Diet drives convergent evolution of gut microbiomes in bamboo-eating species

Gut microbiota plays a critical role in host physiology and health. The coevolution between the host and its gut microbes facilitates animal adaptation to its specific ecological niche. Multiple factors such as host diet and phylogeny modulate the structure and function of gut microbiota. However, the relative contribution of each factor in shaping the structure of gut microbiota remains unclear. The giant(Ailuropoda melanoleuca) and red(Ailurus styani) pandas belong to different families of order Carnivora. They have evolved as obligate bamboo-feeders and can be used as a model system for studying the gut microbiome convergent evolution. Here, we compare the structure and function of gut microbiota of the two pandas with their carnivorous relatives using 16S rRNA and metagenome sequencing. We found that both panda species share more similarities in their gut microbiota structure with each other than each species shares with its carnivorous relatives. This indicates that the specialized herbivorous diet rather than host phylogeny is the dominant driver of gut microbiome convergence within Arctoidea.Metagenomic analysis revealed that the symbiotic gut microbiota of both pandas possesses a high level of starch and sucrose metabolism and vitamin B12 biosynthesis. These findings suggest a diet-driven convergence of gut microbiomes and provide new insight into host-microbiota coevolution of these endangered species.     

玉米骨干自交系黄早四的来源探究

玉米骨干自交系黄早四育成于20世纪70年代,具有适应性强、配合力高、株型紧凑、生育期短、灌浆速度快等优点。以其为基础材料选育衍生出数以百计的黄改系,形成我国特有的黄改群(或称塘四平头群)核心种质群。利用黄早四及其衍生系组配的杂交种已累计推广应用数十亿亩,包括目前的主导大品种郑单958、京科968等。该系在我国玉米育种史中发挥了极其重要作用,但黄早四的系谱尚未明确、来源尚不清晰。本文根据历史上所描述的黄早四选育过程,推断黄早四是由白粒的塘四平头自交系与另一个熟期更早、籽粒颜色为黄色的玉米材料"串粉"杂交,又在塘四平头自交系繁殖田中得到回交,再经人工自交选育而成。利用40对SSR核心引物对黄早四、塘四平头及1970年代初种植的9份黄粒农家种或自交系进行DNA分子指纹比对,发现黄早四与塘四平头自交系有28个位点指纹完全相同,而在剩余的12个位点中仅黄四平头与黄早四具有完全的共同带型。全基因组IBD遗传结构分析结果进一步表明,塘四平头是黄早四的主要供体,黄四平头是其另一个亲本来源。经表型形态性状契合比对,证明黄早四的表型特征和农艺性状表现符合塘四平头与黄四平头两者杂交选系的结果。破解了黄早四自交系的来源之谜。     

楸树实生苗和嫁接苗根相关真菌群落结构和多样性

以1、2、3年生的楸树实生苗和嫁接苗（梓树砧木）根系为研究对象,通过对ITS rDNA区域标记扩增子的Illumina MiSeq测序,分析不同苗龄楸树实生苗和嫁接苗根相关真菌的结构组成和多样性。获得根相关真菌OTU共842个,分属4门、24纲、70目、134科、233属、347种;丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi）AMF-OTU共42个,分属1门、1纲、3目、3科、3属、13种。根相关真菌和AMF的OTU数量、丰度和多样性在实生苗中均随苗龄的增加而降低,而在嫁接苗中则随着苗龄的增加而增加。门水平上,实生苗与嫁接苗根相关真菌的优势菌都是子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota和接合菌门Zygomycota,但它们的相对丰度有所差异;属水平上,实生苗和嫁接苗根相关真菌的优势菌种在组成和数量上都具有一定的差异性。楸树根相关真菌拥有3种营养模式和12个生态功能群,其中实生苗根系中病理营养型真菌的比例大于嫁接苗,腐生营养型则差异不大,而共生营养型则小于嫁接苗。生态功能群分析显示大多数楸树根系真菌表现出多种生存策略,部分真菌可以在植物-真菌-动物中跨界侵染。该研究可为楸树根相关真菌的利用提供一定的理论依据和基础。     

野生鸡油菌子实体可培养微生物多样性及其功能分析

采用多种培养基对采自贵州省贵阳市3个样地的鸡油菌Cantharellus cibarius子实体内细菌和真菌进行分离、培养、鉴定和多样性分析。利用FAPROTAX和FUNGuild数据库分别对其功能类群进行注释,从而探究微生物群对鸡油菌生长发育的影响。结果表明,鸡油菌子实体内共分离获得细菌49株,分属于2门、4纲、6目、9科、12属和27种,其中,优势属为假单胞菌属Pseudomonas;真菌90株,分属于3门、7纲、12目、26科、32属和44种,优势属为蜡蚧菌属Lecanicillium。功能分析结果显示,细菌主要集中于潜在氮代谢、芳香性气味物质代谢,以及难溶性化学物质的溶解等方面;真菌主要集中于分解复杂有机物、辅助菌根真菌与植物根系建立共生,以及潜在抑制虫害、病原菌侵染等方面。     

草菇低温胁迫初期应答关键通路的探究

本研究利用表达谱芯片技术解析了低温胁迫初期（0-120min）不同低温处理时间草菇转录组水平的变化。芯片结果分析发现在低温诱导过程中,低温处理20min内变化基因的功能为单加氧酶、氧化还原酶和细胞内的氧化还原。低温处理40min时表达差异基因具有结合RNA的功能。80min的时间段内,基因的功能比较集中于核酸物质和能量的代谢。CYP450的代谢途径在20-40min、60-80min和100-120min低温处理的菌丝体中均有显著性变化,表明这一通路在草菇低温处理过程中表现活跃。基因表达趋势分析发现34个表达差异基因富集到显著表达趋势模型,基因共表达网络分析发现VVO_04066位于网络的核心地位,推测VVO_04066通过提高磷酸肌醇特异性磷脂酶C（PI-PLC）的胞内水平,促进糖蛋白和几丁质的合成,从而完成草菇细胞的低温胁迫应答。     

高速逆流色谱法制备灵芝萜烯酮醇

本研究建立一种从灵芝子实体提取物中快速制备灵芝萜烯酮醇的方法。以沪农灵芝1号子实体为原料,经乙醇提取、D101大孔树脂富集后,再经一次正相色谱柱层析,获得富含灵芝萜烯酮醇的流分。采用高速逆流色谱法对该流分进行分离,优化分离条件,获得的最佳条件为：溶剂体系为正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水（V/V/V/V,12:24:18:9）,流速2.0mL/min,转速900r/min,上样量500mg,一次上样可得到纯度为90.9%的灵芝萜烯酮醇52.1mg,得率达到10.4%。该方法具有操作简单、污染小、成本低、得率和纯度高的特点,是规模化制备灵芝萜烯酮醇的一种新方法。     

基于UPLC-MS/MS定量检测法优化灵芝三萜热回流提取工艺的研究

基于超高效液相-三重四级杆质谱联用（UPLC-MS/MS）定量检测法优化出一种灵芝三萜热回流提取的工艺。通过本实验建立的灵芝三萜UPLC-MS/MS精确方法检测不同来源的7个栽培品种灵芝子实体中19个三萜化合物的含量,筛选出三萜含量较高的sd-2灵芝子实体作为提取原料,以三萜含量和提取物得率为指标,通过单因素和响应面实验对灵芝三萜的热回流工艺进行优化,获得的最佳条件为：乙醇浓度75%、提取时间2.5h、液料比14:1、提取次数2次。对获得的最佳提取工艺进行中试实验,灵芝子实体乙醇提取物的得率为6.10%,三萜含量为11.8591mg/g。研究结果可为灵芝三萜的工业大规模提取提供理论依据,为灵芝高附加值产品的开发利用提供技术支撑。     

不同处理方法对灵芝β-葡聚糖降解效果的比较研究

本研究采用酸法、碱法、酶法和微波法对灵芝β-葡聚糖进行降解,通过降解率、产物分子量变化、产物聚合度分布等指标比较了不同方法的降解效果。结果表明,微波法降解率高达94%,处理后产物的分子量明显降低,寡糖产物聚合度分布广。酶法降解率约为40%,寡糖产物中含有DP2-5的成分。酸法及碱法降解率低于20%,寡糖产物少。研究表明,与其他3种方法相比,微波法降解率高、产物丰富、操作条件易于控制,是一种简单、高效的降解灵芝β-葡聚糖、制备灵芝β-葡寡糖的方法。