基因组SNP揭示少根根霉种群结构

少根根霉在自然界分布广泛,是重要的食品发酵菌,又是著名的机会致病菌,在形态和生化上多样性丰富,包括原变种、德氏变种和东京变种等3个分类学变种,原型、德氏型、东京型和鲁氏型等4个形态型,以及乳酸组和富马苹果酸组等2个生化组。DNA分子多样性更为丰富。但这些多样性之间缺乏系统的关联研究。本研究选择能代表以上多样性的67个菌株,通过全基因组重测序提取ITS、IGS rDNA和SNP多态性位点进行分子系统发育和群体结构分析,结果将少根根霉分为4个主要的系统发育分支,分支1和2是姐妹群关系,共同构成德氏变种,另外两个分支分别对应东京变种和原变种。鲁氏形态型多系,源自原变种和德氏变种。群体结构分析表明在少根根霉物种内,德氏变种首先分歧出来,然后东京变种和原变种发生分化,最后3个变种分化出各自的亚群;这些亚群表明少根根霉物种正沿着8个相互杂交的分子群体进行演化。本研究首次利用基因组范围的信息支持所有的生态群、分类学变种、形态型、生化组和系统发育分支仍然属于同一个物种,物种分化尚未完成,同时实现了对少根根霉多个DNA分子群体的解析并推导出其演化规律。     

少根根霉多样化的生长动力学模型

【背景】少根根霉物种内菌株间生理生化指标存在差异,相应的遗传背景不明,不利于少根根霉生产发酵的进一步应用。【目的】探究不同少根根霉菌株温度-生长动力学模型间的差异,为其群体遗传研究奠定基础,为生产菌株的筛选提供依据。【方法】选取来自欧亚各地的纯种少根根霉为实验材料,通过形态学鉴定,以及ITS和IGSrDNA分子系统发育重建进行分子鉴定,采用培养基平板培养直接测量法进行温度-生长动力学分析。【结果】少根根霉温度-生长动力学模型呈现丰富的多样性,与各形态和分子系统发育变种基本不具有相关性。菌株间温度-生长速度曲线具有显著性差异。少根根霉生长抑制低温范围、最适生长温度范围、生长抑制高温范围和致死高温范围分别为4-9、30-37、40-49和40-52°C。菌株XY00454和XY00469具有良好的高温适应性和较快的生长速度,有开发成为工业发酵菌的潜力。【结论】少根根霉物种仍然处于剧烈的演化之中,种内形态、分子和生理分化较为活跃,但尚未形成任何独立的种群。根据温度适应性的数据可以筛选出发酵生产潜力菌株。     

少根根霉产孢能力、变种与发酵产物的相关性

【目的】探究少根根霉不同生态环境、不同地理位置、不同产孢能力和不同分类学变种的发酵产物多样性及相关性,为工业生产提供指导。【方法】代表性的68株少根根霉菌株于糯米培养基中进行液态发酵,利用高效液相色谱法测定各种发酵产物浓度,计算发酵产物间的Pearson相关系数,通过多因素方差分析和主成分分析解析各类菌株与发酵特性的相关性。【结果】总计检测到7种发酵产物,按照产量均值百分比从高到低分别是葡萄糖(70.96%)、乙醇(17.87%)、乳酸(6.63%)、麦芽糖(1.80%)、苹果酸(1.46%)、富马酸(0.92%)和甘油(0.36%)。麦芽糖独立代谢,其余6种产物分为2组,组间负相关：第一组为葡萄糖、乳酸和甘油,组内正相关;第二组为乙醇、苹果酸和富马酸,组内正相关。发酵特性与生态环境、地理位置的相关性较低,但与产孢能力、分类学变种高度相关。SM无孢菌株的发酵能力显著强于SM产孢菌株,尤其是菌株XY01957的葡萄糖产量高达138.30g/L,具有出色的生产潜力。原变种和东京变种的富马酸、苹果酸产量较低,而乳酸和甘油产量较高;德氏变种与前两个变种区分明显,富马酸、苹果酸产量较高,而乳酸和...