真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展*

真菌芳香聚酮化合物是由真菌非还原聚酮合酶(NR-PKSs)催化形成的具有广泛生物活性的一类天然产物。大部分内源真菌菌株存在难培养、致病性或产率低等问题,从根本上限制了真菌芳香聚酮化合物的开发和应用。随着合成生物学和代谢工程的发展,很多具有生物活性的聚酮产物实现了在工业微生物(如酿酒酵母、构巢曲霉等)中的异源生产,相关研究逐渐成为热点。从合成途径解析与挖掘、底盘细胞的构建与改造等方面综述了近年来真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展,为未来真菌芳香聚酮化合物人工代谢途径的高效构建和实现工业化生产奠定基础。     

高速逆流色谱法分离灵芝中的灵芝烯酸B

本实验建立一种快速从灵芝子实体中制备灵芝烯酸B的方法。以沪农灵芝1号子实体乙醇提取物为原料,经过D101大孔树脂粗分,用60%乙醇洗脱后,采用高速逆流色谱对获得的灵芝酸性三萜进行分离制备。确定最佳溶剂体系为正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水（V/V/V/V,5:5:2:9）,上相作为固定相,下相作为流动相,单因素法和正交实验设计确定高速逆流色谱法分离灵芝烯酸B的最佳工艺为：流速2.0mL/min,转速900r/min,一次上样量为500mg时,制备得到灵芝烯酸B化合物得率为(9.07±0.16)%,纯度为(85.04±3.45)%。用质谱、核磁对得到的灵芝烯酸B进行了结构鉴定。此法操作简单高效,为大量制备灵芝烯酸B提供了参考。     

栽培条件对灵芝子实体的三萜组成及其活性的影响

以不同灵芝品种、不同栽培基质、不同管理方式、不同生长时期获得的灵芝子实体为原料,用95%乙醇超声提取,对提取物进行了含量测定、三萜组成分析和体外抗肿瘤实验。结果表明,不同子实体醇提物中三萜和甾醇类物质的含量在4.60-6.20mg/g之间;高效液相分析发现10种三萜化合物的种类和含量在样品间存在明显差异。所有灵芝子实体醇提物对肿瘤细胞L1210的增殖均有一定的抑制作用,开伞期的灵芝子实体醇提物抑制肿瘤增殖的活性优于其他生长时期。     

三株亚肉座菌乙酸乙酯提取物生物活性及GC-MS分析

采用乙酸乙酯提取3株亚肉座菌菌丝体,测试虫生真菌乙酸乙酯提取物（EAE）的抗肿瘤、抗菌和抗氧化活性,并借助GC-MS方法分析各提取物中的化学成分。结果发现2株亚肉座菌的菌丝体EAE对HepG2细胞的抑制活性较强,IC₅₀均小于9μmol/L;抗菌结果表明2株真菌的提取物具有抑制细菌生长的作用;1株供试菌的EAE表现出较强的DPPH自由基清除活性（清除率可达85%）。GC-MS分析表明从亚肉座菌JXJG201717、JXJG201720和ARSEF7697的EAE中分别鉴定出21、35和39种成分,主要成分为酯类、醇类和酸类;盘状亚肉座菌JXJG201720与ARSEF7697有相同化合物13个,与暹罗亚肉座菌JXJG201717存在7个相同化合物。本研究表明虫生亚肉座菌具有产生丰富活性成分的能力,彰显出多种利用价值。     

福廷瓶头霉与马尾松的共生特征

深色有隔内生真菌（dark septate endophyte,DSE）广泛定殖于植物根系,对促进植物生长、提高植物抗逆能力具重要作用。本研究从马尾松Pinus massoniana根系分离到一株DSE,于无菌条件下研究了此菌与马尾松的共生特征,研究结果表明：基于形态学和分子生物学分析,此菌被鉴定为福廷瓶头霉Phialocephala fortinii,在PDA培养基25℃培养条件下,此菌不产孢,菌丝深色、具隔,最适培养基为PDA。此菌与马尾松根系共生体的形成过程可划分为3个时期,即侵入前期：接种后2d,新生菌丝向马尾松根系定向生长并开始接触根系,但未侵入根系内部;侵入期：接种后4d,菌丝与马尾松根系接触侵入根内并在根系皮层细胞间扩展延伸;形成期：接种后6d,菌丝继续在马尾松根系内扩展并形成富含脂类物质的微菌核。接种福廷瓶头霉显著增加了马尾松生物量的积累（P<0.05）,并影响了其根系发育。接种后,马尾松主根生长受限,侧根生长显著提高（P<0.05）,侧根长度较未接种处理增加了112.87%。被侵染根系的根毛数量减少,并由大量根外菌丝包裹。以上结果对进一步揭示DSE与宿主的共生机理有一定指导意义。     

东北红松纯林菌根外生菌根真菌群落与环境因子的相关性

外生菌根是木本植物根系与真菌形成的共生结构,外生菌根真菌在红松等外生菌根树种的定植与森林生态系统的保持方面起到至关重要的作用。明确菌根系统内外生菌根真菌群落组成是揭示菌根共生机制的前提条件。本研究利用Illumina Hiseq测序平台对生长季内红松纯林内根围土壤及菌根样品ITS2区进行高通量测序,分析其外生菌根真菌群落结构随季节的变化规律,同时通过统计学的方法分析了红松根系微生态中外生菌根真菌群落结构组成变化与其他生物因素、非生物因素的相关性。结果如下：（1）从6月份到10月份,5个月的菌根样品测序共得到741个真菌OTUs,利用FUNGuild数据库分析,其中85个OTUs归类为外生菌根真菌,优势属（相对丰度>5）为蜡壳菌属Sebacina、乳牛肝菌属Suillus、Meliniomyces、红菇属Russula、棉革菌属Tomentella、须腹菌属Rhizopogon和缘腺革菌属Amphinema。6月份菌根中外生菌根真菌的多样性最大,显著高于其他月份。（2）红松林外生菌根真菌群落组成受到土壤pH、有效磷含量、有效钾含量和土壤有效氮含量的影响,它们与外生菌根真菌优势属相对丰度呈现正相关或负相关。（3）根围土壤内真菌是影响红松根系外生菌根真菌相对丰度的另一重要因素,其中,包括普可尼亚属Pochonia、产丝齿菌属Hyphodontia、镰刀菌属Fusarium、Collembolispora、枝穗霉属Clonostachys、Apodus、鹅膏属Amanita在内的土壤真菌与根内外生菌根真菌的相对丰度呈线性关系。同时,超过85%的根内外生菌根真菌与同一取样地的土壤共有,可以认为侵染和扩散是红松根内外生菌根真菌群落形成的主要方式,同时兼有植物根系的选择,因为根内并不包括所有土壤中存在的外生菌根真菌,其机制需要进一步人工模拟试验验证。     

一株特殊生境荒漠药用植物沙蓬内生真菌Rhinocladiella similis中苯甲酸大环内酯化合物

从一株特殊生境荒漠药用植物沙蓬的内生真菌Rhinocladiella similis中分离得到4个苯甲酸大环内酯化合物,包括2个新化合物rhinoclactones E（2）和F（1）、2个已知化合物8,9-dihyrogreensporone D（3）和8,9-dihydrogreensporone A（4）。基于高分辨质谱与核磁共振谱数据以及相关文献比对,确定了新化合物与已知化合物的结构。化合物1和2是一对立体异构体,在大环内酯环中并有一个呋喃环,这种环系统在自然界比较稀少。化合物1-4对3株肿瘤细胞株和植物病原真菌没有抑制活性。本结果进一步丰富了该真菌的化学成分研究,暗示特殊生境荒漠植物内生真菌具有产生结构新颖的次级代谢产物的潜力,是发现新活性天然产物的一个新的重要宝库;此外,根据化合物的结构特征与生物活性结果,本文还探讨了这些化合物潜在的生态学功能。     

中国华南地区多孔菌多样性研究

2002至2019年对广东、广西和海南主要森林生态系统的72个保护区、森林公园、植物园、公园和林场等的多孔菌进行了采集和调查,共采集标本2 095号,经对这些材料全面和系统的研究,发现多孔菌500种,按照最新的系统学研究分属于8个目、20个科、145个属,其中多孔菌科和锈革孔菌科分别有173种和124种,约占总数的60%,是最重要的多孔菌类群。此外,其中有10个新属和132个新种是作者等人根据华南地区模式标本发现描述的。本文对华南地区多孔菌多样性进行了系统归纳,按最新的分类系统以属名顺序给出了名录,根据采集材料提供了每种的生长基质,并对所有种类的生长基质习性进行了统计。其中,294、138、112、97、78、77和29种分别生长在倒木、落枝、朽木、死树、活立木、树桩、掉落小枝和地上,故倒木是多孔菌最重要的生长基质。     

大兴安岭泥炭地不同菌根类型木本植物叶片凋落物分解及其温度敏感性差异

以我国大兴安岭多年冻土区泥炭地常见的3种外生菌根木本植物(细叶沼柳Salix rosmarinifolia、白桦Betula platyphylla和柴桦B.fruticosa)和4种欧石楠菌根木本植物(笃斯越桔Vaccinium uliginosum、狭叶杜香Ledum palustre、甸杜Chamaedaphne calyculata和小叶杜鹃Rhododendron parrifolum)为研究对象,通过315天培养试验测定10和20℃叶片凋落物分解过程中的碳(C)累积矿化量和重量损失,并分析其温度敏感性。结果表明:外生菌根植物叶片凋落物的C矿化量和重量损失在10和20℃均高于欧石楠菌根植物;外生菌根植物凋落物分解过程中C矿化量的温度敏感性系数高于欧石楠菌根植物,但重量损失的温度敏感性系数低于欧石楠菌根植物;在每一培养温度下,C矿化量和重量损失均与凋落物全氮(N)和全磷(P)浓度呈正相关,与C/N和C/P呈负相关;尽管C矿化量的温度敏感性系数与凋落物初始化学组成无显著相关性,但重量损失的温度敏感性系数与凋落物全N和全P浓度呈负相关,与C/N和C/P呈正相关。本研究结果为认识和预测气候变暖及其引起的物种组成变化对北方泥炭地植物凋落物分解的影响提供理论依据。     

物种分布模型在大型真菌红色名录评估及保护中的应用: 以冬虫夏草为例

我国大型真菌资源丰富, 由于受气候变化和人类活动等的影响, 近年来很多物种受到不同程度的威胁, 亟待保护。红色名录评估是物种保护的第一步, 为有效保护我国大型真菌多样性, 2016年生态环境部和中国科学院联合启动中国大型真菌红色名录评估项目。合理的评估依赖于完善的物种地理分布、种群数量规模及其动态变化信息。大型真菌评估信息较少, 需要引入新的方法解决评估信息不足的问题。冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)是一种重要的食药用菌, 具有较高的经济价值, 受到全世界的广泛关注, 评估信息相对充足, 此次被评为易危物种。利用物种分布模型对冬虫夏草未来分布区变化的预测在评估过程中发挥了重要作用。为了将物种分布模型分析方法引入大型真菌的受威胁等级评估, 本文以此前我们利用物种分布模型预测冬虫夏草的潜在分布区及其对气候变化响应的研究为例, 介绍了应用物种分布模型预测大型真菌的潜在分布区、未来气候变化情景下分布区变化趋势的方法和流程, 以及在应用中可能存在的问题和解决方案。通过本文的分析, 我们认为物种分布模型在大型真菌的红色名录评估和保护中具有重要的应用潜力, 值得推广应用。