内生真菌间座壳属多样性、无柄盘菌代谢产物及炭角菌与植物互作研究

发布时间：2017-03-26 08:04

  本文关键词：内生真菌间座壳属多样性、无柄盘菌代谢产物及炭角菌与植物互作研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：内生真菌因其独特的生境、高度的多样性以及丰富的天然产物资源,吸引着各界研究人员的关注。间座壳属(Diaporthe)、无柄盘菌属(Pezicula)、炭角菌属(Xylaria)是常见的内生真菌类群,具有高度的生物多样性。本论文分别对间座壳属内生真菌的遗传多样性、无柄盘菌属内生真菌的抗菌活性代谢产物、纵纹炭角菌与植物的互作进行了研究,获得的创新成果如下： 1、间座壳属内生真菌的遗传多样性 对采集自中国浙江的28个植物样品进行内生真菌分离,获得116株间座壳属真菌。ITS rDNA比对获得64个单倍型,系统发育分析发现22个单倍型与已知菌株的亲缘关系较远。选取14个代表菌株进行tefl-α系统发育分析,发现这些菌株形成一个独立未知的分支。进一步以ITS rDNA、tefl-α、TUB和CAL进行多基因系统发育分析,发现其中8株菌株形成3个独立未知分支,代表3个疑似新种。其中,ZJWCF252菌株在人工培养条件下产生小型分生孢子器,纺锤形至棒状的α分生孢子以及少量的β孢子。 2、无柄盘菌属内生真菌的抗菌活性代谢产物 从分离自金钟花茎秆的16株内生真菌中,选取一株具抗菌活性的无柄盘菌属内生真菌ZJWCF069。经硅胶柱和葡聚糖凝胶层析分离,从发酵液中获得4个化合物。通过质谱与核磁共振波谱(NMR)分析,确定为蜂蜜曲菌素(1)、枝盘孢菌素(2)、丁二酸(3)和4-甲氧基-1(3H)-异苯并呋喃酮(4)。物质4是首次作为天然产物获得。对化合物1进行的活性分析显示,其与圆弧菌醛酸的抑菌活性相似。 3、炭角菌与植物的互作研究本文着重描述了植物共生菌纵纹炭角菌X. striata菌株RK1-1与水稻及烟草的特异互作模式,并从基因表达水平分析了相关机制。RK1-1能显著促进上述两种植物的营养生长,且对烟草的促生幅度明显大于水稻。RK1-1通过菌丝随机分支在水稻根部分生区和伸长区定殖,但在烟草根部尚未发现定殖。真菌发酵液对烟草无促生作用,表明X. striata与烟草的互作以化学信号交流为主。对RK1-1和水稻及烟草的表达谱测序结果显示,该内生真菌受植物信号分子的诱导,开启酶类基因的表达,并且凭借加强的酶活,突破水稻根部茉莉酸信号途径引发的防御反应,成功定殖于水稻根系组织；但面对烟草根系乙烯“屏障”时,该真菌便“束手无策”。RK1-1赋予烟草更显著的促生效应是因为其不仅能诱导赤霉素相关基因的表达,还能激发生长素和细胞分裂素相关基因的表达。氧化还原调控参与植物的生长发育以及免疫反应。互作双方的表达谱结果均呈现了数量众多的相关差异基因,此外根系活性氧(ROS)检测也证实了这一结论。基于上述实验结果,推断具有双重营养方式的纵纹炭角菌RK1-1为营独立生活真菌向植物共生菌进化的一个中间过渡型,在国际上尚未见报道,因此对研究真菌与植物的共进化及互作机制具有重要的创新意义。
【关键词】：内生真菌 遗传多样性 代谢产物分离 表型可塑性 生态学效应 表达谱分析
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S432.44
【目录】：

• 致谢6-8
• 摘要8-10
• Abstract10-14
• 第一章 文献综述14-38
• 1.1 内生真菌14-21
• 1.1.1 定义与特征14-16
• 1.1.2 生物多样性16-18
• 1.1.3 活性产物与应用前景18-21
• 1.2 内生真菌与植物的互作21-29
• 1.2.1 内生真菌的寄主选择性21-22
• 1.2.2 内生真菌侵染模式22-23
• 1.2.3 内生真菌对寄主植物的促生作用23-27
• 1.2.4 内生真菌诱导寄主抵抗生物胁迫27-28
• 1.2.5 内生真菌诱导寄主抵御非生物胁迫28-29
• 1.3 内生真菌与植物互作的分子机理29-36
• 1.3.1 内生真菌与植物之间的动态平衡29
• 1.3.2 内生真菌侵染相关基因研究现状29-31
• 1.3.3 植物防御反应研究现状31-36
• 1.4 本研究的目的与意义36-38
• 第二章 间座壳属(Diaporthe)内生真菌的遗传多样性分析38-50
• 2.1 材料与方法38-42
• 2.1.1 采样点(共3个,图2.1)38
• 2.1.2 采样,真菌分离、纯化与保存38-39
• 2.1.3 真菌DNA提取,PCR,测序以及系统进化分析39-42
• 2.2 结果与分析42-48
• 2.2.1 基于ITS rDNA的系统进化分析42
• 2.2.2 基于tefl-α的系统进化分析42-43
• 2.2.3 基于四个基因(ITS rDNA,tefl-α,TUB和CAL)的系统进化分析43-48
• 2.3 本章讨论48-50
• 第三章 一株金钟花内生真菌Pezicula sp.次级代谢产物研究50-57
• 3.1 材料与方法50-52
• 3.1.1 植物采样、内生真菌分离、纯化与保存50
• 3.1.2 菌株ZJWCF069的分类鉴定50
• 3.1.3 真菌发酵及其代谢产物的分离50-51
• 3.1.4 代谢产物结构分析51
• 3.1.5 代谢产物抗菌活性测试51-52
• 3.2 结果与分析52-56
• 3.3 本章讨论56-57
• 第四章 纵纹炭角菌(Xylaria striata)与水稻/烟草的互作研究57-96
• 4.1 材料与方法57-64
• 4.1.1 试验菌株57
• 4.1.2 供试植物57
• 4.1.3 培养基57-58
• 4.1.4 Xylaria striata与水稻/烟草共培养,真菌与烟草的玻璃纸试验以及发酵液试验58-59
• 4.1.5 植物根组织染色59-60
• 4.1.6 表达谱分析材料的收集与准备60
• 4.1.7 总RNA提取60
• 4.1.8 测序文库构建60-61
• 4.1.9 表达谱数据分析61-63
• 4.1.10 水稻根细胞活力测试63
• 4.1.11 水稻/烟草根细胞ROS检测63-64
• 4.2 结果与分析64-92
• 4.2.1 Xylaria striata对水稻/烟草的促生作用64-65
• 4.2.2 真菌定殖模式观察65-69
• 4.2.3 真菌发酵液对烟草的促生作用测试结果69
• 4.2.4 真菌繁殖结构观察69-71
• 4.2.5 水稻/烟草表达谱测序数据统计71-73
• 4.2.6 植物差异表达基因寻找73-74
• 4.2.7 植物差异表达基因功能分析74-77
• 4.2.8 植物差异表达基因表达验证77-82
• 4.2.9 真菌表达谱测序数据统计82
• 4.2.10 真菌差异表达基因寻找与功能分析、表达验证82-88
• 4.2.11 水稻/烟草根部ROS检测结果88
• 4.2.12 水稻根系细胞活力检测结果88-92
• 4.3 本章讨论92-96
• 第五章 全文结论与展望96-98
• 5.1 全文结论96-97
• 5.2 展望97-98
• 参考文献98-113
• 附录113-145

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