黄山大型真菌的物种多样性

安徽黄山属于黄山-怀玉山生物多样性保护优先区域,孕育了极为丰富的生物资源。为了解该区的大型真菌物种多样性,2018-2020年对该区的大型真菌展开了野外调查和标本采集,通过分子生物学方法及子实体形态特征检索比较对获得的标本进行鉴定,并对该区的物种组成、属级地理区系成分、经济真菌和特有成分等进行了统计分析。该地区共发现大型真菌421种,隶属于9纲19目72科200属,其中包含食用菌68种,药用菌31种,毒菌39种,特有种66种。优势科有牛肝菌科Boletaceae、鹅膏科Amanitaceae、红菇科Russulaceae、多孔菌科Polyporaceae、蘑菇科Agaricaceae、小皮伞科Marasmiaceae、光茸菌科Omphalotaceae、球盖菇科Strophariaceae、粉褶菌科Entolomataceae和口蘑科Tricholomataceae 10科,优势属为鹅膏属Amanita、乳菇属Lactarius、蘑菇属Agaricus、金牛肝菌属Aureoboletus、红菇属Russula、粉褶菌属Entoloma、小皮伞属Marasmius、小菇属Mycena、裸脚伞属Gymnopus、粉孢牛肝菌属Tylopilus、栓孔菌属Trametes、丝膜菌属Cortinarius、灵芝属Ganoderma和多汁乳菇属Lactifluus 14属。对黄山大型真菌属级地理成分分析发现该区大型真菌的区系地理成分可分为9类,主要以世界广布成分为主(66.5%),其次是北温带成分(15.5%)和泛热带成分(10.5%)。本研究表明黄山的大型真菌具有丰富的物种多样性,其中食用菌资源较为丰富,主要为世界广布成分,同时也具有较高的特异性。     

Visual BASIC编程在核酸序列分析中的应用研究初探

利用可视化的编程语言VisualBASIC编写了一个简易实用的核酸序列分析程序 ,能够自动实现对已知核酸序列的分子质量、Tm值、碱基组成的测定、各种核酸序列的转换和氨基酸序列的推导。同时也详细描述了核酸序列自动分析各功能实现的VisualBASIC语言编程过程。     

基于公共数据库信息对中国野生香菇种质资源地理分布的再分析

本文基于野生香菇资源的文献以及公共数据库中的序列信息,调查了香菇在我国以及世界范围内的地理分布,同时利用ITS序列进行了遗传多样性分析。结果显示香菇在我国的21个省市有分布,其中对云南、四川和湖北等省香菇资源的研究最为密集。不同菌株的聚类与地域来源有一定的相关性,进一步通过多样性分析显示我国野生香菇的多样性中心分布于西北和西南地区。本文有助于指导我们进行香菇野生资源的调查,进一步挖掘香菇种质资源的多样性。     

草菇基因组中11个漆酶同源基因的生物信息学分析及铜离子对其表达的影响

通过分析草菇基因组中11个漆酶同源基因所编码的蛋白的性质、转录调控元件和测定铜离子存在条件下的草菇漆酶活性及11个漆酶基因的转录水平,揭示了草菇漆酶基因的各自特性、差异以及基因功能与进化机制。分析表明,这11个漆酶同源基因编码的蛋白具有508–562aa个氨基酸,分子量和理论等电点分别为56.25–60.75kDa和4.51–6.18（未经翻译后修饰）,且都具有真菌漆酶铜离子结合区域的特征序列、4个能够结合催化底物的环形结构以及信号肽序列,都属于分泌性的胞外蛋白,但其底物结合位点数目、loop序列的一致性、跨膜区域数目和位置以及信号肽位置等存在较大差异。草菇11个漆酶起始密码子上游2 000bp的序列中含有真核生物的基本转录调控元件（TATA-box,CAAT-box及GC-box）和多个潜在的调控元件（MRE、XRE、STRE、HSE、ARE、TRE、NIT元件等）,但每个基因所含调控元件数目及种类各有不同。在液体培养条件下,铜离子能够诱导除vv-lac2、vv-lac3和vv-lac7之外的其余8个草菇漆酶基因的表达,且适宜浓度的铜离子有助于草菇漆酶活性的增加。     

香菇B交配型位点的分子遗传学结构研究I.信息素受体和信息素前体编码基因的克隆和序列分析

本研究结合简并PCR和染色体步行两种方法研究了香菇135菌株的交配型B位点的分子遗传学结构。从135菌株的原生质体单核体1号菌株中获得了1个信息素受体编码基因LErcb1-B1和1个信息素前体编码基因LEphb1-B1。经序列比对分析,香菇的信息素受体LErcb1-B1序列与灰盖鬼伞和裂褶菌的信息素受体之间具有同源性,经SOSUI软件分析该序列具有7次跨膜结构特征。信息素前体LEphb1-B1具有CaaX基序特征。     

木屑马铃薯培养基促进香菇单核体菌丝体生长的表达谱分析

香菇单核体菌株在传统PDA培养基上生长时具有生长缓慢、容易老化等问题,本研究以 1株香菇双核体Y0040以及相对应的2株单核体(Y0040-1和Y0040-3)为研究材料,通过添加不同比例木屑粉的PDA培养基筛选适合香菇单核体生长的配比,结果表明添加木屑能够显著促进单核体菌丝的生长,最适添加比例为2%。将Y0040-1和Y0040-3在PDA和2%木屑PDA上培养后进行转录组表达谱差异分析,结果显示Y0040-1和Y0040-3两个单核菌株在木屑-PDA培养基上生长有 1 066个共有的差异表达基因,进一步对其注释发现,这些差异基因在细胞结构合成以及碳水化合物代谢等途径上得到富集。同时1 066个共有的差异基因中有113个共上调,富集于氧化还原反应,267个共下调主要富集于蛋白质折叠和去折叠等途径。进一步对1 066个差异基因进行CAZYmes家族和木质纤维素酶分析,发现有36个家族基因差异表达,包括了4个多铜氧化酶、 6个β-葡萄糖苷酶和2个内β-1,4-葡聚糖酶,其中多铜氧化酶基因表达在木屑培养基上都显著上升。木质纤维素降解酶基于氧化还原反应等将木质素降解为菌丝体生长发育所必需的小分子单糖,可能是木屑PDA培养基促进菌丝生长的原因之一。     

草菇MAPKKK同源基因的克隆及序列分析

根据担子菌丝裂原活化蛋白质激酶激酶激酶(MAPKKK)蛋白的保守序列设计两对简并引物,通过巢式简并PCR方法获得草菇VV-MAPKKK基因中的保守片段,然后通过和草菇基因组信息比对,获得了VV-MAPKKK基因全长序列。VV-MAPKKK基因长度为4434bp,包含4个内含子,编码1405个氨基酸残基,推定的氨基酸序列与新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)、巴西芽生菌(Paracoccidioides brasiliensis)和异旋孢腔菌(Cochliobolus heterostrophus)的MAPKKK同源蛋白相似性分别为58%、57%和56%。对VV-MAPKKK蛋白的系统发生学分析的结果表明,VV-MAPKKK与担子菌中的Hog信号传导途径的MAPKKK同源蛋白聚在同一进化支上,这些数据都支持所获得的VV-MAPKKK为Hog-MAPKKK蛋白在草菇中的同源物的推定。     

斑玉蕈工厂化栽培中的致病微生物

斑玉蕈Hypsizygus marmoreus是我国重要的工厂化栽培食用菌之一,在栽培过程中发生污染将为生产企业带来经济损失。为对实际生产中的斑玉蕈病害进行溯源和防控,本研究采集了一家大型生产企业在3个不同省市产地发生污染的菌种或子实体样品,结合分子测序和形态特征观察对分离到的微生物进行鉴定,并通过平板对峙实验分析了菌株对斑玉蕈菌丝生长的影响。从样品中共分离得到了11株可疑致病微生物,包含10株细菌和1株真菌,分布于3个科7个属,优势科为肠杆菌科Enterobacteriaceae,优势属为芽胞菌属Bacillus,其中2株细菌可能分别为芽孢杆菌属和肠杆菌属Enterobacter新种。对峙实验显示7株细菌和1株真菌对相应宿主斑玉蕈菌株的菌丝生长有明显的抑制作用。结合生产过程,提出培养料的配制、灭菌和出菇管理阶段是斑玉蕈栽培中预防病害的3个关键控制点。在秋冬季气温较低时适当延长培养料的灭菌升温时间,在夏季菇房需要设备降温时加强对出菇过程中栽培环境尤其是水体的严格管理,有助于降低斑玉蕈工厂化栽培的病害发生率。     

香菇基因组中L-半胱氨酸亚砜裂解酶同源蛋白的生物信息学分析

L-半胱氨酸亚砜裂解酶（L-cysteine sulfoxide lyase,C-S lyase）是香菇中含硫风味物质生物合成途径的关键酶之一。本文基于6个不同香菇菌株的全基因组测序数据,挖掘了24个潜在的香菇L-半胱氨酸亚砜裂解酶（Lentinula edodes C-S lyase,Lecsl）同源基因,对其编码蛋白的生理生化特性、信号肽、跨膜结构域、转录活性、分子进化、保守基序和蛋白三级结构等方面进行了分析。结果发现,这24个香菇Lecsl同源蛋白含有相同的蛋白结构域（IPR015424和IPR000192）,都属于L-半胱氨酸脱巯基酶家族（PTHR43092:SF2）,都不含信号肽和跨膜结构,但它们的蛋白稳定性有所不同。对24个Lecsl同源蛋白进行聚类分析发现,其中的11个组成了新的进化分支,这一分支的Lecsl同源蛋白在香菇的菌丝体或子实体中有转录活性,且含有蒜酶和L-半胱氨酸脱硫酶的保守基序19,推测这一分支的Lecsl同源蛋白在香菇中具有催化产生含硫风味物质和内源性甲醛的活性。进一步分析发现,这一分支又分为两个亚支,其中一支包含已发现的Lecsl/LE01_CSL1,并且在香菇的菌丝体和子实体阶段都有转录活性;另一个亚支上的C-S lyase同源蛋白仅在菌丝体中有转录活性,推测这两个亚支的L-半胱氨酸亚砜裂解酶分别在香菇生长发育的不同阶段发挥催化作用。通过三维结构的解析,阐明了Lecsl中保守基序19亦是使蒜酶产生催化活性的关键结构域,并且利用分子动力学模拟的方法,预测保守基序19中的Asn3、Gln5和Ser6是香菇C-S lyase产生催化活性的关键氨基酸残基。     

基于CRISPR/Cas9的蛹虫草无抗性标记转化技术的构建

传统的真菌遗传改造方法需要抗性标记,但目前可使用的抗性标记基因非常有限,导致蛹虫草遗传改造面临着抗性基因数量不足的问题,且尚未能实现多个目的基因的连续敲入或敲除,因此在蛹虫草中建立高效的无抗性标记转化技术显得尤为重要。本研究利用CRISPR/Cas9技术对蛹虫草的Cmura5基因进行编辑,通过内源5S-1、5S-2和U6启动子对gRNA进行转录,结果表明使用U6启动子对Cmura5基因的编辑效率达到了100%。在尿嘧啶缺陷型菌株Cmura5^-中,回补野生型Cmura5基因可实现正向选择,即野生型菌株可以在基础培养基上生长。利用设计的同源臂对Cmura5基因进行回收,可以实现反向选择,即野生型在含有5-氟乳清酸培养基中生长受到抑制。以尿嘧啶缺陷型Cmura5^-为出发菌株,利用无抗性标记转化技术,导入一个重组质粒效率为75%;连续导入2个重组质粒效率为80%;连续导入3个重组质粒效率为100%;连续导入4个重组质粒效率为50%,平均转化效率为75.7%,每一轮的标记回收率均在100%,实现了4个外源基因在蛹虫草中同时表达。