我国鹅观草属植物中Neotyphodium属内生真菌的分类学研究

我国鹅观草属植物中Neotyphodium属内生真菌的分类学研究

论文摘要

目前禾本科植物内生真菌的研究主要集中在早熟禾亚科Pooideae中的麦角菌科Clavicipitaceae的Neotyphodium属内生真菌和Epichlo(e|¨)属内生真菌,它们统称为epichlo(e|¨)endophytes。至今Neotyphodium属真菌中有17个种得到了公认。2006年3-7月从上海、江苏、安徽和山西等省市,采集鹅观草、早熟禾、黑麦草、羊茅、雀麦和拂子茅等冷季型禾本科植物共计1487株。内生真菌的总检出率为54.3%,江苏省和山西省禾本科植物的检出率分别高达55.5%和69.0%,说明epichlo(e|¨)内生真菌在我国分布广泛,资源丰富。在植物体内,内生真菌系统分布于叶片、叶鞘、茎秆和种子等地上部分的组织器官中,在根中没有发现菌丝体。在叶鞘和茎中菌丝体约2μm宽,细长,单行,粗细均匀,有隔膜,很少分叉,微带弯曲,平行于细胞长轴排列在细胞间隙;在种子中,菌丝体分布在糊粉层细胞之间,菌丝粗细均匀,弯曲度较大。2006年到2007年,采集鹅观草属植物1126株,内生真菌检出率高达55.5%。2001年到2007年积累的来自我国16省市的鹅观草属植物样品中都发现含有Neotyphodium属真菌,并分离到约80株菌。6株鹅观草属植物(4省)中的Neotyphodium属真菌菌株的形态学特征为:在PDA平板上,菌落正面白色,棉质,背面浅褐色至深褐色,生长速度为18.3-48.7mm/21d。分生孢子卵圆形或肾形,单个顶生,4.8-5.9μm×2.1-3.4μm。分生孢子梗呈瓶梗状,垂直于菌丝,单生,通常基部或近基部有隔膜,16.1-24.2×1.8-2.5μm。Neotyphodium-Roegneria共生体组合在我国分布比较广,资源丰富,具有形态多样性和地理多样性,其分类地位的确定需要结合系统发育学分析进一步研究。确认无子座鹅观草属植物中内生真菌是Epichlo(e|¨) yangzii。将23株无子座鹅观草属植物中的epichlo(e|¨)内生真菌的孢子分别与不同交配型的E.yangzii的子座杂交,其中发现有2株与E.yangzii(mat-1)杂交相容,21株与E.yangzii(mat-1,mat-2)杂交不相容。这说明无子座鹅观草属植物的epichlo(e|¨)内生真菌并不都是Neotyphodium属真菌,其中可能有E.yangzii,这也说明人工杂交是区别Neotyphodium属真菌和偶尔不产子座的E.yangzii的有效手段。将我国无子座鹅观草中的内生真菌菌株的tubB和tefA基因序列片段进行了PCR检测、克隆测序和系统发育学分析。首先用8株菌的tubB基因序列构建Epichlo(e|¨)真菌系统发育树,保证分离菌株中不存在E.yangzii的混杂并且证明杂交试验的可信性。然后将我国的6个Neotyphodium菌株进行系统发育学分析,结果表明6株菌的tubB和tefA基因分别有两个拷贝,tubB的第一拷贝约704bp中有6bp不同,tefA的第一拷贝710bp中有8bp不同。Rxy6106,Rxy6107的tubB和Rdy4302的tefA都存在2个拷贝。在基于tubB和tefA的系统发育树上,这6株菌的第一拷贝形成独立的一枝,自展值87,与E.yangzii聚类;Rxy6106,Rxy6107的tubB和Rdy4302的tefA的第二拷贝与E.sylvatica聚类,自展值分别为91和83。我国的Neotyphodium属真菌是一个新的分类群,且可能是由E.yangzii和ETC中的E.sylvatica的杂交而来的。最后,根据分离菌株宿主植物特异性及地理分布、分离菌株形态学特征、杂交试验和系统发育学信息,本研究以我国鹅观草属植物(Roegneria spp.)中的Neotyphodium属真菌为模式菌株,建立了Neotyphodium属的一个新种,命名为Neotyphodium sinicaZ.W.Wang,Y.L.Ji et Y.Kang,sp.nov.。这是我国本土发现的Neotyphodium属的第二个新种,也是亚洲发现的第二个新种。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一部分 文献综述
  • Neotyphodium属真菌的物种多样性及其进化起源
  • 一.真菌的多样性和进化起源研究
  • 二.禾本科植物内生真菌
  • 三.Neotyphodium属真菌的物种多样性
  • 四.Neotyphodium属真菌的进化起源
  • 五.中国真菌的进化起源研究
  • 六.本研究的目的和主要内容
  • 参考文献
  • 第二部分 实验内容
  • 第一章 我国部分禾本科植物的采集和epichlo(e|¨)真菌菌丝体的检测和形态特征
  • 前言
  • 1 材料和方法
  • 1.1 植物样品的采集、保存
  • 1.2 植物样品的鉴定
  • 1.3 内生真菌的检测
  • 2 结果与分析
  • 2.1 植物样品的采集和鉴定
  • 2.2 内生真菌的检测和地理分布
  • 2.3 内生真菌菌丝体在植物组织内的分布和形态特征
  • 3 讨论
  • 参考文献
  • 第二章 我国鹅观草属植物中Neotyphodium属真菌的形态特征和地理分布多样性
  • 前言
  • 1 材料和方法
  • 1.1 鹅观草属植物的采集、保藏及鉴定
  • 1.2 内生真菌的镜检
  • 1.3 内生真菌的分离、纯化和保藏
  • 1.4 真菌的培养以及培养物的特征调查
  • 1.5 菌丝体以及产孢结构表面特征的电子显微镜观察
  • 2 结果与分析
  • 2.1 内生真菌的检测及其鹅观草属植物的鉴定
  • 2.2 菌株的分离和培养
  • 2.3 部分分离菌株的显微结构的特征
  • 2.4 我国鹅观草属植物Neotyphodium属内生真菌的地理分布多样性
  • 3 讨论
  • 参考文献
  • 第三章 鹅观草属植物中Neotyphodium属内生真菌与Epichlo(e|¨) yangzii的人工杂交
  • 前言
  • 1 材料和方法
  • 1.1 生物材料
  • 1.2 epichlo(e|¨)内生真菌的人工杂交试验
  • 1.3 杂交结果的检测
  • 1.3.1 子座的表面观察以及子囊壳、子囊和子囊孢子的发育
  • 1.3.2 子囊孢子弹射和萌发试验
  • 2 结果与分析
  • 2.1 Epichlo(e|¨) yangzii菌株之间的交配
  • 2.2 "Neotyphodium属"分离菌株和Epichlo(e|¨) yangii的杂交
  • 3 讨论
  • 参考文献
  • 第四章 我国鹅观草属植物中Neotyphodium属内生真菌的系统发育学分析及进化起源的研究
  • 前言
  • 1 材料和方法
  • 1.1 供试菌株
  • 1.2 总DNA的提取。
  • 1.3 相关序列的PCR扩增
  • 1.4 相关序列的克隆测序
  • 1.4.1 PCR扩增产物的回收
  • 1.4.2 目的DNA片段和载体的连接
  • 1.4.3 感受态E.coli细胞的制备
  • 1.4.4 重组质粒的遗传转化
  • 1.4.5 目的DNA序列的测序
  • 1.5 序列分析
  • 2 结果与分析
  • 2.1 总DNA的提取
  • 2.2 目的基因片段的PCR扩增、扩增产物的回收和克隆
  • 2.3 测序和比对
  • 2.4 鹅观草中Neotyphodium属和Epichloe属真菌的系统发育学差异
  • 2.5 鹅观草中Neotyphodium属真菌的系统发育学分析
  • 3 讨论
  • 参考文献
  • 第五章 新种Neotyphodium sinica Z.W.Wang,Y.L.Ji et Y.Kang,sp.nov.的建立
  • 综合讨论
  • 参考文献
  • 全文结论
  • 攻读硕士期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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