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。     

天麻栽培用蜜环菌的遗传多样性、生长和水解酶

蜜环菌Armillaria是一种广泛分布的担子菌,是栽培中药天麻所必须的共生菌。为揭示我国天麻栽培用和鄂西地区部分野生蜜环菌资源的遗传多样性和生物学特性,本文收集了9个省市EF-1-α的19个蜜环菌商品菌株和鄂西地区20株野生蜜环菌菌株,以IGS、ITS和elongation factor-1-alpha（EF-1-α）为分子标记对这些菌株进行系统发育与遗传多样性分析,并对影响与天麻共生的生物学特性（菌索发育和胞外水解酶活性）进行对比研究。结果表明,这19株蜜环菌商品菌株分别归属于2个clade。其中,有18个菌株聚在cladeⅢ,说明不同来源的蜜环菌商品菌株之间系统发育关系很近;通过对蜜环菌的系统发育、菌索生长以及胞外水解酶活性的研究,总体上商品种优于鄂西的野生蜜环菌生物种。从鄂西野生蜜环菌中筛选出4个具有潜在栽培价值的菌株。本研究为天麻栽培生产中蜜环菌菌种的选择提供参考。     

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。     

中国蜜环菌生物种新记录

在华中、西北和西南地区,发现了6个新的中国蜜环菌生物种CBS J、CBS K、CBS L、CBS M、CBS N和CBS O,研究证明都是异宗配合种类。CBS J与CBS A、CBS K与CBS G 以及CBS L与CBS H之间存在较低的互交可育现象。CBS K与Armillaria mellea互交可育, CBS M与A.borealis互交可育,且首次在欧洲以外地区被发现,其余4种为亚洲特有种。     

蜜环菌菌种分离新法——天麻组织分离法*

报道了一蜜环菌菌种分离方法——天麻组织分离法,并对此法与常用分离法——菌索分离法进行比较试验。结果发现,天麻组织分离法分离成功率高(78％),远高于常用的菌索分离法(16％),且前者操作简便、难度低,所得菌种生活活力、生长形态均优于后法。     

蜜环菌菌种分离新法——天麻组织分离法

报道了一蜜环菌菌种分离方法——天麻组织分离法,并对此法与常用分离法——菌索分离法进行比较试验。结果发现,天麻组织分离法分离成功率高（78％）,远高于常用的菌索分离法（16％）,且前者操作简便、难度低,所得菌种生活活力、生长形态均优于后法。     

中国蜜环菌的新生物种

在调查研究蜜环菌生物种的过程中,先后在东北、华北、华中和西南地区,发现了四个新的中国蜜环菌生物种,CBS F、CBS G、CBS H和CBS I。研究表明,CBS G属于典型的同宗配合种,其余三个为异宗配合。CBS H与CBS C之间存在部分互交可育,比例高达17.8%,在同一个国家的两个种之间出现如此高的互交可育比例还是首次报道。上述三个生物种同欧美的已知蜜环菌种均互交不育,为亚洲特有种。CBS I为无菌环的假蜜环菌A.tabescens (Scop. ) Emel,它与欧洲的假蜜环菌互交可育,属于同种。但同中国其它各生物种互交不育。同时讨论了蜜环菌生物种的群体观点。     

一种简便的蜜环菌分离法

一种简便的蜜环菌分离法张玉方（四川省药物种植研究所,南川６４８４０８）蜜环菌（ＡｒｍｉｌｌａｒｉａｍｅｌｌｅａＱｕｅｌ）既是一种美味的食用菌,又是贵重药材天麻和猪苓赖以生长的供养菌￣［１,４］。蜜环菌的分离可用其子实体、菌索和染菌天麻作为分离材料。一...     

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。     

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。     

入侵豚草与本地植物竞争对丛枝菌根真菌多样性的影响

外来植物入侵常引起入侵地丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）多样性的变化,但AMF多样性的变化与入侵域本地植物种类相关性目前尚不清楚。本研究采用野外同质园试验研究豚草与不同本地植物竞争时对AMF多样性的影响。本试验共设入侵豚草单种、本地植物狗尾草Setaria viridis单种、藜 Chenopodium album单种、黄香草木犀Melilotus officinalis单种、豚草和狗尾草混种、豚草和藜混种、豚草和黄香草木犀混种以及裸土（无任何植物生长）对照8个处理。采集根区土样后分离、鉴定AMF,分析植株生物量和AMF物种多样性变化间的关系。结果表明,对豚草而言,单种处理中生物量均高于混种处理;豚草分别与3种本地植物竞争时,与黄香草木犀混种中豚草竞争能力最强,而与藜混种中竞争能力最弱。豚草分别与3种本地植物混种时土壤中AMF种丰度和香农-威纳指数分别显著高于豚草单种和本地植物单种,其中豚草与藜混种中AMF的种丰度和香农-威纳指数最高,与狗尾草混种中AMF的种丰度和香农-威纳指数最低,而豚草分别与3种本地植物混种处理中孢子密度显著低于本地植物单种（豚草与黄香草木犀混种除外）。豚草单种、狗尾草单种、藜单种、豚草分别与狗尾草和藜混种4个处理中AMF优势种均为网状球囊霉Glomus reticulatum和缩隔球囊霉Septoglomus constrictum;黄香草木犀单种中优势种是网状球囊霉、缩隔球囊霉和根内根孢囊霉Rhizophagus Intraradices,豚草与黄香草木犀混种中优势种是网状球囊霉和根内根孢囊霉;狗尾草单种、豚草与狗尾草混种和豚草与藜混种3个处理的特有种分别是木薯根孢囊霉Rhizoglomus manihotis、近明球囊霉Claroideoglomus claroideum和美丽盾巨孢囊霉Scutellospora calospora。狗尾草单种生物量与孢子密度呈显著正相关,豚草与狗尾草混种中豚草的生物量与均匀度呈显著负相关,豚草与黄香草木犀混种中豚草的生物量与孢子密度呈显著正相关,与香农威纳指数呈显著负相关。综上可知,豚草与本地植物竞争对AMF多样性的影响具有异质性,这与本地植物种类密切相关。     

地上-地下植食性天敌对入侵植物空心莲子草与本地种莲子草种间关系的影响

生物入侵是全球生物多样性的主要威胁,外来种与本地种的种间竞争能力会影响其能否成功入侵。本研究选用入侵植物空心莲子草和其本地同属种莲子草为对象,探究其专食性天敌莲草直胸跳甲与南方根结线虫对空心莲子草与莲子草的生长及种间关系的影响。结果表明: 与无天敌胁迫相比,线虫处理显著降低了莲子草的株高(28.1%),但显著增加了空心莲子草的株高(52.8%)和莲子草的地上生物量(63.7%);跳甲处理显著降低了莲子草的株高(40.7%),对空心莲子草无显著影响;而跳甲与线虫的共同胁迫显著降低了莲子草的株高(35.3%)和空心莲子草的地下生物量(62.2%),显著增加了莲子草的地上生物量(69.1%);天敌胁迫对两种植物的茎粗、分枝数和根长均无显著影响。无天敌作用下,两种植物的相对邻体效应指数(RNE)均为正值,且空心莲子草的RNE比莲子草高21.3%;天敌胁迫下,空心莲子草的RNE均为负值,而莲子草的RNE在线虫或跳甲单独胁迫下为正值,在线虫和跳甲共同胁迫下为负值。表明地上-地下天敌互作可以使两种植物的种间关系发生改变,并可能促进空心莲子草的入侵。     

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。     

基于UPLC-QTOF-MS代谢组学研究灰树花发酵的代谢差异

为了解天麻苦荞复配液的添加对灰树花深层发酵过程中代谢产物的差异性,采用超高效液相色谱-四级杆串联飞行时间质谱（UPLC-QTOF-MS）技术结合多变量统计分析方法,对发酵7d的灰树花菌丝体细胞代谢物进行分析。主成分（PCA）模型显示添加天麻苦荞复配液的菌丝体细胞与对照组菌丝体细胞相比代谢产物差异明显（P<0.05）,通过正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）,以VIP（varible importance in the projection）>1和P<0.05为条件进行筛选和鉴定得到44种差异代谢物,包括糖类6种、氨基酸类13种、维生素类5种、核苷酸类7种、有机酸类10种、脂肪酸类3种。其中,与对照组相比鼠李糖、D-半乳糖、D-甘露醇、果糖-6-磷酸等7种物质含量显著下调,D-木糖醇、异亮氨酸、赖氨酸、泛酸、二十二碳六烯酸、D-葡萄糖醛酸、琥珀酸等37种物质含量显著上调。通过对差异代谢物进行通路分析,得到具有显著影响的代谢通路14条,推测了灰树花胞外多糖合成通路。由此推断天麻苦荞复配液的添加对灰树花胞外多糖的增效作用和提升营养品质的原因,为今后深层次研究外源添加物对灰树花发酵过程的影响提供理论依据。     

中国海南省木生大型真菌多样性研究

本研究于2010至2021年对海南省各自然保护区、森林公园和植物园内的木生大型真菌进行了调查,共采集标本2 212份,经形态和分子系统研究,发现木生大型真菌702个种,根据最新分类系统隶属于19个目、68个科、256个属。其中多孔菌科、锈革菌科、炭角菌科、炭团菌科和丝齿菌科等16个科为优势科,共529个种,约占总数的75%;炭角菌属、锈革菌属、木层孔菌属、环纹炭团菌属、褐孔菌属、多年卧孔菌属、栓菌属和灵芝菌属等32个属为优势属,共357个种,约占总数的51%。此外,共有3个新属和92个新种是本研究根据采自海南省的模式标本发现发表的。这些物种中22种为食用菌,71种是药用菌,6种是有毒菌类。     

长期模拟增雨对荒漠植物形态特征及空间分布格局的影响

研究降雨变化对荒漠优势植物形态特征、空间点格局及空间关联性的影响有助于预测荒漠生态系统对全球气候变化的响应.以乌兰布和沙漠典型荒漠植物唐古特白刺和油蒿为研究对象,进行了连续10年的模拟增雨试验,运用Programita软件,采用Ripley K函数和Monte Carlo随机模拟方法,对长期模拟增雨条件下两种植物形态特征、空间格局及空间关联性进行研究.结果表明: 不同增雨处理下唐古特白刺和油蒿植株的数量、高度、平均冠幅和基径均存在显著差异,增雨处理的唐古特白刺和油蒿植株数量、高度、平均冠幅和基径均显著大于对照,并随着增雨量的增大而增大.当增雨量小于72 mm时,白刺枝条具有明显的聚集分布趋势;当增雨量大于72 mm后,随着增雨量的增大,白刺枝条表现出聚集强度明显降低的趋势.油蒿植株随着增雨量的增加空间分布格局表现为随机分布-聚集分布-随机分布.就空间关联性而言,对照处理下唐古特白刺枝条与油蒿之间表现为负关联,随着增雨量的增加两者呈现无关联或正关联,当增雨量达到144 mm时,空间关联由负关联向正关联转变.未来降雨增加条件下,土壤水分明显改善,两种荒漠植物对水分的竞争减弱,更有利于白刺和油蒿的共存生长.     

蜜环菌菌索分化的差异蛋白质组学研究

菌索是蜜环菌与宿主互作的组织结构,蜜环菌菌丝形成菌索的分子机制尚不清楚。本研究采用SWATH-MS^ALL非标记定量蛋白质组学技术,首次对Armillaria mellea菌丝形成菌索过程的蛋白质组学进行了系统研究。在蜜环菌菌丝和菌索中共鉴定蛋白1 724个（global FDR 1%）,定量蛋白1 179个。与菌丝相比,蜜环菌菌索差异表达蛋白640个（上调表达256个,下调表达384个）。差异表达蛋白GO注释结果表明,蜜环菌菌索分化的生物学过程较复杂,差异蛋白参与的主要生物学过程包括有机含氮化合物代谢、有机物生物合成、小分子代谢、氧化还原反应等。分子功能富集结果提示,电子转运活性的富集因子最高,而氧化还原反应的富集P值最显著,这与KEGG注释的氧化磷酸化代谢活跃的结果一致。进一步的推测分析表明,蜜环菌菌丝形成菌索可能是受到氧化应激所致,菌索的形成可能促使诸如硫氧还蛋白样等毒力蛋白和富马酸的合成和释放增多,抑制宿主免疫而有利于蜜环菌侵染和定植于宿主。因此,对差异蛋白质组的进一步研究和深入解析不仅有利于揭示蜜环菌菌索形成的蛋白分子机制,同时也具有较强的理论和现实意义。