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中国产部分禾本科植物内生真菌资源的探索

作　者: 张红侠
导　师: 王志伟
学　校: 南京农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 禾本科植物 Epichloid内生真菌 大雀麦 羊草 SRAP 遗传多样性
分类号: Q949.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


在长期的进化过程中与冷季型禾本科植物形成互惠关系的Epichloid内生真菌(Epichloe属和Neotyphodium属),其菌丝体系统分布于植物体的地上部分。目前,已报道内生真菌至少能感染80属280种禾本科植物,在欧洲和北美洲研究较多,我国较少。2011至2012年,本研究从江苏、安徽、浙江、辽宁、北京及内蒙古等6省市自治区采集禾本科植物2001株。依据健康植物的花序特征,鉴定植物样品含9属15种以上。内生真菌检出率从0～100%不等,植物样品的检出率在不同属间,以及同属内种间均存在差异,显示内生真菌的宿主特异性,总检出率为为35.4%。本研究首次从黄山地区采集到含菌的大雀麦(Bromus magnus Keng)植株,这在我国尚未有记录。2011年9月从内蒙古通辽的城区及科尔沁区采集着生真菌子座的禾本科植物44株,但没有采集到完整的花序。结合trnT-trnL片段分析、叶表皮微形态观察以及植株的营养器官形态特征,这些样品全被鉴定为羊草(Leymus chinensis Trin.)。野外条件下,内生真菌能在羊草植株上形成子座,至今国际上未见相关报道。以含菌的黄山大雀麦进行内生真菌的分离。根据形态学特征来自黄山大雀麦的31个菌株分为两群：生长速度(48.1～56.3mm/21d)快的FG菌群和生长速度慢(12.9～15.9mm/21d)的SG菌群,FG群菌株分生孢子(2.9～3.6×4.5～5.1μm)和分生孢子梗(15.8～24.6μm)等无性形态结构也比SG菌群略大。同一地区大雀麦分离菌株显示出形态多样性,SG菌群菌株22株,在数量上占据优势。选取具有代表性的6个菌株,进行tefA和tubB片段扩增、测序和系统发育学分析。单拷贝的大雀麦分离菌株在EBY分支上形成独立分支,区别于已报道的内生真菌。FG菌群和SG菌群菌株间未表现差异。结合宿主植物的种类和地理分布,分离菌株的形态学特征和系统发育学特征,提议大雀麦分离菌株为新种Neotyphodium magnicola H. Zhang, Z. Wang et Y. Ji, sp. nov.。由于采样时间较晚,羊草子座发育末期,子座特征不完整,未观察到成熟的子囊和子囊孢子。经表面消毒,从通辽的城区和科尔沁区分别分离菌株9株和16株,并对分离菌株进行形态学特征调查及系统发育学分析。通辽城区和科尔沁区的菌株形态学特征一致：生长速度为28.5～41.1mm/21d。分生孢子梗长24.1-26.4μm,基部宽2.1～2.5μm,顶端逐渐变窄小于1μm,基部有隔膜。分生孢子肾形至椭圆形,4.7～5.5×2.8～3.5μm。这些均为典型的epichloid内生真菌特征。选取具有代表性的6个菌株进行系统发育学分析,菌株均具有一个拷贝,在EBY分支上形成独立分支。这些菌株在形态学特征和系统发育学特征上区别于已报道内生真菌,可能属于一个新的epichloid内生真菌分类群。但由于缺乏有性世代,尚不能确定其分类地位。筛选出9对多态性好的引物对保藏及分离的22株菌进行SRAP扩增,分析菌株间的遗传多样性。22株菌的SRAP扩增片段遗传差异在0.000～0.876之间,显示出一定的遗传差异。宿主植物为鹅观草、圆柱披碱草的菌株聚类情况复杂,显示菌株间丰富的遗传多样性。宿主植物为羊草、大雀麦、小颖羊茅、臭草及羽茅的菌株各自形成独立分支,显示菌株的特异性。这些都表明我国禾本科植物内生真菌存在丰富的遗传多样性,内生真菌的种类和宿主植物的种类密切相关。本研究对禾本科植物内生真菌资源探索,利于掌握我国禾本科植物内生真菌资源的全貌,为有效利用这一新型微生物资源奠定基础。

全文目录


目录  5-9
摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一部分 文献综述  13-43
  1 内生真菌的定义  13
  2 早期的禾本科植物内生真菌研究  13-16
    2.1 Acremonium属内生真菌  13-15
    2.2 Neotyphodium属内生真菌  15-16
    2.3 Epichloe属内生真菌  16
  3 禾本科植物内生真菌研究的新动向  16-20
    3.1 内生真菌的功能及其化学背景  16-17
    3.2 内生真菌的遗传及基因组  17-20
      3.2.1 遗传多样性分析  17-18
      3.2.2 nox基因的作用  18-19
      3.2.3 NRPS基因的特征  19
      3.2.4 基因组研究的进展  19-20
  4 世界各地的禾本科植物内生真菌资源探索  20-27
    4.1 欧洲的探索  20-21
    4.2 大洋洲的进展  21-22
    4.3 北美洲的探索  22-23
    4.4 日本的探索  23-24
    4.5 南美洲的探索  24-25
    4.6 中国的探索  25-27
    4.7 非洲的进展  27
  5 不典型的epichloid内生真菌  27-29
    5.1 生长速度极慢的内生真菌  27-28
    5.2 不产孢的内生真菌  28
    5.3 不种传的内生真菌  28
    5.4 宿主范围特别广的内生真菌  28-29
    5.5 产子座但无有性世代的内生真菌  29
  6 禾本科植物内生真菌资源探索的热点—小麦族植物内生真菌  29-31
  7 本研究的主要内容及其意义  31-33
  参考文献  33-43
第一章 中国部分地区禾本科植物内生真菌的检测 及其宿主植物鉴定  43-73
  摘要  43
  前言  43-46
  1 材料与方法  46-49
    1.1 植物样品的采集、保存  46
    1.2 植物样品的鉴定  46-47
    1.3 内生真菌的检测  47
    1.4 植物样品总DNA的提取  47-48
    1.5 植物叶绿体cpDNA中的trnT-trnL序列分析  48-49
    1.6 植物叶片组织的透明化和观察  49
  2 结果与分析  49-62
    2.1 植物样品的采集及鉴定  49-55
    2.2 内生真菌在宿主植物体内的形态特征  55-56
    2.3 植物样品检出率的统计及分析  56
    2.4 黄山大雀麦植物样品的调查  56-57
    2.5 植物样品总DNA的提取  57-58
    2.6 植物目的基因片段的比对及系统发育学分析  58-61
    2.7 植物叶表皮微形态特征  61-62
  3 讨论  62-68
  参考文献  68-73
第二章 大雀麦和羊草菌株的分离及其形态学特征  73-91
  摘要  73
  前言  73-74
  1 材料与方法  74-75
    1.1 植物材料  74-75
    1.2 子座的观察及内生真菌的分离  75
    1.3 分离菌株的形态学特征  75
  2 结果与分析  75-84
    2.1 黄山大雀麦内生真菌的分离、培养及保存  75-76
    2.2 内蒙古羊草子座切片的观察及内生真菌的分离  76-77
    2.3 内生真菌的菌落特征  77-78
    2.4 内生真菌的无性形态特征  78-84
  3 讨论  84-87
  参考文献  87-91
第三章 大雀麦和羊草分离菌株的系统发育学特征  91-105
  摘要  91
  前言  91-92
  1 材料与方法  92-94
    1.1 供试菌株的培养  92-93
    1.2 菌株总DNA的提取  93
    1.3 供试菌株基因片段的PCR扩增及测序  93
    1.4 菌株的序列比对和系统发育学分析  93-94
  2 结果与分析  94-99
    2.1 菌株总DNA的提取  94
    2.2 引物的筛选及其有效性  94-95
    2.3 目的基因片段的分析  95-96
    2.4 菌株的系统发育学分析  96-99
  3 讨论  99-102
  参考文献  102-105
第四章 新种NEOTYPHODIUMMAGNICOLA H.ZHANG,Z.WANG ET Y.JI,SP.NOV.的提议  105-107
第五章 基于SRAP的遗传多样性分析  107-121
  摘要  107
  前言  107-108
  1 材料与方法  108-110
    1.1 供试菌株的种类、来源及其培养保藏  108-109
    1.2 总DNA的提取、引物的筛选、SRAP扩增及产物检测  109
    1.3 数据分析  109-110
  2 结果与分析  110-114
    2.1 SRAP引物筛选、条带扩增  110-111
    2.2 遗传距离分析  111-113
    2.3 不同epichloid内生真菌种间的多样性  113-114
    2.4 不同epichloid内生真菌种内的多样性  114
  3 讨论  114-117
  参考文献  117-121
综合讨论  121-131
  参考文献  127-131
全文结论  131-133
攻读硕士期间发表的学术论文  133-135
附录  135-145
致谢  145

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物分类学（系统植物学） > 孢子植物（隐花植物） > 菌类 > 真菌门
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