高效木质素降解菌的筛选及其对玉米秸秆的降解效果

本研究利用愈创木酚和苯胺蓝固体培养基对菌株进行初筛,利用形态学和分子生物学对筛选出的菌株进行鉴定,以黄孢原毛平革菌Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776为对照,利用其对玉米秸秆进行预处理并测定木质素和纤维素的降解率,测定筛选菌株在预处理玉米秸秆过程中漆酶、锰过氧化物酶（manganese peroxidase,MnP）和木质素过氧化物酶（lignin peroxidase,LiP）活性。结果表明:利用愈创木酚和苯胺蓝固体培养基,从16株白腐真菌菌株中筛选出2株具有较高漆酶或MnP活性的菌株,鉴定其为桦栓孔菌Trametes betulina (L.) Pilát（ZT-153）和亚黑管孔菌Bjerkandera fumosa (Pers.) P. Karst.（ZT-307）,测定T. betulina ZT-153和B. fumosa ZT-307对玉米秸秆酸不溶木质素降解效率分别为13.60%和21.87%,较对照P. chrysosporium CGMCC 5.0776高1.58%和9.85%,对纤维素的降解率较低,分别为4.10%和4.50%。2株菌株在预处理玉米秸秆过程中,T. betulina ZT-153表现出漆酶和MnP活性,B. fumosa ZT-307只表现出LiP活性。其中B. fumosa ZT-307对玉米秸秆酸不溶木质素的降解效率最高,在秸秆资源的综合利用方面具有较好的潜力和应用前景。     

组蛋白甲基化与去乙酰化对蛇足石杉内生真菌盘长孢状刺盘孢合成石杉碱甲的影响

以蛇足石杉Huperzia serrata内生真菌盘长孢状刺盘孢Cg01菌株为研究对象,利用PEG介导的同源重组转化体系,对Cg01组蛋白甲基化酶基因（histone methyltransferases,HMT）CgClr4和组蛋白去乙酰化酶基因（histone deacetylase,HDAC）CgClr3、CgSir2进行基因敲除与回补,并通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测了回补株中对应基因表达量以及高效液相色谱HPLC检测突变体菌株中石杉碱甲huperzine A（HupA）产量。结果显示3个基因敲除突变体菌株ΔCgClr4、ΔCgClr3、ΔCgSir2的HupA产量分别为255μg/L、270μg/L、244μg/L,与野生型菌株相比分别下降了21.3%、16.6%、24.7%。在基因回补突变体菌株ΔCgClr4/CgClr4、ΔCgClr3/CgClr3、ΔCgSir2/CgSir2中,相应回补基因表达均与野生型无显著性差异,其HupA产量分别为351.9μg/L、334.7μg/L、331μg/L,回补菌株的HupA产量回复到野生型水平。结果表明这3个基因均具有调控内生真菌盘长孢状刺盘孢Cg01合成HupA的作用,为研究蛇足石杉内生真菌中石杉碱甲的合成调控机制提供了理论基础和新的思路。     

果生刺盘孢CfHAC1调控应答二硫苏糖醇胁迫的转录组分析

果生刺盘孢Colletotrichum fructicola是油茶炭疽病优势病原菌。前期研究发现bZIP转录因子CfHac1参与调控该菌的生长发育和致病性。为了揭示转录因子CfHac1调控果生刺盘孢响应内质网压力和致病机理,本研究测定了ΔCfhac1突变体对内质网压力胁迫剂的敏感性,发现突变体对二硫苏糖醇（dithiothreitol,DTT）的耐受性下降,说明CfHAC1基因可能参与调控果生刺盘孢响应内质网压力胁迫过程。进一步利用高通量RNA-seq技术对该病菌野生型菌株和CfHAC1敲除突变体菌株在DTT胁迫下的转录组进行了比较分析,结果表明差异表达基因共有2 680个,其中上调表达基因有1 181个,下调表达基因有1 499个。Gene Ontology 功能分析结果显示,差异表达基因主要参与催化活性、结合、代谢过程、细胞过程、细胞成分合成、生物过程调控和应激反应等生物学过程。KEGG功能富集分析表明,上调表达基因主要被富集到核糖体、真核细胞的核糖体生物合成、RNA转运和氰基氨基酸代谢通路中;下调表达基因显著富集在内质网蛋白质加工、N-聚糖生物合成、类固醇合成和蛋白质分泌等通路中。分析发现转录因子CfHac1调控内质网胁迫应答和致病相关基因的表达。本研究提供了在全基因组水平上对CfHAC1基因与内质网压力胁迫应答之间关联的新认识,为阐明果生刺盘孢响应内质网压力胁迫和致病机制奠定了基础。     

粗糙脉孢菌无性产孢过程中增量表达基因的功能分析

无性产孢是丝状真菌主要的繁殖方式,也是病原真菌传播的基础。为了全面分析丝状真菌无性产孢的调控机制,我们以粗糙脉孢菌为模式菌株,利用RNA‐seq比较了诱导无性产孢前后的转录组变化。对诱导前后差异表达基因的聚类分析发现,无性产孢诱导主要影响氧化还原过程与代谢过程,与ROS(reactive oxygen species)相关的基因差异表达明显,无性产孢诱导阶段伴随ROS的升高。同时,与产孢相关的基因(包括调控基因和结构基因)出现特异性表达。为揭示其他诱导表达基因在无性产孢中的功能,我们对这些基因缺失突变体的无性产孢表型进行了分析,新发现6个正向影响无性产孢的基因[NCU09792、NCU05159、NCU06112、NCU05079、NCU00461、NCU07521(fwd‐2)]。这6个基因在无性产孢过程中增量表达,相应的基因突变体无性产孢量与野生菌株相比有明显降低,说明它们对无性产孢具有正调控作用。以上结果进一步加深了我们对粗糙脉孢菌无性产孢发育及其调控网络的认识。     

江西稻瘟病菌稻巨座壳致病性分化年度动态变化

为明确江西水稻种植区稻巨座壳菌（稻瘟病病菌）的年际变化规律,本研究采用7个中国鉴别寄主与30个单基因鉴别品系两套鉴别寄主分别鉴定分析了2006-2018年间从江西37个水稻主要种植县市分离的1 161个稻瘟病单孢菌的生理小种、致病力、致病类型与无毒基因型等。研究结果表明,江西稻瘟病菌可以分成7群49个生理小种,其中ZA、ZB、ZC群为优势种群,ZB13为优势小种,出现频率为18.00%,以毒性较强的强致病力菌株为主;江西稻瘟病菌在生理小种构成、优势小种、致病力年际变化方面均具有3-5年的周期性;江西历年稻瘟病菌的致病类型较为丰富且存在年度差异,菌株致病类型占各年度总菌株数的82.79%-98.21%,优势致病型菌株占当年总菌株的3.57%-5.77%;历年稻瘟病菌的无毒基因个数为24-29个,其中Avr-Pizt、Avr-Piz5、Avr-Pik、Avr-Pik(C)在历年供试菌株中出现频率较高,说明与之相对应的抗瘟基因在江西抗病育种与抗性品种布局中具有较好的应用价值。     

表达透明颤菌血红蛋白基因对酿酒酵母生长及细胞内氧化状态的影响*

透明颤菌血红蛋白基因vgb在多种研究和工业发酵菌中异源表达很好的解决了高密度发酵中的溶氧率问题。酿酒酵母是经典的真核模型,且在发酵工业中具有重要的应用价值,但vgb在酿酒酵母中异源表达对细胞生长的影响并不清楚。以ADH1为启动子构建了含透明颤菌(Vistreoscilla)血红蛋白基因vgb的异源表达质粒YEplac195-ADH1pr-vgb,并转化至酿酒酵母BY4741。通过生长敏感性实验,发现在发酵碳源和非发酵碳源中,vgb的异源表达均抑制了菌株生长。接着,通过2',7'-二氯荧光黄双乙酸盐和PI染色和脂质过氧化产物检测分析,发现过表达vgb的酿酒酵母细胞中活性氧(ROS)的积累、细胞膜通透性改变以及脂质过氧化。结果表明,酿酒酵母中过表达vgb改变细胞的氧化状态促进活性氧的累积,氧化应激导致菌株的生长抑制。     

采自武夷山高温木质素降解菌优良菌株筛选及其木质素降解效果测定

本文旨在筛选能够高效降解秸秆木质素的高温真菌。对来自福建武夷山的农田土壤进行富集,采用苯胺蓝、愈创木酚和α-萘酚3种筛选平板结合木质素磺酸钙降解试验筛选木质素高温降解菌,采用范氏洗涤剂法测定一株高效降解菌对秸秆木质素的降解效果;最后以经典形态学和多基因分子系统学相结合的方法对该菌株进行鉴定。结果表明：经钓饵法,分离获得8株高温菌;通过初筛和复筛,获得了1株较好的木质素高温降解菌A12638H;将其用于降解水稻秸秆和玉米秸秆,发现木质素降解率分别达到41.7%和48.3%;该菌株经鉴定为大孢戴氏霉Taifanglania major。菌株A12638H具有很好的应用价值,值得在秸秆资源的开发利用中开展更深入的研究。     

过表达GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶（GMP）基因提高灵芝多糖的生产

灵芝多糖是灵芝的主要生物活性成分之一,具有多种药理活性,但灵芝多糖的低产量限制了其广泛应用。相关研究表明,灵芝中过表达多糖生物合成相关基因能够提高多糖产量,但过表达GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶（GMP）基因提高灵芝多糖产量未有报道。本研究克隆获得了灵芝gmp基因,并成功构建出了过表达gmp基因的工程菌株（GMP菌株）,同时对野生型菌株（WT）和GMP菌株的胞内多糖（IPS）、胞外多糖（EPS）产量以及GDP-甘露糖合成相关基因甘露糖磷酸变位酶1（PMM1）基因及甘露糖磷酸变位酶2（PMM2）基因的表达水平进行了检测。研究结果表明,在悬浮发酵培养条件下,灵芝中gmp基因的过表达增加了灵芝多糖的积累。与WT菌株相比,GMP菌株的EPS以及IPS的含量最高达到了0.991g/L和21.59mg/100mg干重,比WT菌株分别提高了21.1%和19.5%。gmp基因的过表达也提高了基因pmm1和pmm2的表达。与WT菌株相比,GMP菌株中pmm1以及pmm2基因的表达水平分别上调了2.87倍和2.55倍。研究结果表明,过表达gmp基因是一种提高灵芝多糖产量的有效方法,并且过表达gmp基因提高了灵芝多糖的合成及pmm1和pmm2基因的表达。     

甾醇C-24甲基转移酶基因在酿酒酵母中的内源表达及工程菌麦角甾醇的合成

通过高保真PCR克隆到含酿酒酵母甾醇C-24甲基转移酶基因编码序列及终止子序列的DNA片段ERG6, 以大肠杆菌-酿酒酵母穿梭质粒YEp352为载体, 磷酸甘油酸激酶基因PGK1启动子为上游调控元件构建了酵母菌表达质粒pPERG6。通过同源重组, 以铜离子螯合蛋白基因CUP1替换染色体上ERG6基因内部序列获得ERG6破坏菌株YS58-erg6, 其中麦角甾醇的合成被阻断, 同时细胞的生长也受到明显抑制。表达质粒pPERG6转化破坏菌株YS58-erg6后, 不但使细胞恢复了合成麦角甾醇的能力, 细胞生物量也得到明显提高, 这说明表达质粒上的ERG6基因得到了功能性的表达。分别用载体质粒YEp352和表达质粒pPERG6转化酿酒酵母单倍体菌株YS58, 获得对照菌株YS58(YEp352)和重组菌株YS58(pPERG6)。重组菌株YS58(pPERG6) 生物量和麦角甾醇含量分别是对照菌YS58(YEp352)的1.23和1.32倍。可见甾醇C-24甲基转移酶基因的高表达可以增强酵母细胞麦角甾醇的合成能力。     

甾醇C-22去饱和酶高表达对酵母细胞麦角甾醇合成的影响

通过PCR扩增克隆到酵母菌甾醇C-22去饱和酶基因(ERG5)的编码序列及其终止子序列,以大肠杆菌-酿酒酵母穿梭质粒YEp352为载体,以磷酸甘油酸激酶基因PGK1启动子为上游调控元件构建了酵母菌表达质粒pYPE5。以铜离子螯合蛋白基因CUP1替换ERG5基因内部序列获得ERG5破坏菌株YSE5,其中麦角甾醇的合成被阻断,而积累了甾醇中间体Ergosta-5,7-dien-3β-ol。表达质粒pYPE5转化破坏菌株后使细胞恢复了合成麦角甾醇的能力。说明表达质粒上的ERG5基因得到了功能性的表达。将表达质粒pYPE5转化酿酒酵母单倍体菌株YS58,通过营养缺陷互补筛选到重组菌株YS58(pYPE5)。对重组菌株、破坏菌株和互补菌株细胞甾醇组分和含量进行测定,发现重组菌株和互补菌株的麦角甾醇和总甾醇含量明显低于对照菌YS58(YEp352)。测定不同培养时间细胞的麦角甾醇含量,发现重组菌株的麦角甾醇含量始终低于对照菌YS58(YEp352)。可见,ERG5在酵母中的高表达导致细胞麦角甾醇含量降低。     

猴头菌高产麦角甾醇液体发酵工艺优化

以菌丝体中麦角甾醇产量为考察指标,在单因素实验的基础上用响应面分析法考察碳源、氮源和无机盐3个因素对麦角甾醇发酵产量的影响,以获得猴头菌液体发酵产麦角甾醇最优工艺,建立高产、稳定的猴头菌液体发酵产麦角甾醇生产工艺。经响应面分析,各因素按照对响应值的影响顺序为：氮源>碳源>无机盐,且氮源对麦角甾醇产量的影响极显著,碳源和无机盐对麦角甾醇产量的影响不显著。猴头菌液体发酵产麦角甾醇最优工艺为：发酵培养基为酵母自溶粉18g/L、复合碳源14g/L（葡萄糖:麦芽浸粉,7.4:6.6,M/M）、无机盐3.9g/L（KH₂PO₄:K₂S₂O₈,2.6:1.3,M/M）;接种量为10%,培养时间为7d,在此条件下菌丝体生物量干重达11.24g/L,麦角甾醇的产量达69.79mg/L,比优化前分别提高了71.08%和81.56%。该发酵工艺重复性好,效率高,成本低,是一个稳定且可控的猴头菌液体发酵产麦角甾醇生产工艺技术方案;通过该发酵工艺得到的猴头菌发酵菌丝体麦角甾醇含量高,为相关功能营养食品的开发提供了优质资源。     

药用真菌香樟范氏孔菌的驯化栽培及生物学发育特征

本研究旨在实现香樟范氏孔菌Vanderbylia cinnamomea的袋料栽培驯化及筛选其最佳培养配方,揭示子实体不同生长阶段生物学发育特征.选取工业大麻秸秆、天麻废材、杨木、栎木为培养料,共设置8种配方开展试验,期间观察不同时期子实体生长发育特征.香樟范氏孔菌驯化试验结果表明:工业大麻秆和天麻废材无法实现香樟范氏孔...     

菌核多孔菌培养特性及驯化栽培

为了充分开发利用菌核多孔菌Polyporus tuberaster资源,对采自吉林省露水河东升林场的野生菌核多孔菌进行分离纯化获取纯菌株作为实验材料,采用十字划线法研究固体培养条件下不同碳源、氮源、pH和温度对其菌丝生长的影响,从以上4个单因素实验中选出3个最优水平进行正交实验。结果表明,菌核多孔菌P. tuberaster的最适培养条件为：碳源糊精粉（20mg/mL）、氮源酵母浸粉（2mg/mL）、pH 5.0、温度25℃。在最适培养条件下采用试剂盒测定液体培养条件下菌株的产酶活力,结果表明,菌核多孔菌产漆酶能力较强,酶活力最高可达386.96U/L;木质素过氧化物酶活力仅为5.23U/L;未检测到锰过氧化物酶。出菇实验中,二级种选用麦粒菌种,500mL罐头瓶装干料160g,每瓶接种蚕豆大小菌块3-4块,25℃培养,菌丝满瓶时间为20d;栽培种配方为阔叶树木屑78%、麦麸20%、石灰粉1%、石膏1%、含水量65%左右,17cm×33cm×0.05cm栽培袋装干料520g,每袋接种蚕豆大小二级种3-4块,菌丝发菌时间为26d;在92%-95%空气湿度、一定散射光和20-21℃低温刺激下培养13d后原基分化形成菇蕾,此后加大空气湿度至97%-98%并保持温度24-25℃培养32d后子实体成熟。     

寄生于蒙古黄榆上的粗毛纤孔菌生物学特性及驯化栽培

为了研究不同温度、初始pH、碳源和氮源在固体培养条件下对粗毛纤孔菌菌丝生长的影响,对以上4个因素进行单因素试验,从中选出3个最优的水平进行正交试验。结果表明,粗毛纤孔菌的最适生长温度为30℃;最适初始pH为6.5;最适碳源为木糖;最适氮源为酵母浸粉。在玉米、高粱和小麦3种基质中,对原种培养基进行了筛选,实验结果表明高粱和玉米在接种后的第1天和第2天开始萌发,且可更好地促进粗毛纤孔菌菌丝的生长。对粗毛纤孔菌栽培料的3种配方进行了筛选,实验结果表明配方：木屑78%、稻壳2%、玉米粉17%、蔗糖1%、石灰1%、石膏1%、含水量60%-62%的比例为栽培种培养料可使粗毛纤孔菌菌丝在接种28d后长满菌袋,且生长旺盛,可较快地培育出子实体。     

培养基和栽培方式对蛹虫草子实体活性成分的影响

采用麦粒（W）、麦粒加蚕蛹粉（WW）、大米（R）、大米加蚕蛹粉（RW）的配料栽培方式,以及蚕蛹（CY）活体接种栽培方式培养蛹虫草子实体,比较蛹虫草子实体中多糖及核苷、游离糖醇和小分子糖类含量。结果表明：培养基和栽培方式影响蛹虫草多糖含量及其单糖组成和分子量分布,多糖含量最高的为蚕蛹活体接种培养的处理（CY）,多糖含量为6.19%,其他处理的多糖含量仅为CY的44.4%-62.8%;蚕蛹（CY）上培养的蛹虫草子实体中核苷类成分含量最高,在麦粒上培养获得的子实体中核苷含量显著高于在大米上的处理,并且麦粒添加蚕蛹粉后培养的子实体中尿苷、鸟苷、N⁶-(2-羟乙基)腺苷含量显著上升,大米添加蚕蛹粉后培养的子实体中尿苷、虫草素、N⁶-(2-羟乙基)腺苷含量显著上升;配料栽培的4个处理,其子实体中海藻糖含量为20.07%-23.40%,蚕蛹活体接种的处理（CY）海藻糖含量显著降低,为8.41%;添加蚕蛹粉后子实体中甘露醇含量显著降低。对各成分含量的数据进行归一化处理后进行蛹虫草品质的综合评价,在蚕蛹上培养的蛹虫草综合评分最高,麦粒为主要培养基培养的蛹虫草品质好于大米为主要培养基的,且添加蚕蛹粉的处理优于未添加的处理。     

脆木耳生物学特性及驯化栽培

对采自海南省白沙县鹦哥岭阔叶树腐木上的标本,根据形态学特征和多基因分析,鉴定为脆木耳Auricularia fibrillifera,经分离纯化获得纯菌株作为实验材料,为了充分利用和开发木耳属资源,首次对该种的生物学特性和驯化栽培进行了研究。研究不同碳源、氮源、无机盐和生长因子在固体培养条件下对脆木耳菌丝生长的影响,对以上4个因素进行单因素试验,从中选出3个最优的水平进行正交试验。结果表明：脆木耳菌丝最适生长温度为33℃,最佳碳源为麦芽糖,最佳氮源为牛肉粉,最佳无机盐添加量为1.5% PO₄^3--1% Mg²⁺,最佳生长因子为玉米汁。驯化栽培过程中,栽培配方为：木屑78%,麸皮20%,石膏粉1%,石灰粉1%,发菌温度为22℃可使脆木耳菌丝在40d左右满袋,且生长旺盛,可培育出子实体。     

基于稳定同位素比率及营养差异的双孢蘑菇不同栽培基质的溯源分析

双孢蘑菇是世界消费量最大的食用菌之一,不同于欧美国家的麦草栽培配方,我国双孢蘑菇栽培材料主要是以水稻秸秆为主.为了降低农业秸秆废弃物的焚烧和我国双孢蘑菇产业的持续发展,需因地制宜地开发和利用各地特色农业废弃物资源作为双孢蘑菇栽培的基质.为鉴别不同材料栽培的双孢蘑菇子实体的营养和产量差异,本研究以8种不同基质配方栽培的双...     

pH homeostasis of the circadian sporulation rhythm in clock mutants of Neurospora crassa

The influence of environmental (extracellular) pH on the sporulation rhythm in Neurospora crassa was investigated for wild-type (frq⁺) and the mutants chr, frq¹, frq⁷, and frq⁸. In all mutants, including wild type, the growth rate was found to be influenced strongly by extracellular pH in the range 4-9. On the other hand, for the same pH range, the period length of the sporulation rhythm is little influenced in wild type, chr, and frq¹. A loss of pH homeostasis of the period, however, was observed in the mutants frq⁷ and frq⁸, which also are known to have lost temperature compensation. Concerning the influence of extracellular pH on growth rates, a clear correspondence between growth rates and the concentration of available H₂PO₄^- ion has been found, indicating that the uptake of H₂PO₄^- may be a limiting factor for growth under our experimental conditions. The loss of pH compensation in the frq⁷ and frq⁸ mutants may be related to less easily degradable FRQ^7,8 proteins when compared with wild-type FRQ. Results from recent model considerations and experimental results predict that, with increasing extra-and intracellular pH, the FRQ⁷ protein degradation increases and should lead to shorter period lengths. (Chronobiology International, 17(6), 733-750, 2000)     

On the Role of Energy Metabolism in Neurospora Circadian Clock Function

Neurospora crassa (bdA) mycelia were kept in liquid culture. Without rhythmic conidiation the levels of adenine nucleotides undergo circadian changes in constant darkness. Maxima occur 12-17 hr and 33-35 hr after initiation of the rhythm, i.e., at CT 0-6 hr. Pulses of metabolic inhibitors such as vanadate (Na₃Vo₄), molybdate (Na₂MoO₄: 2 H₂O), N-ethylmaleimide (NEM), azide (NaN₃), cyanide (NaCN) and oligomycin phase shift the circadian conidiation rhythm of Neurospora crassa. Maximal advance phase shifts are observed at about CT 6 with all inhibitors.

Pulses of N,N'dicyclohexylcarbodiimide (DCCD) and light phase shift the conidiation rhythm following a phase response curve different from those of the other agents (maximal advance at about CT 18-24). The phase shifts with DCCD and light are significantly larger in the wild type compared to the mitochrondrial mutant poky. Such differences are not found in PRCs of the protein synthesis inhibitor cycloheximide.

[³¹P] NMR spectra of wild type Neurospora crassa and the clock mutants frq 1 and frq 7 which differ in their circadian period lengths did not reveal differences in the concentrations of adenine nucleotides, pyridine nucleotides or sugar phosphates. Starvation causes drastic changes of the levels of adenine nucleotides, phosphate and mobile polyphosphate without effecting phase or period length of the circadian rhythm.     

冬虫夏草无性型—中国被毛孢固态发酵条件的初步研究

采用以麦角甾醇含量为指标间接测定固态发酵产物生物量的方法,对冬虫夏草无性型—中国被毛孢的固态发酵条件进行了研究。正交试验结果表明固态发酵最佳培养基组成为：大米5g,玉米粉2g,蚕蛹粉1g,麸皮2g;单因素试验结果表明：当培养温度20℃、料水比1：1.5、料层厚度2cm、无光照时对菌体生长较为有利。发酵条件优化后,菌丝体中麦角甾醇的含量可达0.5911mg/g,比优化前提高了38.6%。