真菌的遗传多样性与进化
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准性繁殖
类似于有性繁殖的一种方 式,通过准性生殖过程产 生遗传变异。
真菌的遗传物质和基因组结构
遗传物质
真菌的遗传物质是DNA,具有双 螺旋结构。
基因组结构
真菌的基因组相对较大,包含多 个染色体,基因组中包含编码蛋 白质和酶的基因,以及其他调控 序列。
真菌的基因转移和重组
基因转移
真菌基因可以通过转化、转导和基因 重组等方式在种内或种间转移。
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contents
目录
• 真菌概述 • 真菌的形态和结构 • 真菌的营养方式和生理特性 • 真菌的繁殖和遗传 • 真菌的多样性和进化 • 真菌的应用和价值
01 真菌概述
真菌的定义
真菌是一种生物,属 于真核生物界,与动 物和植物都有区别。
真菌通过无性繁殖和 有性繁殖进行繁殖, 具有高度的多样性和 适应性。
06 真菌的应用和价 值
食用和药用真菌
食用真菌
蘑菇、木耳、银耳等,富含蛋白质、 膳食纤维和多种维生素矿物质,具有 抗氧化、提高免疫力等功效。
药用真菌
灵芝、冬虫夏草、茯苓等,具有抗肿 瘤、抗炎、免疫调节等药理作用,被 广泛应用于中药和保健品领域。
有害真菌及其防治
有害真菌
霉菌、酵母菌等,可引起食品腐败变质 、农作物病害等问题,对人类健康和农 业产生危害。
真菌在各种生态环境中都有分布 ,从热带雨林到极地冰川都有真
菌的存在。
真菌与植物之间存在共生关系, 如根瘤菌与豆科植物共生形成根
瘤。
真菌在生态系统中扮演着分解者 的角色,能够分解有机物并将其
转化为无机物。
02 真菌的形态和结 构
真菌的形态
01
真菌的形态主要有丝状 、酵母状和子实体三种 类型。
中国部分Botryosphaeriaceae真菌的系统发育及模式种Botryosphaeria dothidea的遗传多样性研究

中国部分Botryosphaeriaceae真菌的系统发育及模式种Botryosphaeria dothidea的遗传多样性研究葡萄座腔菌科(Botryosphaeriaceae)(子囊菌门Ascomycota,座囊菌纲Dothideomycetes)真菌分布广泛,种类繁多,寄主类型多样,在我国引起多种重要的经济树木枝条或主干发生溃疡病,包括杨树和多种果树等。
长期以来病原真菌的命名多根据病害和寄主来命名,造成了同菌异名、同名异菌的问题,引起了该科真菌的命名和分类混乱的问题。
该属模式种Botryosphaeria dothidea是该科最常见的种之一,是引起树木溃疡病最重要的病原,在我国多个气候区均有发生,阐明该种不同地理群体间的遗传多样性和遗传分化,对病害的检测和防治具有重要意义。
为了澄清我国树木溃疡病病原真菌的种类和调查葡萄座腔菌科真菌在我国分布的多样性,针对引起杨树和蔷薇科果树病害的葡萄座腔菌科病原进行研究,采用形态学和系统发育学的方法,从我国南北方的5个典型气候区分离到58株寄主为杨树和37株寄主为蔷薇科果树的试验菌株,结合形态学和系统发育分析方法,鉴定葡萄座腔菌科5个属8(或9)种真菌。
Botryosphaeria dothidea种群具有中度偏高的遗传多样性,Nei’s基因多样性指数(H)为0.6777。
利用形态学结合ITS、β-tubulin和EF1-α序列比较分析表明,发生于杨树上的种类包括Botryosphaeria dothidea、Neofusicoccum parvum、Diplodia seriata、D. mutila、Dothiorellaviticola和一个未定名新种Fusicoccum sp.1,其中,共有53株为B. dothidea,其它种各1株;发生于蔷薇科果树上的有B. dothidea、Lasiodiplodia pseudotheobromae、Neof.parvum/Neof. ribis复合种和另一个未定名新种Fusicoccum sp.2,其中,B. dothidea15株,L. pseudotheobromae和Neof. parvum/Neof. ribis各有3株, Fusicoccum sp.2有6株。
AM真菌遗传多样性研究进展

生物多样性 2008, 16 (3): 225–228 doi: 10.3724/SP.J.1003.2008.07112 Biodiversity Science http: //——————————————————收稿日期: 2007-11-21; 接受日期: 2007-12-07基金项目: 国家自然科学基金(30471164)和山东省自然科学基金重点项目(Z2005D03) * 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: liurj@AM 真菌遗传多样性研究进展刘延鹏1,2 Bokyoon Sohn 2 王淼焱1 姜国勇3 刘润进1*1 (青岛农业大学菌根生物技术研究所, 中国青岛 266109)2 (韩国国立顺天大学土壤学实验室, 韩国顺天 540742)3 (青岛农业大学植物基因工程研究所, 中国青岛 266109)摘要: 丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌是一类专性共生多核生物, 至今尚未获得纯培养, 与植物根系共生后才能完成其生活史。
该类真菌无性繁殖,具有独特的遗传特性, 属于真菌界球囊菌门(Glomeromycota), 共有200余种。
研究发现AM 真菌种群间以及种群内, 甚至单一孢子内都存在大量基因变异, 表明该类真菌具有丰富的遗传多样性。
本文总结了近年来有关AM 真菌遗传多样性方面的研究进展, 并讨论了存在的问题。
关键词: 丛枝菌根真菌, 遗传多样性, 基因变异Advances in the study of genetic diversity of arbuscular mycorrhizal fungiYanpeng Liu 1,2 , Bokyoon Sohn 2, Miaoyan Wang 1, Guoyong Jiang 3, Runjin Liu 1*1 Institute of Mycorrhizal Biotechnology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China2 Soil Laboratory, Sunchon National University, Sunchon 540742, Korea3 Institute of Plant Genetic Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, ChinaAbstract: Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi are obligate symbiotic endophytes which have not been cul-tured in vitro. The life cycle of AM fungi can be completed only when the mycorrhiza forms between the fungi and plant roots. There are more than 200 genetically-diverse species of AM fungi belonging to Glomeromycota in the Kingdom Fungi. It is well documented that surprisingly high genetic variability exists between and within species, and even in a single spore of AM fungi. We summarize recent advances in the study of AM fungal diversity, discuss some related problems, and introduce present and future research trends.Key words: arbuscular mycorrhizal fungi, genetic diversity, gene variance丛枝菌根(AM)真菌是专性活体营养共生菌物, 被认为可能是地球上最古老的通过无性繁殖产生后代的多核生物, 尚不能纯培养, 只有与活体植物根系建立共生体系后才能产生孢子, 完成生活史。
微生物的遗传和进化机制

微生物的遗传和进化机制微生物是指那些肉眼无法看到的生物体,包括细菌、真菌、病毒等。
其中,细菌是最具代表性的微生物之一。
微生物在地球上已经存在了数十亿年,它们在自然界中扮演着非常重要的角色,并且具有非常强大的遗传和进化机制。
本文将着重探讨微生物的遗传和进化机制以及它们对生物多样性的贡献。
一、微生物的遗传机制微生物的遗传机制是指在微生物中,如何通过遗传信息来控制细胞的生长、分裂、代谢等生理功能。
与其他生物不同,微生物的遗传物质既可以是DNA,也可以是RNA。
DNA是微生物最重要的遗传物质之一,它是细菌、真菌等微生物的核心遗传物质。
与其他生物一样,DNA是由四种碱基(即腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞喉嘧啶)连接而成的,每三个碱基形成一个密码子,一个密码子对应一个氨基酸,进而形成蛋白质。
微生物的DNA是通过两种方式传递的:横向基因转移和纵向基因转移。
横向基因转移是指微生物通过共生、菌群等方式获取外来DNA,从而获得新的物质代谢能力。
而纵向基因转移是指从一个细胞代际传递基因的过程,即遗传信息经由细胞分裂传给下一代细胞。
这两种方式使得微生物具有了快速适应环境变化的能力。
RNA是DNA转录出来的产物,是一类协助构建细胞蛋白质的分子。
微生物通过RNA的存在,很好地利用了基因信息,使得基因信息更精细和高效地表达。
事实上,一些微生物的基因表达是非常复杂的,比起其他生物,这通常是因为它们使用了复杂的RNA结构。
这些RNA的结构有时可以更好地调控细菌的基因表达,从而使微生物更加适应环境的变化。
二、微生物的进化机制微生物在地球上的存在时间比其他生物要早,具有非常强大的遗传和进化机制。
微生物的进化方式通常比其他生物更快,可能是由于其较短的代谢周期和较小的基因组所致。
除了上文提到的纵向和横向传递方式,微生物还具有一些独特的进化方式。
1、突变造成的多样性微生物的突变相对于大多数生物而言是更为常见的,这主要是假基因组和高复制率的结果。
银杏内生真菌刺盘孢遗传多样性的初步分析

摘 要 : 了 研 究 银 杏 内生 真 菌 的 刺 盘 孢 菌 株 的遗 传 分 化 , 用 了 分 离 自江 苏 5个 县 市 的 1 菌 株 , 用 为 选 4个 利 RA D 技 术 进 行 遗 传 多样 性 分 析 。从 2 P 0个 随 机 引 物 中 筛 选 出 5 引 物 , 增 出 6 条 D 个 扩 2 NA 带 ,在 此 基 础 上 分 析 并 建 构 了 遗 传 相 关 聚 类 图 。 果 表 明 , 同 地 区的 刺 盘 孢 菌 株 其 遗 传 差异 性 不 同 , 4 菌 株 可 聚 为 两 大 类 , 结 不 1个
r a i iy. Ge e i i l rt n x s o l s r i s v re r m 6 eltv t n tc s mia iy i de e fa l t a n a id f o 4 t 9 . o8
Ke r s Gi k o bl b y wo d : n g i a;e d p y i f n i Co lt t ih m p. g n tc d v r iy o n o h tc u g ; leo r c u s ; e e i ie st
fo P z o a ih rg n t eaiiywi r h n 70 % smi rt n e e mo g t e ,a d r m ih uh d ahg e e e i rl t t t mo et a c v h i l iyid x sa n h m a n 6 io ae r m n ig. 1 ioa e fo Na t n n s lt r m i ig h d a h g e e e i s l ts fo Na j n s lt r m n o g a d 1 io ae fo Taxn a i h r g n t c
野生平菇菌株的培养特征及遗传多样性分析

新疆农业科学 2021,53( 1):143 -106Xinjiany Ag/cultkrai Sciexcasdel : 14.9448/j. T u x 1445 -4334. 9265.05.017野生平菇菌株的培养特征及遗传多样性分析努尔孜亚•亚力9贾文捷5,郝敬A 1,罗影5,贾培松05魏鹏9温切木•阿布列孜2(1.新疆农业科学7植物保护研究所/农业部西l 荒漠绿/作物有害生物综合洽理(点实验*,鸟鲁木齐830091 ;2.阿[泰市菜篮子工程办公*,新疆阿[泰836500)摘 要:【目的】通过对不同来源的野生平菇菌株进行生物学培养特征测定和遗传多样性分析,评价供试菌株 的多样性水平,为丰富和开发平菇种质资源及新品种选育提供创制材料及基础数据支撑。
【方法】可用生物学方法和KSR 标记技术对2株野生平菇菌株进行遗传多样性分析。
【结果】至菌丝培养特征方面,各平菇菌株菌丝颜色基本为白色,菌株间无明显差异;而菌落形态、菌丝长势等方面存在明显差异,其中来自中国云 南菌株4425菌丝长速最快,来自新西兰的菌株04444长速最慢;5条ISSR 引物共扩增出96条清晰的DNA 条带,其中多态性条带56条,多态比率为95. 2% ;各菌株间遗传相似系数范围在4. 53 ~4. 84,在遗传相似系数4.64水平上2个供试菌株分为5个类群,表现出较明显的地域性。
【结论】5个不同来源的野生平菇菌株菌落形态、菌丝长势等方面存在较大差异,平菇菌株的遗传多样性与地理来源较为相关,而与生物学性状无 明显相关,供试菌株遗传多样性丰富,具有较好的驯化育种潜力。
关键词:予生平菇;菌丝培养特征;分子标记;遗传距离中图分类号:SS46 文献标识码:A 文章编号:1445 -4334(2021045 -423 -484引言【研究意义]平菇(Pleuutus ostuatus -在分类 学上隶属于真菌门、担子菌亚门、层菌纲、伞菌、侧耳科、侧耳属3]o 营养 、风味独特、高蛋白、具有较高的营养 和保健功能,是人们喜食的食用菌之一3]。
高中生物《生物的多样性、统一性和进化》答辩题目及解析
高中生物《生物的多样性、统一性和进化》答辩题目及解析(实用版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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真菌基因组学与分子进化——基因家族和遗传多样性分析
真菌基因组学与分子进化——基因家族和遗传多样性分析真菌是一类生物,在生态和经济上都有重要的地位。
真菌的研究领域包括真菌基因组学、分子生物学、生态学等。
其中,真菌基因组学是研究真菌基因组的结构、功能和进化规律的学科。
分子进化是研究基因和蛋白质的分子演化规律的学科。
本文主要介绍真菌基因组学与分子进化中的基因家族和遗传多样性分析。
一、基因家族基因家族是指具有相同或相似结构和功能的基因的集合。
基因家族的形成和演化是生物分子进化的重要内容之一。
基因家族的起源可以是基因复制、基因互换、重组、逆转录等多种原因。
基因家族的存在有助于提高基因的适应性,增强生物的遗传多样性。
在真菌基因组中,基因家族是普遍存在的。
例如,APSES转录因子家族是真菌中的重要家族,与正常的生长、发育和环境应激反应密切相关。
APSES家族成员的数量和组成在真菌基因组中具有一定的种类特异性。
基因家族的分析可以揭示真菌基因组的演化历史和生物特性。
家族分析可以用于基因的分类、序列注释和进化关系的比较。
此外,基因家族的分析还可以用于预测和鉴定基因的结构和功能。
二、遗传多样性分析遗传多样性是指种群中遗传特征的多样性。
潜在的遗传多样性可以反映生物在遗传上的适应能力和抗逆性。
真菌是一类古老的生物,遗传多样性的研究可以揭示其进化和适应性的机制。
遗传多样性分析是研究种群间的差异和遗传多样性的方法之一。
遗传多样性的测量可以通过分析基因型和表型数据得出。
基于基因型数据的遗传多样性分析包括单倍型频率、杂合度、遗传多样性指数等。
基于表型数据的遗传多样性分析包括形态指标和生态指标等。
实验和计算的方法日趋多样化和成熟。
遗传多样性分析在真菌的研究中具有重要价值。
真菌遗传多样性的研究可以揭示真菌的种群结构、基因流和环境适应性。
近年来,随着真菌基因组学和遗传学研究工具的广泛应用,真菌遗传多样性研究的深度和广度得到了极大的提高。
现在,真菌遗传多样性研究在农业、生态、生物安全等领域得到了广泛应用。
喀斯特地区丛枝菌根真菌遗传多样性
喀斯特地区丛枝菌根真菌遗传多样性*魏 源1,2 王世杰1** 刘秀明1 黄天志1,2(1中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,普定喀斯特生态系统观测研究站,贵阳550002;2中国科学院研究生院,北京100049)摘 要 为探明喀斯特地区丛枝菌根真菌(AMF )的遗传多样性特征,利用巢式PCR 和DGGE 相结合的分子生物学方法对茂兰喀斯特多个植被类型下的AMF 遗传多样性进行了研究㊂结果表明,喀斯特地区AMF 遗传多样性指数和物种丰富度分别平均为3.50和41,远高于非喀斯特对照样地的2.68和17,分析表明,喀斯特地区较高的AMF 多样性与此地区丰富的植物多样性以及特殊的生态环境有关,是与喀斯特生态系统长期相互选择的结果㊂不同植被类型下的AMF 多样性差异显著,相似性指数最高为0.34,喀斯特地区AMF 的群落结构随着植被类型的改变发生显著变化;基因测序显示,喀斯特地区AMF 的优势菌属是生态适应性很强的球囊霉属,在喀斯特石漠化生态恢复中具有较强的利用潜力㊂关键词 喀斯特;丛枝菌根真菌;多样性指数;物种丰富度中图分类号 Q938 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2011)10-2220-07Genetic diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in Karst area.WEI Yuan 1,2,WANG Shi⁃jie 1**,LIU Xiu⁃ming 1,HUANG Tian⁃zhi 1,2(1Institute of Geochemistry ,Chinese Academy of Sci⁃ences ,State Key Laboratory of Environmental Geochemistry ,Puding Karst Ecosystem Research Sta⁃tion ,Guiyang 550002,China ;2Graduate of University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China ).Chinese Journal of Ecology ,2011,30(10):2220-2226.Abstract :By the methods of nested PCR and DGGE,this paper studied the genetic diversity of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF)under various vegetation types in Maolan Karst area,aimed to explore the AMF genetic diversity in Karst area.In the study area,the AMF genetic diversity index (3.50)and species abundance (41)were far higher than those (2.68and 17,respective⁃ly)in non⁃Karst area.The high diversity of AMF in study area was closely related to the rich plant diversity and the special ecological environment,and was the result of long⁃term mutual choice of the AMF and Karst ecosystem.The AMF diversity under different vegetation types had significant difference,with the highest similarity index only 0.34.The community structure of the AMF changed significantly with vegetation type.Gene sequencing displayed that Glomus was the dominant genera,which had strong ecological adaptability and great potential in the ecological restoration of Karst rocky desertification.Key words :Karst;arbuscular mycorrhizal fungi;diversity index;species abundance.*中国科学院战略性先导科技专项(XDA05070400)㊁国家自然科学基金创新群体项目(41021062和40721002)和国家自然科学基金项目(40672112)资助㊂**通讯作者E⁃mail:wangshijie@ 收稿日期:2011⁃03⁃29 接受日期:2011⁃07⁃07 我国西南喀斯特地区处于世界三大喀斯特集中分布片区之一的东亚岩溶中心,它是我国南方㊁北方两大生态脆弱区(西南岩溶石山区㊁西北黄土高原干旱区)之一㊂喀斯特地区碳酸盐岩充分发育,特殊的地质背景奠定了喀斯特生态系统的脆弱性和敏感性:地表㊁地下双重水文地质结构使地表干旱缺水,土被不连续,土壤富钙偏碱,缺磷氮等营养元素,这些限制因子造成植被生境严酷,生物量偏小,水㊁土㊁植物相互作用过程具有明显的脆弱性,最终表现为易受损和难恢复(李阳兵等,2006)㊂以石漠化为典型代表的生态退化问题已成为制约我国西南喀斯特地区可持续发展的重大生态环境问题,但由于防治理论和技术体系远远落后于实践需要等矛盾导致石漠化面积快速扩展的总体趋势并没有得到有效遏生态学杂志Chinese Journal of Ecology 2011,30(10):2220-2226制㊂丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)能够提高植物的抗旱性,促进植物对营养元素尤其是磷的吸收,提高植物在逆境中的生长和定殖(李岩等,2010)㊂AMF已被广泛的应用到退化或受损生态系统的恢复和重建中(王立等,2010)㊂AMF的生态学功能与喀斯特生态系统的限制因子以及石漠化治理亟待克服的障碍之间都有着良好的耦合关系,在提高喀斯特生态系统稳定性和石漠化治理实践中表现出很强的潜在利用价值㊂AMF的分布具有明显的地域性,喀斯特独特的地理单元特征必然会形成自己特有的AMF多样性,要科学合理地利用AMF为喀斯特生态系统保护和石漠化治理服务,就要充分认识这一地区AMF的多样性特点和分布状况,对喀斯特地区的AMF多样性调查工作是开展其他工作的前提和基础㊂目前,关于我国喀斯特地区AMF种质资源和多样性的研究还很薄弱,利用分子生物学方法进行研究的报道更为少见㊂为了保证取样的代表性和广泛性,本文在我国西南喀斯特地区的中心地带 贵州选取不同植被类型的样地,利用PCR⁃DGGE技术研究了AMF 遗传多样性,旨在丰富我国AMF菌种资源㊁筛选适合喀斯特地区的高效菌种,为喀斯特生态系统保护和石漠化治理服务奠定基础㊂1 材料与方法1.1 研究地概况茂兰国家自然保护区位于贵州省荔波县南部,地理坐标为107°52′10″E 108°05′40″E,25°09′20″N 25°20′50″N;地处贵州高原南部向广西丘陵平原过渡的斜坡地带,地势西高东低,平均海拔758.8 m㊂该区属中亚热带季风性湿润气候㊂年平均气温18.6℃,年平均降水量1752mm,年平均蒸发量1343.6mm,年平均相对湿度83%,年日照时数1272.8h㊂区内喀斯特地貌十分发育,是原生性强㊁相对稳定㊁平衡的喀斯特森林生态系统,土壤主要以黑色石灰土为主,成土母质是纯度较高的石灰岩和白云岩㊂1.2 样地选择和样品采集为了保证样品的广泛性和代表性,在保护区内选取具有代表性的4个不同植被类型的喀斯特样地:原生乔木林(原生林)㊁次生乔灌混交林(次生林)㊁灌木林㊁灌丛草坡,同时在保护区附近选择一个非喀斯特森林样地(以下简称非喀)作为对照㊂在选择样地时尽量保证立地条件的一致性,根据群落最小表现面积确定样方面积㊂喀斯特地区土壤分布不连续,土层浅薄,生境破碎,土壤常以石面㊁土面㊁石沟㊁石缝等小生境的形式分布㊂该地区土壤样品采集最佳的方法通常采用权重采样法(王世杰等,2007),即在划分小生境类型的基础上,按小生境面积权重确定组成样地代表样的各类小生境土壤样品采集量,而各类小生境土样则分别由以面积权重确定的同类小生境样品量混合构成,小生境土样则由多点混合样组成,最后按土壤面积权重考虑各小生境及各类小生境的样品比例,将小生境土样组成混合样,所得的混合样基本上能代表样地㊂因此,各样地土壤样品均按照以上方法进行采集,采集时用消毒铲剥去表层杂物,挖取0~20cm土壤装入自封袋,石面因无土壤所以不作为采样对象,各采集样品均为非根际土㊂样品过2mm筛以保证充分混合均匀,于-20℃冰箱保存用于DNA提取㊂采样时间为2010年5月㊂1.3 实验方法1.3.1 提取土壤总DNA 采用Power Soil TM DNA Isolation Kit(MO BIO)的试剂盒提取土壤总DNA㊂此方法能够保证提取的土壤DNA数量多,杂质少,是一种比较理想的土壤DNA提取方法㊂具体操作完全按照试剂盒提供的步骤进行㊂1.3.2 巢式PCR扩增目的片段 以提取的土壤总DNA为模板,运用巢式PCR技术进行扩增㊂扩增条件参考龙良鲲等(2005)利用的方法㊂所用引物均由上海生工生物工程技术服务公司合成(表1)㊂第1次PCR:所用引物为真菌18S rDNA通用引物GeoA2和Geo11,反应体系25μl,其中模板1μl, Master mix(promega,M712B)12.5μl,引物各1μl,ddH2O9.5μl㊂反应程序为94℃预变性4min, 94℃1min,54℃1min,72℃2min,30个循环㊂最后72℃延伸7min㊂4℃保育㊂第2次PCR:第1次PCR产物1∶100稀释后(如电泳不见条带则不稀释)作模板,所用引物为NS31⁃GC和AM1,反应体系同上㊂反应程序为94℃2min预变性,94℃45S,65℃1min,72℃45 s,30个循环,最后72℃延伸7min㊂4℃保育㊂第3次PCR:第2次PCR产物1∶100稀释后作模板,所用引物为NS31⁃GC和Glol,反应体系同上㊂反应程序为94℃2min预变性,94℃45s, 55℃1min,72℃45s,30个循环,最后72℃延伸1222魏 源等:喀斯特地区丛枝菌根真菌遗传多样性表1 巢式PCR 引物Table 1 Primers of nested⁃PCR引物序列长度(kb)来源GeoA25′⁃CCAGTAGTCATATGCTT⁃GTCTC⁃3′1.8Schwarzott &Schuüβlre,2001Geo115′⁃ACCTTGTTACGACTTTTACT⁃TCC⁃3′1.8AM15′⁃GTTTCCCGTAAGGCGC⁃CGAA⁃3′0.55Helgason et al .,1998NS31⁃GC 5′⁃TTGGAGGGCAAGTCTGGT⁃GCC⁃3′0.55Simon et al .,1992Glol 5′⁃GCCTGCTTTAAACACTCTA⁃3′0.23Cornejo et al .,2004NS31⁃GC 的5′端接5′⁃CGCCCGGGGCGCGCCCCGGGCGGG⁃GCGGGGGCACGGGGG⁃3′序列㊂7min㊂4℃保育㊂取每次扩增产物4μl,用1.0%的琼脂糖凝胶在凝胶成像系统中检测结果㊂1.3.3 变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析遗传多样性 取第3次PCR 产物20μl 用基因突变检测系统(Bio⁃Rad)进行DGGE 分析㊂聚丙烯酰胺凝胶浓度为8%(100%的变性剂为尿素7mol 和40%的去离子甲酰胺),变性剂梯度范围20%~55%㊂电泳条件:缓冲液为1×TAE,80V 10min 进胶,再在60℃下120V 电泳10h㊂电泳后采用硝酸银染色法对凝胶进行染色,然后用Bio⁃Rad 公司凝胶成像系统(Gel Doc Documentation System)进行分析㊂1.3.4 DGGE 条带测序和序列分析 将DGGE 图谱中的优势条带和特殊条带进行切胶回收㊂具体方法:用小刀切下目的条带,转入0.5ml 的灭菌离心管中,加入12μl ddH 2O,捣碎后4℃过夜,然后3000r㊃min -1离心1min,50℃水浴30min,再加入20μl ddH 2O,3000r㊃min -1离心1min,50℃水浴30min,最后12000r㊃min -1离心1min,取10μl 作模板进行PCR 扩增㊂扩增引物为NS31(不带GC clamp)和Glol,反应体系50μl㊂PCR 扩增产物送北京六合华大基因科技股份有限公司进行测序㊂将测序结果与Gene bank 数据库进行BLAST 在线比对㊂所测序列已全部提交Gene bank 数据库,登录号:HQ874634⁃HQ874645㊂1.4 数据处理用Bio⁃Rad QUANTITY ONE 4.4.0软件对DGGE 图谱进行分析,建立各样品AMF 相似性的系统发育树图谱,该图谱是由系统依据戴斯系数C s(Dice coefficient)按照UPGMA 算法绘出,C s =2j /(a +b ),j 是样品A 和B 共有的条带,a 和b 分别是样品A 和B 中各自的条带数㊂在Excel 2003中计算多样性指数(H )㊁丰度(S )和均匀度指数(EH )等指标(Luo et al .,2004)㊂H =∑si =1P i ln P i EH =H /H max =H /ln S式中,H 为香浓多样性指数,S 为DGGE 胶中每个样品中条带的数量,P i 为第i 条带灰度占该样品总灰度的比率,EH 为均匀度指数㊂2 结果与分析2.1 AMF 的DGGE 图谱2.1.1 样品DNA 的提取与巢式PCR 用琼脂糖凝胶检测DNA 提取效果,条带清晰明亮,提取效果良好,证明本研究中所采用的DNA 提取方法可以很好地提取出目的样品中的总DNA㊂本研究第1次PCR 即扩增出比较清晰的目的条带(1.8kb),第2次和第3次扩增时将产物稀释100倍后再做模板,均扩增出了目的条带(0.55kb 和0.23kb),且效果良好㊂由此可见,巢式PCR 可以很好地扩增出目标产物㊂第3次PCR 获取特异性AM 菌的NS31⁃GC /Glol 区的片断大小为230bp,非常适合做DGGE 分析㊂2.1.2 DGGE 图谱分析 应用DGGE 技术对第3次PCR 产物进行了分离,由图2可见,DGGE 可以很好地分离样品中的AMF㊂总体而言,喀斯特地区的各个样品中条带数量均较多,而非喀样品中条带数量相对较少㊂表明,喀斯特地区不仅存在着丰富的AMF,而且种类较丰富㊂各样品中条带的强度和迁移率差别很大,有一些共有的条带,但更多的是特有条带,充分显示了样品中丰富的AMF 多样性㊂图1 第3次PCR 效果Fig.1 The third amplification by nested PCR分子标记为MarkerⅠ㊂2222 生态学杂志 第30卷 第10期 图2 不同样地丛枝菌根真菌的DGGE图谱及泳道Fig.2 DGGE profile of amplified AMF fragments from different samples 1.次生林;2.灌木林;3.原生林;4.灌丛草坡;5.非喀㊂2.2 AMF群落相似性分析由图3分析,样品的AMF群落结构总体聚为3类,原生林和次生林聚为1类,灌木林和草坡聚为一类,非喀独自一类㊂但即使聚为一类的样地,相似性也较低,仅为0.33和0.34㊂说明喀斯特地区不同植被类型间AMF群落结构差异显著,非喀样地的AMF群落结构同喀斯特地区相比差异更大图3 DGGE UPGMA分析Fig.3 DGGE cluster analysis(UPGMA)of18S rDNA AMF communities in soil samples1.次生林;2.灌木林;3.原生林;4.灌丛草坡;5.非喀㊂2.3 AMF多样性指数和丰富度分析由表2分析,喀斯特4个样地的多样性指数都保持在3.3以上,平均值为3.5,而非喀样地的多样性指数仅2.68㊂喀斯特样地的丰富度保持在33以上,平均值为41,非喀样地的丰富度仅17㊂总体而言,喀斯特4个样地的多样性指数和物种丰富度均比非喀高㊂喀斯特样地的多样性指数和丰富度基本呈现出随植被退化而降低的趋势,均匀度未表现出规律性变化㊂2.4 基因测序结果分析一般而言,DGGE图谱中每一个条带代表一种菌种,条带的粗亮程度能反映样品中微生物的多少,清晰粗亮说明这种菌种在样品中含量丰富,扩增时表2 不同地的丛枝菌根真菌多样性指数㊁丰度及均匀度Table2 AMF Shannon index(H),evenness(EH)and richness(S)of each sample样品多样性指数丰度均匀度原生林3.56410.96次生林3.42370.92灌木林3.32330.95灌丛草坡3.72480.96非喀2.68170.953222魏 源等:喀斯特地区丛枝菌根真菌遗传多样性表3 DGGE 切胶条带序列比对结果Table 3 Alignment of DGGE sequenced clone to its most⁃similar GenBank sequence条带来源最近相似种属相似性(%)原生林uncultured Glomus partial 18S rRNA gene (AM946889)96原生林Uncultured Glomus isolate DGGE band 12314.c2.1.1.14c218S rRNA gene (HQ323622)98原生林Uncultured Glomus partial 18S rRNA gene (FR728582)96次生林Uncultured Glomus clone LES27#C2618S rRNA gene (GU353743)96次生林Uncultured Glomus clone HDAYG1018S rRNA gene (GQ336515)97灌木林Uncultured Glomus clone HDALG1418S rRNA gene (GQ336527)96灌木林Uncultured Glomus clone FVD⁃WSEP01EN26M 18S rRNA gene (GU198558)94灌木林Uncultured Glomus clone D118S rRNA gene (GU322390)97灌丛草坡Uncultured Glomus gene for 18S rRNA (AB556934)99灌丛草坡Uncultured Glomus clone 121_OE_NF1218S rRNA gene (FJ831588)98非喀Uncultured glomeromycete partial 18S rRNA gene (AM779208)98模板基数高,扩增后条带灰度值高,从而表现的清晰粗亮,通常也认为其是样品中的数量优势种(江云飞和蔡柏岩,2009)㊂根据各样品的PCR⁃DGGE 指纹图谱,从每个泳道中随机选取2~3条清晰粗亮的优势条带进行切胶回收测序,共测得11条带(表3)㊂结果表明,所有喀斯特样地中的条带同源性最高的序列均为未培养的AMF,且全部属于球囊霉属㊂非喀斯特样地所测得条带同源性最高的序列也为未培养的AMF,但只能确定其属于球囊菌纲㊂3 讨 论本文利用PCR⁃DGGE 技术对喀斯特地区的AMF 遗传多样性进行了初步研究,结果表明,喀斯特地区AMF 的多样性指数和物种丰富度比非喀斯特对照样地高㊂虽然本研究中只设置了1个非喀对照样地,但在跟其他地区的同类研究结果比较中,如东南沿海㊁西双版纳热带次生林㊁西北干旱区㊁都江堰地区等,喀斯特地区的多样性指数和物种丰富度也相对较高(张美庆等,1998;张英等,2003;房辉等,2006;冀春花等,2007)㊂AMF 多样性受多种生态因子的影响(王发园和刘润进,2001),导致喀斯特地区如此丰富的AMF 多样性的原因可能有如下几点:1)研究地属于中亚热带季风性湿润气候,生态系统的组成和结构复杂,植物种类多样性和结构多样性丰富(屠玉麟,1989;朱守谦,2003),与同纬度的其他森林类型如中亚热带常绿阔叶林相比,其植物物种多样性水平高(王周平等,2003),一般而言,丰富的植物多样性有利于提高AM 真菌的多样性(Ker⁃naghan,2005)㊂2)相对于非喀地区,喀斯特小生境类型丰富多样,空间异质性高,小生境所带来的微环境的多样性也可能是造成喀斯特地区整体AM 真菌多样性较高的另一重要原因,因为地形的多样性是生物多样性的基础(Gilbert &Anderson,1998),张文辉等(2004)的研究表明,小生境异质性不仅能增加物种多样性,而且对改善系统功能意义深远㊂3)AMF 是好气性真菌,其孢子和菌丝都需要一定的通气条件才能生长发育㊂喀斯特地区的土壤以黑色石灰土为主,土壤粘粒含量低,粉粒和砂粒含量高,土壤颗粒间空隙比较大,通透性能良好,有利于好氧微生物的活动(肖德安,2009)㊂所以,喀斯特地区的土壤结构更适合AMF 生存㊂盖京苹亦发现在砂土㊁轻壤土中AMF 孢子密度较大,粘土中较小(盖京萍等,2000)㊂4)矿质养分中,磷和AMF 的关系最为密切㊂在一定范围内,较低的土壤速效磷会促进AMF 的生长,相反,土壤速效磷含量过高往往会抑制AMF 的生长㊁发育和功能(Tawaraya et al.,1994)㊂研究表明,这可能与高磷时寄主植物根系分泌的成分发生了变化有关(Tawaraya et al.,1996)㊂石灰性土壤中大部分磷与土壤中大量存在的游离钙结合,生成难溶性的磷酸钙盐,能被植物吸收利用的有效磷含量很低㊂本研究喀斯特样地中土壤速效磷平均含量为4.01mg ㊃kg -1,普遍低于5mg㊃kg -1的缺磷临界值(肖德安,2009),缺磷的环境可能刺激了AMF 的生长和代谢㊂综上所述,喀斯特地区较高的AMF 多样性是与这一地区丰富的植物多样性以及特殊的生态环境特点分不开的,是与喀斯特生态系统长期相互选择的结果㊂不同的土壤pH 值是导致喀斯特地区和非喀斯特对照样地AMF 种类相似性差异巨大的主要原因之一㊂pH 值是影响AMF 多样性的重要因素,本研究中喀斯特样地的土壤pH 值基本保持在7.0以上,属于偏碱性环境,非喀对照样地土壤是酸性土,pH 值在4.5左右(肖德安,2009)㊂pH 不同,AMF 的组成可能不同(张美庆等,1999)㊂本研究中4个不同植被类型的喀斯特样地的AMF 结构相似性指4222 生态学杂志 第30卷 第10期 数也很低,群落结构表现出显著差异,在土壤类型㊁气候条件和立地条件基本一致的情况下,地上植物种类组成差别较大应该是造成这种现象的主要原因,因为植物多样性显著影响AMF的多样性(Bat⁃ten et al.,2006),Sykorová等(2007)在根系18S rDNA和ITS序列研究中亦证实了AMF群落组成强烈受到寄主植物种类的影响㊂喀斯特地区AMF的群落结构会随着植被类型的变化发生显著变化㊂通过对目的条带的基因测序显示,所有条带都是未培养和未命名的AMF菌种,说明喀斯特地区可能存在着大量未被发现的AMF种类,这对于丰富AMF种质资源和开发AMF生态功能都有重要意义㊂本研究把喀斯特4个植被类型的样地作为整体考虑对象(为了使测序样品更具代表性),从每个植被类型中选取2~3条优势条带进行基因测序,并未把是否是差异条带作为考虑因素,这样是为了保证测序样品选择的随机性,目的是了解喀斯特地区AMF的优势种㊂共测序10条带,这10条带的基因测序结果都属于球囊霉属,说明不同喀斯特植被类型中的数量优势种都是球囊霉属,而DGGE本身分析的就已经是微生物群落中数量>1%的优势种群(Muyzer et al.,1993),这在一定程度上应该可以说球囊霉属就是喀斯特地区的优势菌属㊂张美庆等(1994)亦发现球囊霉属在碱性土壤中分布更多一些㊂球囊霉属的生态适应性很强,是很多生态系统的优势属㊂例如,冀春花等(2007)研究发现,球囊霉属是西北干旱区的优势属,而且pH越高球囊霉属所占比例越大㊂本研究表明,球囊霉属可能也是喀斯特地区的优势属,球囊霉属AMF在喀斯特生态系统中可能处于更重要的生态位,这为筛选喀斯特地区的高效菌种提供了指引,在以后培养喀斯特地区高效生态恢复菌种的时候应重点考虑球囊霉属的一些菌种㊂喀斯特地区丰富的AMF遗传多样性表明其可能存在着丰富的功能多样性(刘延鹏等,2008)㊂Kuhn(2001)㊁Corradi和Sanders(2006)和Corradi等(2007)的研究相继证实AMF单孢后代内存在功能基因变异,这种差异被认为在菌根适应环境胁迫方面有潜在重要作用㊂Koch等(2006)发现,G.in⁃traradices种群内的遗传变异使其表现型如根外菌丝密度存在明显的差异,造成了寄主植物对P素吸收等方面的差异,从而促进或抑制寄主植物生长㊂何跃军等(2007)研究了喀斯特适生植物构树接种AMF后的生长响应,结果发现接种能够显著促进构树幼苗的生长,而且宿主植物与菌种存在一定的选择性㊂因此,喀斯特地区丰富的AMF遗传多样性是与喀斯特生态环境长期协同进化的结果,对植物适应这一地区石生㊁干旱㊁低磷的环境具有重要意义,而且极有可能扮演了关键角色㊂在石漠化防治技术体系急需产生突破的情况下,AMF所表现出来的潜在利用价值应该引起重视,加强喀斯特地区AMF多样性调查和种质资源保护对从AMF这一全新角度系统探讨西南喀斯特地区植物的综合适应性和生态系统退化恢复机理都具有重要意义㊂值得提出的是,本研究只是利用了分子生物学方法对喀斯特地区土壤中的AMF遗传多样性进行了初步研究,缺乏AMF孢子种类㊁数量以及与植物侵染方面的调查,以后应注意结合形态学的方法开展更全面深入的研究㊂参考文献房 辉,Damodaran PN,曹 敏.2006.西双版纳热带次生林中的丛枝菌根调查.生态学报,26(12):4179-4185.盖京苹,刘润进,李晓林,等.2000.山东省不同植被区内野生根围AM真菌的生态分布.生态学杂志,19(4): 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Tawaraya K,Watanabe S,Yoshioda E.1996.Effect of onion (Allium cepa)root exudates on the hyphal growth of Gigas⁃pora margarita.Mycorrhiza,6:57-59.作者简介 魏 源,男,1983年生,博士研究生㊂主要从事环境地球化学和微生物生态方面的研究㊂E⁃mail:rbq⁃wy@ 责任编辑 魏中青6222 生态学杂志 第30卷 第10期 。
真菌的遗传多样性及其在医学中的应用研究
真菌的遗传多样性及其在医学中的应用研究真菌是一类生长在土壤、水和空气中的微生物,它们是地球上最古老的生物之一。
在真菌门下,有约100多个属,包括酵母菌、霉菌、伞菌等。
真菌的遗传多样性非常丰富,这种多样性不仅影响着真菌的形态、生理特性和生态位,还对真菌在医学中的应用研究产生了重要影响。
真菌的遗传多样性真菌的遗传多样性表现在两个方面:首先,不同的真菌种类之间存在巨大的遗传差异;其次,同一种真菌的不同株之间也有很大的遗传差异。
这种遗传差异很大程度上决定了真菌的生态适应能力和药物抗性。
在真菌门下,酵母菌是一个相对简单的线粒体真核生物。
酵母菌亚门包括葡萄球菌属、酿酒酵母菌属、酸酒酵母菌属等,它们广泛存在于自然环境中,在生物技术领域、食品加工领域和医学领域都有广泛应用。
哈氏酵母菌是酵母菌亚门中一种重要的医学菌株,在临床用药和科研研究中具有重要作用。
研究表明,哈氏酵母菌株间遗传多样性非常突出,这种多样性决定了它们对药物的耐受性差异。
在霉菌门下,放线菌属是一种具有广泛生物学特性的真菌,它们在土壤和水中广泛分布。
放线菌的遗传多样性差异巨大,导致一些放线菌株对药物的耐受性特别强。
比如,放线菌属中有些产生青霉素的菌株可以对多种药物产生抗性,这也就决定了青霉素药品在治疗疾病时会出现耐药性问题。
真菌在医学中的应用研究真菌在医学中的应用研究非常广泛,从开发新药到生产生物制品,都离不开真菌的应用。
下面就来看看真菌在医学中的几个典型应用领域:1. 抗真菌药物的研发真菌感染是导致全球许多死亡和健康问题的原因之一。
抗真菌药物的研发对我们控制和治疗真菌病非常重要。
硫酸咪康唑、伊曲康唑、氟康唑等抗真菌药物已经被广泛使用。
但由于真菌的遗传多样性很强,致使一些药物的效果不佳或者出现耐药性问题。
因此,需要不断开发新的抗真菌药物。
研究表明,真菌中的天然产物具有很大的潜力,可以作为新药开发的原材料。
2. 酿酒酵母菌的工业利用酿酒酵母菌广泛应用于酒类、发酵面包和乳制品等食品加工过程中。
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真菌的遗传多样性与进化
真菌是生物界中一类非常独特的生物,它们不仅在形态、生态、生活习性、代
谢功能等方面具有极大的多样性,而且在遗传多样性方面也极为丰富。
真菌包括了许多不同的类群,如担子菌、子囊菌、接合菌、隔壁菌、丝壳菌等等,它们之间的遗传关系很复杂,在真菌的分类和进化研究中,遗传多样性是一个非常重要的方面。
一、真菌的遗传多样性
真菌具有高度的遗传多样性,这是由于它们的生殖特性和基因组结构的复杂性
所决定的。
1.生殖特性
真菌繁殖方式多样,包括无性繁殖和有性繁殖两种方式。
无性繁殖可分为片段
繁殖和孢子繁殖。
孢子繁殖可以分为无性孢子繁殖和有性孢子繁殖。
通过不同的繁殖方式,真菌在基因水平上产生了巨大的遗传多样性,很大程度上影响了真菌的种群结构和进化历史。
2.基因组结构
真菌的基因组结构非常特殊,每个细胞核都含有多个染色体,而且基因组大小
和基因数量都相当大。
此外,真菌的基因组中还含有大量的可移动基因元件,如转座子、反转录转座子等,这些元件可以在基因组中产生基因重组和基因重排,进一步增加真菌基因的多样性。
二、真菌的进化
真菌的进化历史非常悠久,早在地球上出现的生物之一。
它们经历了漫长的进
化过程,通过各种复杂的生态互动和基因水平的变异、重组和选择,逐渐演化成了现在大量多样的真菌类群。
1.真菌的系统发育关系
真菌的分类非常庞大,至今已经有超过10万个已知的真菌物种。
通过对真菌的系统发育关系进行研究,可以探究真菌的进化历史和各类真菌之间的亲缘关系。
在过去的几十年间,随着分子生物学和生物信息学的发展,真菌的系统发育关系已经得到了极大的提高。
现在真菌的分类已经建立了较为完整和准确的分类体系。
2.真菌的适应性进化
真菌具有广泛的适应性,它们可以生存在极端环境下,如食盐湖、火山温泉、深海底等地方,甚至可以在其他生物无法生存的环境中生存繁殖。
在这些环境下,真菌往往通过基因水平的变异、重组和选择,逐渐产生了适应性进化,使其适应了不同的环境条件,发挥了重要的生态功能。
三、遗传多样性与进化机制
真菌的遗传多样性和进化机制之间存在着密切的关系。
遗传多样性是进化的基础,只有具有足够的遗传多样性,才能在漫长的进化过程中不断进化并适应不同的环境条件。
1.变异和选择
在真菌的个体层次上,遗传多样性的主要来源是基因水平的变异。
基因变异可以分为点突变、插入和缺失等等,这些变异都能够产生不同的基因型和表型。
在群体层次上,自然选择是重要的驱动因素。
只有具有更适应环境的个体才能更好的存活和繁殖,从而在漫长的进化过程中产生了新的群体类型。
2.互惠共生
真菌与生态环境中其他生物之间的相互作用也极为复杂。
例如,真菌可以和动物、植物、细菌等生物组成互惠共生关系。
这种互惠共生关系不仅能够增加生物之间的多样性,也能够促进物种进化,并在各个层面上促进物种的多样性和进化。
结语:
真菌具有丰富的遗传多样性和漫长的进化历史。
它们在生态、形态、生活习性等方面具有极大的多样性,又在基因水平上产生了极其复杂的基因组结构。
真菌的分类和进化研究一直是生物学和生态学的热点问题,在未来的研究中,还需要进一步深入探究真菌的遗传多样性和进化机制,为保护生物多样性和开发生物技术提供科学的依据。