不同扩增引物对高通量测序分析盐角草内生真菌多样性的影响

【背景】高通量测序分析作为深入了解环境微生物群落组成的重要方法,已成为植物内生真菌多样性研究的有效手段,然而由于引物的扩增差异,采用不同引物可对实验结果分析造成影响。同时,盐角草作为世界上最耐盐的植物之一,存在着多种功能性的内生真菌,而较为全面介绍其内生真菌组成和多样性的报道鲜见。【目的】为了揭示盐角草内生真菌的多样性,解析不同扩增引物对内生菌多样性分析的影响。【方法】分别采用真菌高通量测序常用引物对ITS1-5F、ITS1-1F、ITS2对采自乌鲁木齐达坂城盐湖的盐角草内生真菌进行扩增,开展其内生真菌OTU的分析。【结果】通过不同引物对扩增并测序共获得102个盐角草内生真菌OTU,涉及真菌界8个门和未分类菌群,其中子囊菌门(Ascomycota)占绝对优势,其次为担子菌门(Basidiomycota);在属层次上,盐角草内生真菌共涉及64个属及20个未分类属,其中Alternaria、Cladosporium、Podospora等3个属为盐角草内生真菌优势菌群。对不同引物对扩增测序结果分析表明,不同引物对扩增对分析内生真菌OTU数量和种类具有明显的影响,在全部所得的102个OTU中,...     

基于Illumina MiSeq测序技术对冰川棘豆(Oxytropis glacialis)不同组织内生菌多样性的研究

植物内生菌（Endophyte）在宿主植物组织中的分布规律是内生菌对外界适应的重要机制。基于Illumina MiSeq测序技术,对适应青藏高原极端环境的主要疯草植物-冰川棘豆叶和根组织中的内生菌16S rRNA、ITS rDNA进行高通量测序和生物信息学分析,通过明晰内生菌在冰川棘豆组织中的菌群结构、功能以及环境之间的关系,探讨了组织间内生菌的分布特征对冰川棘豆适应极端环境的可能影响。分析结果表明,冰川棘豆组织间共有菌属丰度占菌属总丰度90%以上,不同组织间形成了保守性内生细菌和特异性内生真菌共存的群落结构特点,植物组织结构和环境的影响可能为推动内生菌选择合适的组织生态位定植提供动力,其中土壤含水量显著影响内生细菌（R²=0.241,P=0.024）和内生真菌（R²=0.223,P=0.031）的组间Beta多样性,土壤pH值显著影响内生真菌（R²=0.571,P < 0.001）Alpha多样性丰富度指数,而环境因素对组织间存在显著差异的内生菌功能和营养型解释并不显著。综合认为,保守性与差异性的内生菌菌群结构和功能为植物不同组织适应极端环境提供帮助,这有利于冰川棘豆的生存与扩散。     

高通量测序分析甘肃高寒草原瑞香狼毒根内生菌群落结构特征研究

【背景】瑞香狼毒是我国天然草地退化的标志性植物之一,在入侵的过程中其根内微生物发挥着重要的作用,探究瑞香狼毒根内微生物群落对有益微生物资源的利用及生物防控瑞香狼毒具有重要意义。【目的】探究甘肃省祁连山东麓不同高寒草原毒性杂草瑞香狼毒根部内生真菌和细菌的组成、多样性等群落结构特征。【方法】通过Illumina MiSeq高通量测序技术对甘肃祁连山东麓不同高寒草原的瑞香狼毒根部内生菌组成及多样性进行分析。【结果】不同高寒草原瑞香狼毒根内子囊菌门(Ascomycota)在真菌中占优势地位;蓝细菌(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)在根内生细菌中属于优势类群。G4样点的真菌和细菌OTU(OperationalTaxonomic Unit)数量和Shannon多样性指数均高于其他4个采样点。主坐标分析(Principal Coordinate Analysis,PCoA)表明,不同高寒草原瑞香狼毒根内生菌群落之间存在一定的差异。One-Way ANOVA分析结合Pearson相关性分析显示,不同样地瑞香狼毒真菌群落结构在属水平上相关性较小,而细菌在属水平存在一定的相关性。【结论】本研究为进一步开发利用瑞香狼毒内生真菌和细菌资源、阐明瑞香狼毒内生菌群的群落结构和生态功能提供理论参考。     

库拉索芦荟内生真菌菌群的多样性研究

【目的】了解不同生境下库拉索芦荟内生真菌的菌群组成及其动态变化规律。【方法】分别于春、秋两季对云南、四川、广东以及陕西四地的多年生库拉索芦荟采样,进行内生真菌的分离、鉴定及多样性分析。【结果】所得1 442株内生真菌可归于29个属,其中未发现有性世代及不产孢的占96.88%,子囊菌占0.83%,担子菌占0.07%,接合菌占2.22%。内生菌群以链格孢属Alternaria(35.63%)、镰刀菌属Fusarium(12.69%)及拟茎点霉属Phomopsis(11.65%)为优势种群。【结论】云南与四川的样本菌群组成相似性最高(Cs=0.88),广东与云南的差异性最大(Cs=0.73)。在根部,以链格孢属Alternaria、镰刀菌属Fusarium及丝核菌Rhizoctonia属为优势种群;叶中则以链格孢属Alternaria、拟茎点霉属Phomopsis及茎点霉属Phoma为优势种群。此外,不同季节间内生真菌的组成也存在一定差异,春季以丝孢纲类居多(IF=31.42%),秋季则以腔孢纲类居多(IF=31.01%)。     

培菌白蚁菌圃和粪便微生物多样性分析

【背景】培菌白蚁是属于白蚁科的一类与鸡枞菌属真菌共生的高等白蚁,其与体内肠道微生物和体外菌圃微生物形成三维共生体系。【目的】分析培菌白蚁菌圃和粪便的微生物多样性,并与肠道微生物进行比较。【方法】通过Illumina MiSeq高通量测序方法对培菌白蚁菌圃和粪便样品进行细菌16S rRNA基因和真菌ITS测序分析。【结果】高通量测序获得培菌白蚁菌圃和粪便样品细菌和真菌的有效序列和OTU数目。5个样品细菌OTU数目在90-199之间,而真菌OTU在10-58之间,细菌的种类多样性明显大于真菌。不论是细菌还是真菌,粪便样品的OTU数目多于菌圃样品。经物种分类分析,菌圃样品主要优势细菌是变形菌门(Proteobacteria),其相对含量超过82.4%;其次是拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes);粪便样品中优势细菌为拟杆菌门,其次是变形菌门,粪便优势菌属为别样杆菌属和营发酵单胞菌属,这与培菌白蚁肠道菌多样性组成一致。培菌白蚁菌圃和粪便样品共生真菌主要为担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)。菌圃优势真菌为鸡枞菌属(Termi...     

嗜碱假单胞菌Ej2浸种对盐胁迫下水稻根系内生菌群落结构的影响

【目的】为明确假单胞菌(Pseudomonas)浸种对盐胁迫下水稻根系内生菌群落多样性及结构的影响。【方法】提取宁粳61号根系内生细菌和内生真菌的总DNA后,利用高通量测序技术检测了水稻幼苗根系内生细菌的V5–V7高变区16S rRNA基因和内生真菌的ITS1–ITS2区ITS基因序列,分析了假单胞菌浸种处理对盐胁迫下水稻根系内生菌的微生态调控作用。【结果】结果表明,嗜碱假单胞菌(P. alcaliphila) Ej2浸种处理可以显著提高盐胁迫下水稻幼苗根系内生细菌和内生真菌群落的多样性、丰富度和均匀度,增加了内生菌门、纲、目、科、属和分类单元OTU(operational taxonomic units)(序列数≥5)的数量;增加内生细菌中拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)的丰度,增加率分别达45.97%和9.55%,降低了厚壁菌门(Firmicutes)丰度,降低率为12.22%;显著降低内生真菌中子囊菌门(Ascomycota)的丰度,降低率为17.96%,显著增加被孢霉门(Mortierellomycota)和油壶菌门(Olpidi...     

冰川棘豆(Oxytropis glacialis)根系土壤细菌多样性特征

冰川棘豆是青藏高原高寒草原和荒漠草原主要伴生毒草之一,对青藏高原草地退化及畜牧业的发展产生严重影响。对4种不同生态环境中冰川棘豆根系土壤细菌的16S rRNA进行高通量测序及生物信息学分析,结合土壤的理化性质,分析了不同生态环境下冰川棘豆根系土壤细菌群落多样性及其与土壤理化因子的关系,探讨了根系土壤细菌对冰川棘豆在高寒生态系统中形成优势种可能的影响。结果表明,在不同生态环境下冰川棘豆根系土壤细菌多样性丰富,且受土壤pH和有机物影响最大,同时,能够保持稳定的核心菌群网络,对冰川棘豆在高寒生态系统中形成优势种具有促进作用。     

灯盏花内生真菌多样性、群落结构及生态功能预测

【背景】灯盏花(Erigeron breviscapus)是国内知名的传统中药材,但关于灯盏花内生真菌多样性、群落结构和生态功能研究报道比较缺乏。【目的】探究灯盏花不同药用部位内生真菌多样性、群落结构组成及生态功能。【方法】采用ITS序列的高通量测序技术对比研究云南道地药材灯盏花根、茎、叶和花的内生菌群落结构及生物多样性差异,并利用FUNGuild数据库预测真菌群落生态功能。【结果】12个样品共获得540个操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU),分属于5个门22个纲55个目114个科188个属。4个不同药用部位共有的OTU数目仅占14.45%,以根部独有OTU最多。各组织均以子囊菌门和担子菌门为优势菌门;其中,根部以子囊菌门为主,花部位以担子菌门为主。亚隔孢壳属(Didymella)为灯盏花植物的核心属,在各组织中均有分布;其余优势属尚有线黑粉菌属(Filobasidium)、Cystofilobasidium、织球壳属(Plectosphaerella),灯盏花4个组织中优势属和特有属分布各不相同。α多样性分析表明,根部内生真菌丰度显著高于其他组织,但多样性方面组织差异不明显。PCoA结果表明,根部菌落结构相对独立,而叶与茎中菌落结构较为相似。利用FUNGuild数据库分析发现,腐生真菌在各组织中占比较高,并含有大量未知功能菌群。【结论】灯盏花不同药用部位内生真菌群落组成存在明显差异,具有组织偏好。以上研究完善了灯盏花内生真菌资源的生物信息,为灯盏花内生真菌资源的开发利用提供了理论依据。     

柑橘黄龙病寄主长春花内生细菌的分离及功能鉴定

【目的】感柑橘黄龙病长春花植株与健康长春花植株不同部位内生细菌菌群结构及功能对柑橘黄龙病菌与长春花内生细菌的相关性研究提供理论基础。【方法】利用兼性厌氧可培养技术以及植物内生菌功能特性分析相结合的方法。【结果】分别从感病和健康长春花叶、茎、根的组织中分离获得67株内生细菌,与GenBank中29种细菌的相似性达到97%-100%。其中短小杆菌属(Curtobacterium sp.)、欧文氏菌属(Erwinia sp.)、蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)为感病长春花内生细菌的优势菌群,鞘胺醇单胞菌属(Brevundimonas sp.)、芽胞杆菌属(Bacillus sp.)为健康长春花内生细菌的优势菌群;马胃葡萄球菌(Staphylococcus equorum)为两者的共同优势菌群。29种内生细菌进行功能分析,其中6株内生细菌至少具有4种功能特性,分属于马胃葡萄球菌、苏云金芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小杆菌属、摩氏摩根菌(Morganella morganii)及溶杆菌属(Lysobacter sp.)5个属。【结论】感病与健康长春花植株中均含有丰富的内生细菌且差异较大,黄龙病菌的存在改变了长春花原有内生细菌的菌群结构。通过分析菌群的差异,有望找到与柑橘黄龙病菌生长相关的菌种。     

真菌中苦马豆素生物合成途径的研究进展

苦马豆素(swainsonine, SW)是有毒的吲哚里西啶类次生代谢产物,它可抑制α-甘露糖苷酶活性,使动物中毒,还具有抗肿瘤和免疫调节作用,成为关注热点。文章综述了豆类丝核菌、金龟子绿僵菌、疯草内生真菌和稻瘟病菌四类真菌中苦马豆素的生物合成途径及所涉及的调控酶的研究进展,旨在为揭示真菌合成苦马豆素途径中的未知细节提供参考,对于疯草的综合治理及苦马豆素的应用有积极意义。     

再接种内生真菌对葡萄叶内生真菌群落结构的影响

【目的】探讨回接内生真菌对葡萄叶内生真菌群落结构的影响。【方法】将葡萄叶中分离到的8株内生真菌回接到健康生长的玫瑰蜜葡萄叶片上,同时设置管理上喷施农药与未喷施农药两组处理,3个月后分析不同真菌菌剂处理后葡萄叶片内生真菌的分离率、优势度和多样性指数。【结果】5种菌剂的处理(Xylaria sp.、Nigrospora sp.、Alternaria sp.1、Alternaria sp.2和Colletotrichum sp.)在处理后的叶片中分离到了较多数量的接种菌。不同菌剂处理后葡萄叶片菌群结构差异显著。【结论】与对照处理的葡萄相比,菌剂的处理增加了叶内生真菌的分离率,但显著降低了内生真菌的多样性指数;发现喷施农药组叶片内生真菌的分离率较低,但多样性相对较高。     

广义与狭义植物内生生物的定义及其研究进展

本文从比较植物内生生物的概念入手,提出了广义与狭义两种植物内生生物的定义;归纳了植物内生生物的物种多样性、分布、及其代谢特点;分析了植物内生生物与寄主植物的关系;探讨了部分植物内生生物潜在的价值和应用前景。     

Distinct Microbial Communities within the Endosphere and Rhizosphere of Populus deltoides Roots across Contrasting Soil Types

The root-rhizosphere interface of Populus is the nexus of a variety of associations between bacteria, fungi, and the host plant and an ideal model for studying interactions between plants and microorganisms. However, such studies have generally been confined to greenhouse and plantation systems. Here we analyze microbial communities from the root endophytic and rhizospheric habitats of Populus deltoides in mature natural trees from both upland and bottomland sites in central Tennessee. Community profiling utilized 454 pyrosequencing with separate primers targeting the V4 region for bacterial 16S rRNA and the D1/D2 region for fungal 28S rRNA genes. Rhizosphere bacteria were dominated by Acidobacteria (31%) and Alphaproteobacteria (30%), whereas most endophytes were from the Gammaproteobacteria (54%) as well as Alphaproteobacteria (23%). A single Pseudomonas-like operational taxonomic unit (OTU) accounted for 34% of endophytic bacterial sequences. Endophytic bacterial richness was also highly variable and 10-fold lower than in rhizosphere samples originating from the same roots. Fungal rhizosphere and endophyte samples had approximately equal amounts of the Pezizomycotina (40%), while the Agaricomycotina were more abundant in the rhizosphere (34%) than endosphere (17%). Both fungal and bacterial rhizosphere samples were highly clustered compared to the more variable endophyte samples in a UniFrac principal coordinates analysis, regardless of upland or bottomland site origin. Hierarchical clustering of OTU relative abundance patterns also showed that the most abundant bacterial and fungal OTUs tended to be dominant in either the endophyte or rhizosphere samples but not both. Together, these findings demonstrate that root endophytic communities are distinct assemblages rather than opportunistic subsets of the rhizosphere.     

宁夏枸杞内生细菌的多样性及其抑菌活性研究

【目的】对宁夏枸杞各药用部位内生细菌的分布特征、遗传多样性和抑菌活性进行分析。【方法】采用菌落计数和16S rRNA基因序列分析法研究枸杞内生细菌的分布特征、遗传多样性,采用琼脂扩散法测定其抑菌活性。【结果】从各药用组织器官中分离出内生细菌34株,隶属于7科11属,内生细菌的数量和群落组成存在明显的组织特异性,其数量表现为根皮>叶>花>果实,而多样性则表现为花>根皮>叶>果实。芽孢杆菌属为枸杞优势内生菌群,分布于所有组织中;抑菌实验结果表明有76.5%的内生菌对一种或多种病原菌的生长有抑制作用,芽孢杆菌属菌株R2、R7、L3和短波单胞菌属的R3拮抗番茄炭疽杆菌和玉米大斑病菌的能力较强,而多数菌株对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制能力较弱。【结论】枸杞可培养内生细菌遗传多样性丰富,对植物病原菌有较强的抑制活性。     

The plant endosphere world – bacterial life within plants

The plant endosphere is colonized by complex microbial communities and microorganisms, which colonize the plant interior at least part of their lifetime and are termed endophytes. Their functions range from mutualism to pathogenicity. All plant organs and tissues are generally colonized by bacterial endophytes and their diversity and composition depend on the plant, the plant organ and its physiological conditions, the plant growth stage as well as on the environment. Plant-associated microorganisms, and in particular endophytes, have lately received high attention, because of the increasing awareness of the importance of host-associated microbiota for the functioning and performance of their host. Some endophyte functions are known from mostly lab assays, genome prediction and few metagenome analyses; however, we have limited understanding on in planta activities, particularly considering the diversity of micro-environments and the dynamics of conditions. In our review, we present recent findings on endosphere environments, their physiological conditions and endophyte colonization. Furthermore, we discuss microbial functions, the interaction between endophytes and plants as well as methodological limitations of endophyte research. We also provide an outlook on needs of future research to improve our understanding on the role of microbiota colonizing the endosphere on plant traits and ecosystem functioning.     

植物内生菌定殖检测技术及其应用

自然环境中内生菌定殖于植物体内,对宿主植物产生多种有益效应,但是内生菌定殖情况难以检测,相关研究不够深入系统。目前在该领域使用较为广泛的检测技术包括：荧光标记、抗生素标记、荧光定量PCR和高通量测序等。内生菌通过孔隙伤口和降解细胞壁等方式侵染植物,通过种子垂直传递核心内生菌。对植物内生菌定殖的侵染方式、定殖方法和检测技术进行了归纳和整理,介绍了内生菌多种侵染和迁移途径,总结了目前内生菌定殖在生物防治、促进植物生长和污染修复等方面的功能,综述了多种检测方式在应用中的特点,以期为内生菌定殖植物的相关研究及其应用提供参考依据。     

We and herbivores eat endophytes

Health depends on the diet and a vegetal diet promotes health by providing fibres, vitamins and diverse metabolites. Remarkably, plants may also provide microbes. Fungi and bacteria that reside inside plant tissues (endophytes) seem better protected to survive digestion; thus, we investigated the reported evidence on the endophytic origin of some members of the gut microbiota in animals such as panda, koala, rabbits and tortoises and several herbivore insects. Data examined here showed that some members of the herbivore gut microbiota are common plant microbes, which derived to become stable microbiota in some cases. Endophytes may contribute to plant fibre or antimetabolite degradation and synthesis of metabolites with the plethora of enzymatic activities that they display; some may have practical applications, for example, Lactobacillus plantarum found in the intestinal tract, plants and in fermented food is used as a probiotic that may defend animals against bacterial and viral infections as other endophytic-enteric bacteria do. Clostridium that is an endophyte and a gut bacterium has remarkable capabilities to degrade cellulose by having cellulosomes that may be considered the most efficient nanomachines. Cellulose degradation is a challenge in animal digestion and for biofuel production. Other endophytic-enteric bacteria may have cellulases, pectinases, xylanases, tannases, proteases, nitrogenases and other enzymatic capabilities that may be attractive for biotechnological developments, indeed many endophytes are used to promote plant growth. Here, a cycle of endophytic-enteric-soil-endophytic microbes is proposed which has relevance for health and comprises the fate of animal faeces as natural microbial inoculants for plants that constitute bacterial sources for animal guts.     

广东和广西地区柑橘木虱内生细菌的分离鉴定及多样性分析

[目的] 基于广东和广西地区柑橘木虱内生细菌的分离培养及分子鉴定,明确柑橘木虱可培养内生细菌的多样性,为研究内生细菌与柑橘木虱互作、筛选潜在的共生控制候选细菌提供基础。[方法] 采用虫体捣碎和涂布平板法分离柑橘木虱内生细菌,在线BLAST分析菌株的16S rDNA序列,鉴定内生细菌的种属,并构建优势菌群的系统发育进化树和韦恩图。[结果] 共获得114株柑橘木虱内生细菌,归为细菌界的3个门的15个属,其中芽孢杆菌属59株为优势菌群,占分离细菌总数的51.75%;假单胞菌属14株,占分离细菌总数的12.28%;泛菌属10株,占分离细菌总数的8.77%;其他细菌占分离细菌总数的27.19%。[结论] 芽孢杆菌属细菌广泛分布在两广地区的柑橘木虱体内,值得作为潜在的候选细菌进行共生控制柑橘木虱的研究。     

云南大理烟区烟叶内生真菌多样性及分布特征

【目的】研究大理烟区烟叶内生真菌的多样性及分布特征。【方法】通过形态特征和ITS-rDNA序列分析对获得的菌株进行分类。【结果】从烟草叶片中共分离得到内生真菌1 568株,分别归于31个属,在属水平上的优势菌群为链格孢属(Alternaria)和镰孢属(Fusarium),分别占真菌总数的40.79%和18.73%。【结论】烟草内生真菌的数量、种类、多样性和分布分别在不同部位叶片间和不同地区间存在差异,在下部叶数量较多,而上部叶的种类较多,多样性更丰富。随着烟草的发育成熟,内生真菌数量、种类和多样性增加,在现蕾期和成熟期最大。