大型真菌光受体及其功能研究进展

真菌通过光受体感受光信号,光除了调控大型真菌生理周期、形态变化和代谢产物产生外,还是大多数大型真菌原基分化和子实体生长的必要条件。本文对近年来大型真菌的光反应和光受体研究进行了概述。大型真菌中光受体研究目前仅限于WC-1同源蛋白,WC-1既有对光信号应答的能力,同时作为转录因子,又能激活下游基因的表达,但是不同物种中可能存在不同的靶基因。wc-1基因敲除造成裂褶菌、蛹虫草子实体发育阻断。光受体及其作用机制的研究将为大型真菌子实体发育机制研究奠定基础。     

基于转录组分析高温抑制广东虫草原基形成的调控网络

在大型真菌原基形成和子实体发育的过程中,温度是一个极其关键的因素,高温显著影响多种食用菌原基的形成和子实体的品质。广东虫草是中国华南地区特有的虫草类新食品原料,其子实体富含多种活性成分和营养成分,且能够进行较大规模人工栽培。然而,温度对广东虫草原基形成的影响及调控机制尚不清楚。本研究通过不同温度处理不同时间段,发现29℃处理3d抑制了广东虫草原基的形成;对29℃处理3d处理前后的菌丝阶段（CK）和原基阶段（CK-P和HT-P）样品进行转录组测序分析,高温处理后原基阶段的两个组中发现1 682个差异表达基因,其中1 015个上调表达和667个下调表达。在碳水化合物代谢途径中,多个糖酵解和三羧酸循环及葡聚糖和海藻糖合成相关基因在高温处理后呈现下调表达;在原基样品中,多个热激蛋白基因（Hsp10、Hsp23、DnaJ、Hsp70、Hsp90和Hsp98）和转录因子C2H2转录水平显著上调表达。本研究结果基于分子水平揭示了高温影响原基形成过程中能量代谢和相关基因的差异表达,为后续利用广东虫草抗逆相关基因资源培育新品种奠定了重要的基础。     

肾脏发育的分子调控机制

随着分子生物学技术的迅猛发展和广泛应用,参与肾脏发育过程的新基因相继被发现,肾脏发育过程中复杂的分子信号调控机制也得到进一步的研究,为阐明肾脏疾病的发病机制及从基因水平开展治疗提供了新的思路。文章对肾脏发育的3个阶段,即输尿管芽的发生和分支形成、生后肾原基的早期上皮性分化、肾小球血管球的发生和发育的分子信号调控研究进展进行了总结,主要涉及多种转录因子、生长因子及细胞因子,同时细胞外基质和黏附分子也参与其调控。     

杜仲雄花芽2个发育时期转录组分析

杜仲（Eucommia ulmoides）雄花富含多种活性成分和营养成分,具有重要的药用和营养价值。为了揭示杜仲雄蕊原基发育相关基因的表达情况,为杜仲雄花芽发育分子调控机制研究提供理论参考。本文以杜仲良种"华仲11号"（ "Huazhong No.11" ）为材料,采用lllumina高通量测序技术,分别对苞叶原基分化期和雄蕊原基分化期的花芽进行转录组测序,通过生物信息学对2个发育时期的转录组进行比较分析,筛选出与雄花芽形态发育相关的差异基因。结果显示,转录组测序共获得40.48 Gb过滤数据,各样品的clean reads与杜仲基因组进行序列比对,比对效率为90.56%~93.01%。在2个发育时期筛选出583个差异表达基因,其中在雄蕊原基发育期上调基因315个,下调基因267个。差异基因GO和KEGG功能分析显示,差异基因富集在与生长发育、光周期途径、激素合成和信号传导、碳代谢等相关的生物过程和代谢通路。结果显示光周期途径是杜仲成花诱导的重要途径,同时雄花芽在形态分化过程中受碳水化合物、植物激素和其他代谢物质调控。此外,MADS-box家族成员FLC、SOC1、AGL3和AGL8参与杜仲雄蕊器官发育。本研究为杜仲花发育基因调控提供了基础数据,也为雄花用杜仲的分子育种提供了参考。     

黄鳞伞子实体发育

为了丰富大型真菌个体发育学研究数据,并依据个体发育学数据提出分类学建议,通过石蜡切片法对黄鳞伞子实体进行了发育学观察。结果显示:黄鳞伞子实体发育初期原基圆形至卵圆形,具外菌幕原基,内部菌丝弯曲致密,螺旋交织在一起呈束状,随着原基的发育,端向膨大生长,菌盖原基出现,与此同时原基基部在保持伸长生长外,直径也明显增大,菌柄原基由此形成。随后菌褶腔出现,栅栏状细胞的出现表明子实层发育的开始,发育过程中Y型菌褶清晰可见。黄鳞伞的发育属于菌盖菌柄型发育,发育类型是半被果双菌幕发育型。     

果蝇翅原基发育分化的主要过程及分子机理

翅原基发育分化与昆虫的个体发育紧密联系, 对昆虫翅发育的研究有助于阐述昆虫的发育过程。另外, 翅的形成是一些农林害虫泛滥的主要原因之一, 研究翅发育分化有助于我们从翅发育的角度控制农林害虫。目前, 翅发育分化在果蝇Drosophila中研究已较为深入详细。果蝇翅发育分化主要包括4个阶段： 翅原基（wing disc）的确定, 前-后（antero-posterior, A-P）和背-腹（dorso-ventral, D-V）组织中心（organizing center）的建立, 翅区（wing region）的确定, 以及翅区的进一步分化。具有homeobox序列的基因（homeobox 基因）如Engrailed (En)、 Apterous (Ap)和Ultrabithorax (Ubx), 分泌蛋白如Wnt家族成员Wingless (Wg)及TGF-β超家族成员Decapentaplegic (Dpp)和Hedgehog (Hh), 以及翅原基特有的核蛋白编码基因Vestigial (Vg), 共同调控了翅原基的正常发育分化。本文综述了果蝇翅原基发育分化的过程及分子机理方面的研究发现, 为翅原基的研究提供了参考。     

叶发育的遗传调控机理研究进展

叶是植物进行光合作用的主要器官。高等植物叶原基起始于顶端分生组织的周边区,在一系列基因精确调控下,叶原基建立近一远轴、基一顶轴和中．侧轴极性,引导原基细胞朝着特定的方向分裂和分化,最终发育戍一定形态和大小的叶片。近年来分子遗传学研究结果表明,数个转录因子家族基因、小分子RNA和细胞增殖相关因子组成一个复杂的遗传控制网络,调节叶片极性建成过程。此外,复叶的形态建成还受到另外一些转录因子的调控。本文对近年来叶发育遗传调控机理研究的新进展做简要介绍。     

鱼腥蓝细菌PCC7120 alr3504基因缺失突变体的构建及表型分析

c-di-GMP是新发现的真细菌所特有的第二信使,其合成和降解由双鸟苷酸环化酶和磷酸二酯酶分别完成.经生物信息学分析,鱼腥蓝细菌PCC7120基因alr3504可能编码含有保守GGDEF结构域的双鸟苷酸环化酶.[目的]为了鉴定该基因的功能,[方法]采用标记置换方法将alr3504缺失.[结果]敲除该基因后,发现缺失突变体的形态、生长速度及异形胞发育与野生型无明显差异,但在盐胁迫条件下,突变体比野生型对钠盐更敏感.[结论]可见air3504虽不直接影响异形胞发育,但参与了其它信号途径,研究结果为阐明蓝细菌丰富而复杂的信号转导机制奠定了基础.     

鸟类仍保留牙齿发生定位的分子机制

众所周知现代鸟类不长牙齿,而其侏罗纪和白垩纪的祖先则长有牙齿,然而,在发育中鸡胚口腔中却残留着牙齿发生的原基,在形态上与哺乳动物臼牙牙原基极为相似,现代鸟类的胚胎组织是否具有牙齿发育的潜能,目前已有不少研究者对这一问题进行了探讨,Kollar和Fisher等人将鸡胚胎下颌靠近口腔面的上皮与小鼠的牙间充质进行组织重组实验,并植入小鼠眼球中作intraocular grafting培养,他们的实验结果表明重组后的组织块可以发育形成牙齿的结构,包括形成成釉细胞（ameloblast),并能分泌釉质,Kollar等认为在进化进程中鸟类牙齿的消失并非由于口腔上皮中有关釉质合成的遗传信息的丢失,而是牙齿发育过程中的组织之间所必须的相互作用（次级诱导）受阻而造成的。Lemus和Fuenzalida等人的实验结果进一步证实了这一结论。他们用鹌鹑胚胎躯体的上皮组织与蜥蚁或兔子的牙间充质重组后,用鸡胚绒毛进行培养,得到了发育很好的牙齿结构,发现鹌鹑的上皮细胞也可以分形成釉质细胞,并分泌牙釉质,Cummings将鹌鹑胚胎的牙上皮组织与小鼠胚胎的牙间充质组织重组后也得到类似的结果。根据小白鼠牙齿发育中已知的调控分子信号通路,我们曾对鸟类不长牙齿的分子机制进行了研究,我们的研究发现鸟类牙组织仍保留与哺乳动物早期牙齿发生相类似的信号通路,能表达相关的基因并产生相应的信号分子,鸟类牙齿发育停滞在牙原基时期的可能原因是Bmp4不在预定牙上皮组织中表达,导致发育信号的传递受阻,因此,鸟类胚胎的牙原基组织是一个很好的实验模型,用于研究上皮与间充质组织之间的相互作用,导致器官发育的分子机制。在本研究中,我们又进一步对鸡胚发育中与牙原基定位的有关分子信号通路进行了研究,研究证实了,与小白鼠的发育相似,在鸡胚发育中,在任何可见的牙齿发生了形态变化出现之前,Pax9作为预定牙间充质的标记基因（Fig.1),利用体外器官培养,组织重组和原位杂交等方法,证实了Pax9在下颚间充质中的定位表达是由其上方上皮中的两种信号分子所决定（Fig.2),其中FGF8诱导Pax9的表达（Fig.3).而BMP4则抑制该表达（Fig.4)。通过这两种信号之间的诘抗作用决定了间充质中Pax9的表达部位,亦即牙原基的发生部位,因此,与小白鼠相似,在鸟类中牙原基的发生部位是由两类具有诘抗作用的信号分子所决定的,本研究结果进一步证实了在鸟类胚胎发育过程中仍保留与牙齿发育有关的早期信号通路。     

柠檬明串珠菌及相近种部分持家基因的系统发育分析

[目的]利用16S rRNA、dnaA、murC和pyrG基因分子标记研究Leuconostoc citreum(Leu.citreum)及相近种间的种系发育关系,并比较这些基因序列对Leu.citreum及相近种的区分能力.[方法]以分离自酸面团中的7株Leu.citreum为研究对象,以dnaA、murC和pyrG基因片段为标记,通过PCR扩增、测序,结合已公布的近缘种及亚种相应序列,计算遗传距离,构建系统发育树,并与16S rRNA基因进行比较.[结果]研究发现Leu.citreum及相近种间的dnaA、murC和pyrG基因构建的系统发育树拓扑结构与16S rRNA基因基本一致,区别在于相似性的不同,其分别为75.5％-97.2％、50.2％-99.7％、65.0％-99.8％和98.5％-100％.[结论]在Leu.citreum及相近种间的种系发育关系中,dnaA、murC和pyrG基因与16S rRNA基因系统进化关系都具有很好的一致性,但这三个持家基因的遗传距离显著高于16S rRNA基因.因此,采用dnaA、murC和pyrG基因可以用于Leu.citreum及相近种的分类鉴定.     

金针菇信息素信号通路基因在子实体发育过程中的差异表达

【背景】子实体是食用菌的主要商品部位,也是真菌生殖生长的重要结构,其发育受到多种信号途径的调控。【目的】以金针菇(Flammulina filiformis)为材料,对转录组和基因组数据的信息素信号通路基因进行分析获得差异表达的基因,并对其在菌丝生长和子实体发育过程中的表达情况进行分析,以期为研究食用菌子实体发育提供参考。【方法】基于已有的金针菇基因组数据,注释了金针菇信息素信号通路。进一步通过转录组测序鉴定了该通路中参与金针菇子实体发育的关键基因,并对关键基因进行荧光定量PCR验证。【结果】cdc24和ste12基因在子实体发育不同时期的5个样品(原基、伸长期菌柄、伸长期菌盖、成熟期菌柄和成熟期菌盖)中的表达具有显著差异,使用荧光定量PCR技术进行验证与上述结果一致。【结论】cdc24和ste12这2个关键基因可能参与了金针菇子实体发育过程中的组织分化调控机制。     

中国南海部分深海沉积物真菌多样性及其抗菌活性

【目的】从南海4个站位的深海沉积物中分离真菌,揭示其多样性并测定抗菌活性。【方法】使用4种培养方法和8种培养基,从12个深海沉积物样本中分离培养真菌,通过菌落形态观察和ITS序列系统发育分析进行鉴定。采用滤纸片扩散法和生长速率法分别测试真菌小量发酵液粗浸膏的抗细菌和抗真菌活性。【结果】共分离到125株纯培养真菌,基于形态和ITS序列分析,排重后得到18个种类型,这些真菌可以划分到12个属,大多数属于子囊菌门(Ascomycota),只有2株属于担子菌门(Basidiomycota)。4个站位可培养真菌多样性具有差异性。抑菌活性筛选显示,大多数真菌具有较好的抑菌活性;链格孢属(Alternaria)、青霉属(Penicillium)、匐柄霉属(Stemphylium)这几个属的真菌表现出对多种指示细菌有抑制作用,尤其是Alternaria tenuissima DN09、Alternaria alternata DN14和Penicillium chrysogenum DN16对G~+和G~–细菌均表现出抑制作用。【结论】本研究揭示了南海深海沉积物可培养真菌多样性和抑菌活性,为进一步利用深海沉积物来源真菌奠定了基础。     

湖北烟草内生真菌生物多样性和种群结构分析

【目的】研究传统药用植物烟草(Nicotiana tabacum L.)内生真菌的丰富度,揭示其种群多样性和群落结构,为烟草内生真菌资源的有效利用奠定基础。【方法】采用组织分离法进行烟草内生真菌的分离,通过形态学和分子生物学相结合的方法进行菌株分类鉴定,以香农多样性指数及相对分离频率反映内生真菌物种多样性及分布规律。【结果】从不同组织部位、不同生长时期、不同海拔样地的健康烟草中共分离获得539株内生真菌,根据r DNA-ITS系统发育分析鉴定为31属73种,香农多样性指数为2.78,曲霉属Aspergillus和镰孢属Fusarium为优势菌群,其相对分离频率分别为22.63%和12.99%。其分布规律表现为茎部内生真菌的多样性高于叶部和根部;随着生育期的延长,内生真菌多样性逐步增多;随着海拔高度升高,内生真菌的种类和数量呈现降低的趋势。【结论】烟草内生真菌具有丰富的生物多样性,其分布表现出组织、生长时期、海拔高度专化性。阐明内生真菌在烟草中的分布规律,可以为烟草内生真菌在农业生产领域的开发应用提供科学依据。     

饲用微生物的分离鉴定及其对杏鲍菇菌糠发酵的效果

【目的】菌糠的营养素含量齐全,但纤维素含量过高是阻碍其饲料化利用的主要因素。故本研究筛选适合于发酵杏鲍菇菌糠的微生物菌株,以改善其饲用品质。【方法】首先,本研究采用纤维素-刚果红、苯胺蓝和MRS-Ca (De Man, Rogosa, Sharpe-Ca)筛选培养基,结合纤维素、木质素酶活力及抑菌活性的测定,从EM (effective microorganisms)原液发酵的杏鲍菇菌糠中分离筛选具有较强纤维素、木质素降解能力及抑菌能力的细菌/真菌。通过细菌16S rRNA和真菌18S rDNA基因序列分析确定菌株所属种属。其次,将筛选出的菌株菌液等体积混合制成复合菌剂用于固态发酵杏鲍菇菌糠。测定不同发酵时长菌糠营养成分含量以确定最佳发酵时间,并与相同工艺条件下EM原液发酵的杏鲍菇菌糠进行饲用品质比较。【结果】筛选并鉴定得到纤维素酶活性较高的特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)菌株P11、发酵毕赤酵母(Pichia fermentans)菌株R8和马克斯克鲁维应变酵母(Kluyveromyces marxianus)菌株MU5;木质素酶活性较高的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens subsp.plantarum)菌株MU7;抑菌活性较高的类肠膜魏斯氏菌(Weissella paramesenteroides)菌株R4和乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)菌株R9。使用以上菌株复合发酵杏鲍菇菌糠7 d后,各项指标达到稳定。与EM原液发酵的杏鲍菇菌糠相比,复合菌剂发酵杏鲍菇菌糠的NDF和ADF分别显著降低了19.6%和21.44%(P0.05);CP (crude protein)、CA (crude ash)和EE (ether extract)含量分别显著提高了10.44%、5.26%和123.53%(P0.05)。【结论】本研究筛选得到的芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌优势菌株复合后用于发酵杏鲍菇菌糠可以很好地改善其饲用品质,效果优于生产中常用市售EM原液。     

碧塔海湿地不同水分梯度下土壤真菌群落结构及功能类群研究

【目的】通过对碧塔海湿地不同水分梯度下土壤真菌群落结构及功能类群的分析,以期为湿地资源管理和生态恢复提供参考。【方法】选择滇西北碧塔海湿地不同水分梯度下的土壤,包括常年淹水的沼泽湿地(swamp wetland,SW)、季节性淹水的沼泽化草甸(swamp meadow,SM)和无淹水的草甸(meadow,M),利用Illumina高通量测序和FUNGuild比较分析不同水分梯度下土壤真菌群落结构和功能类群,并探究环境因子对真菌群落的影响。【结果】碧塔海湿地土壤真菌α多样性在不同水分梯度上无显著差异。非度量多维尺度分析和相似性分析表明真菌β多样性在不同水分梯度上存在显著的差异(R=0.501,P=0.001)。碧塔海湿地中真菌优势门为子囊菌门、担子菌门、隐菌门和被孢霉门。在不同水分梯度上担子菌门、被孢霉门和隐真菌门丰度存在显著差异(P<0.05)。优势科为火丝菌科、被孢霉科、古生菌科和珊瑚菌科(P<0.05)。相关分析显示,土壤pH、总氮、硝态氮、铵态氮、铁、钾、蔗糖酶和植物PCoA1与真菌α多样性呈显著相关(P<0.05)。冗余分析和相关性热图分析结果表明,含水率、铵...     

不同风化年限碳酸岩风化壳真菌群落结构特征

【目的】岩生真菌是促进碳酸岩生物风化的重要推动者,研究黔中典型喀斯特区不同风化年限碳酸岩风化壳真菌群落结构特征有利于了解真菌对岩石的风化作用。【方法】选取位于黔中花溪区南部的废弃碳酸岩墓碑为调查对象,对不同风化年限碳酸岩风化壳进行采样,运用宏基因组测序方法对风化壳样品进行基因测序,并利用统计学方法对真菌群落结构特征及功能特征进行分析。【结果】18个风化壳样品中共获得1087种真菌,分属于9个门、44纲、538属。不同样本之间真菌群落数量和组成差异较大,在碳酸岩风化过程中,子囊菌门(Ascomycota)始终为优势类群,平均相对丰度达到95%以上,随风化年限的增加呈现显著下降的趋势。Shannon指数和Simpson指数显示,碳酸岩风化壳真菌群落多样性随风化年限的增加呈现先减小后增加再减小的趋势。从所有样本中共检测出3 379 478个KEGG pathway level 3通路相关基因,主要与物质能量的代谢、运输等功能相关。与碳循环、氮循环和硫循环相关的主要微生物属于子囊菌门,随着风化年限的增加呈现下降的趋势。冗余分析(redundancyanalysis,RDA)结果表明,三氧化二铁...     

太原北齐徐显秀墓壁画可培养真菌多样性及危害防治

【背景】原址保护的墓葬壁画普遍存在着有害微生物的威胁,对壁画菌害的长效防治是文物保护领域久未解决的难题。【目的】确定太原北齐徐显秀墓墓道霉变壁画上可培养真菌多样性,分离优势菌株,并筛选长效的生物杀灭剂,为墓葬壁画菌害的抢救性防治提供科学依据。【方法】利用无菌棉签采集壁画表面白色菌丝体样品,使用扫描电子显微镜分析病害菌微观形貌特征;通过培养、分离及纯化获得真菌菌株,运用形态学和分子技术鉴定种属;结合实验室抑菌圈测试和原位杀菌试验,分析不同生物杀灭剂的抑菌圈大小、杀菌后原位可培养微生物浓度以及ATP荧光值差异,以期找到长效的生物杀灭剂。【结果】霉变壁画表面有大量菌丝体并伴有分生孢子,白色菌丝体样品中可培养真菌属于子囊菌门(Ascomycota)的6个属,其中白色侧齿霉菌(Parengyodontium album)相对丰度最高(98.13%),为优势病害菌。经实验室和原位试验筛选评估,确定了双氯酚复配型杀灭剂(0.5%双氯酚+75%乙醇)对该病害真菌杀灭效果最好,在7年连续监测期内未出现病害菌的复发。【结论】白色侧齿霉菌是引起徐显秀墓墓道壁画霉变的主要可培养病害菌;双氯酚复配型杀菌剂用于该病害菌防治的时效性最长;建议后期结合抢救性防治、环境调节和跟踪监测,以达到墓葬壁画微生物危害的长效防控。     

宁夏贺兰山青海云杉根系共生真菌的分离与鉴定

[背景]青海云杉(Picea crassifolia)是中国特有植物,具有极高的生态价值,是西北地区重要的森林更新树种和荒山造林树种,其生长发育及其抗逆性与根系共生真菌多样性密切相关.[目的]从青海云杉根系分离并鉴定定殖的可培养共生真菌,阐明青海云杉根系可培养共生真菌的种类组成,为共生真菌在青海云杉育苗、造林及生态恢复...     

小麦叶锈菌休眠与萌发夏孢子的差异表达

【目的】小麦叶锈菌引起的小麦叶锈病是小麦的重要病害之一,孢子萌发和侵入气孔是保证叶锈菌正常侵染寄主的重要前提。本研究旨在研究小麦叶锈菌夏孢子萌发的差异表达特性,为揭示萌发的机制及其与致病的关系提供依据。【方法】利用小麦叶锈菌致病类型THTT的休眠夏孢子和萌发夏孢子进行RNA-seq分析。【结果】在萌发夏孢子中筛选出相比休眠夏孢子上调表达的基因为4400个,下调基因5325个。GO富集分析发现,上调差异基因主要涉及细胞进程、有机物代谢、信号传导、单个有机体过程、催化酶活性等;下调基因主要涉及单组织过程、单个有机体细胞过程、有机物代谢过程、催化活性调节等过程。利用KEGG分析发现,差异基因共参与109条通路,从中筛选出两条与孢子萌发相关的通路——丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路和囊泡运输中的SNARE蛋白交流。10个基因的定量分析结果与基因数字表达谱分析结果一致。【结论】研究获得了叶锈菌孢子萌发及侵入气孔过程中的重要差异基因,研究结果为研究叶锈菌致病机制奠定基础。