检测,以反映冬虫夏草资源特征.研究结果表明,青海省冬虫夏草含有丰富的氨基酸和微量元素,且冬虫夏草不同部位的氨基酸、微量元素含量有明显差别.将青海省冬虫夏草与其他产区的冬虫夏草氨基酸含量进行对比分析,青海省冬虫夏草氨基酸含量低于四川、云南产区的冬虫夏草,和西藏产区的冬虫夏草氨基酸含量基本一致.     

A comparative study on the production of exopolysaccharides between two entomopathogenic fungi Cordyceps militaris and Cordyceps sinensis in submerged mycelial cultures

AIMS: The present study comparatively investigates the optimal culture conditions for the production of exopolysaccharides (EPS) and cordycepin during submerged mycelial culture of two entomopathogenic fungi Cordyceps militaris and Cordyceps sinensis. METHODS AND RESULTS: Fermentations were performed in flasks and in 5-l stirred-tank fermenters. In the case of C. militaris, the highest mycelial biomass (22.9 g l(-1)) and EPS production (5 g l(-1)) were achieved in a medium of 40 g l(-1) sucrose, 5 g l(-1) corn steep powder at 30 degrees C, and an initial pH 8.0. The optimum culture conditions for C. sinensis was shown to be (in g l(-1)) 20 sucrose, 25 corn steep powder, 0.78 CaCl2, 1.73 MgSO4.7H2O at 20 degrees C, and an initial pH 4.0, where the maximum mycelial biomass and EPS were 20.9 and 4.1 g l(-1) respectively. Cordycepin, another bioactive metabolite, was excreted at low levels during the early fermentation period (maximum 38.8 mg l(-1) in C. militaris; 18.2 mg l(-1) in C. sinensis). CONCLUSIONS: The two fungi showed different nutritional and environmental requirements in their submerged cultures. Overall, the concentrations of mycelial biomass, EPS and cordycepin achieved in submerged culture of C. militaris were higher than those of C. sinensis. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: C. militaris and C. sinensis are representative insect-born fungi which have been longstanding and widely used as traditional medicines in eastern Asia. Comparative studies between two fungi are currently not available and this is the first report on the optimum medium composition for submerged culture of C. sinensis.     

基于RNA-seq的能源植物芒转录组分析

芒(Miscanthus sinensis Anderss)是多年生C4草本植物,可为能量和纤维素产品生产提供高品质的木质纤维素材料,是一种理想的能源植物。采用Illumina Hi Seq?2000高通量测序技术,对芒花芽和叶芽进行转录组分析。经拼接组装共获得98 326个Unigene,序列平均长度822 bp,N50为1 337 bp。将Unigene序列与NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、GO和COG数据库进行比对(Evalue1e-5),共有74 134条Unigene获得了基因注释,占总Unigene的75.40%。其中,通过GO功能分类,45 507个Unigene映射到GO不同的功能节点上;通过KEGG pathways分析,共有36 710个Unigene参与了128个代谢通路;比对到同源序列比例最高的物种分别为高粱(37 731,60.86%)、玉米(16 258,26.22%)、水稻(3 065,4.94%),共占所有同源序列的92.02%。此外,获得了芒C4关键酶相关基因24个。这些注释信息的完成为芒功能基因及相关候选基因的发掘提供了重要依据。     

泡果荠属(十字花科)五新种

Haec species proxima H．changhuaensi Y. H．Zhang,a qua racemis longioribtus,laxioribus,siliculis longe obovoideis,stylis longlogioribus sub fructu c． 2 mm longis,seminibus superificie tuberculis minoribus dense munitis recedit．     

Genetic variation of Cordyceps sinensis, a fruit-body-producing entomopathogenic species from different geographical regions in China

Cordyceps sinensis is one of the most valuable medicinal fungi in the Orient. It is naturally distributed in the eastern extension area of the Qinghai-Tibet plateau, at an altitude over 4000 m high. In order to investigate genetic variation and evolutionary relationships of C. sinensis from different geographical regions, 17 isolates of C. sinensis were collected from different provinces and the complete sequences of rDNA ITS were determined. On the basis of 5.8S rDNA and ITS region analysis, it was clearly shown that the ITS sequences within C. sinensis are highly homologous regardless of geographical origin. The distance values between the sequences in this study were lower than 0.03. This implied that C. sinensis from different geographic regions are the same species; they are not different species or a species complex. The results also showed that distance values between C. sinensis and Hirsutella sinensis are of the same order as those within C. sinensis from different geographic regions. This confirmed our previous results that C. sinensis should only have H. sinensis as its asexual stage whatever the geographic region from which the samples were collected. An rDNA ITS clone library was established to obtain further evidence for the interpretation of the fungal community structure from C. sinensis and to confirm the accuracy of the taxonomic identities produced by directly sequencing the rDNA ITS region. The discrimination between intraspecies of C. sinensis might provide additional data for the authentication of medicinal material at the species or intraspecies level.     

应用ISSR技术分析不同分离方法获得的冬虫夏草菌株的遗传多样性

从60个引物中筛选出7个扩增条带清晰且多态性好的ISSR引物,并摸索合适的PCR反应条件,用于40株冬虫夏草的无性型——中国被毛孢菌株的PCR反应,共得到62条带,其中多态性条带38条,多态性百分率仅为61.29%,遗传相似系数范围在0.78¹.00之间。非加权配对算术平均法(UPGMA)聚类分析的结果表明:40株中冬虫夏草无性型菌株并没有完全按照不同的分离方法聚为3个类型;单子囊孢子分离法获得的菌株,明显区别于其他菌株而单独聚为一类,其他菌株则混合聚类。     

茶树肌动蛋白基因（CsActin1）全长cDNA克隆与生物信息学分析

以茶树（Camellia sinensis）萌动芽为材料,根据茶树萌动芽芽抑制消减杂交文库中分离得到的肌动蛋白（actin）基因的5′-片段设计引物,利用3′-RACE技术克隆了其cDNA全长序列,该基因cDNA全长1 470 bp,命名为CsActin1（GenBank登录号HQ235647）。序列分析表明,CsActin1开放阅读框长1 134 bp,编码377个氨基酸,5′非编码区100 bp,3′非编码区236 bp。推测的蛋白质分子量为41.70 kD,等电点约为5.31,具有肌动蛋白家族的特征信号序列（YVGDEAQs.KRG和WIAKaEYDE）和肌动蛋白相关蛋白的特征信号序列（LLTEApLNPkaNR）。CsActin1与GenBank中注册的其它植物肌动蛋白核苷酸序列的相似性在80%以上,氨基酸序列相似性在95%以上。与其它植物肌动蛋白的进化树分析结果表明,茶树肌动蛋白与杨树的两个肌动蛋白间的亲缘关系最为密切。并对推导的蛋白结构进行了分析。