中国土壤暗色丝孢菌五个疑难属的形态学和分子系统学分析

论文摘要

土壤是所有陆地生态系统的基质,土壤真菌在土壤微生态的平衡中起着非常重要的作用。土壤真菌是指以土壤作为活动场所完成其全部或部分生活史的真菌,具有丰富的物种多样性,其中半知菌种类最多,而暗色丝孢菌占半知菌的大部分。本研究集中在暗色丝孢菌的分类研究上,旨在结合形态学和分子生物学的分析数据,对该菌物类群的五个重点属、种做一综合的分类研究。在暗色丝孢菌形态分类上,不同属种的分类标准不同,造成了很多有争议的问题。比如仅根据刚毛的有无将毛束霉(Trichurus)和头束霉属(Cephalotrichum)分开,很多学者对此观点存有异议。针对类似的形态学遗存问题,通过分子生物学手段有望将其澄清。通过选择的LSU、SSU和ITS等三个基因片段对头束霉属(Cephalotrichum),腐质霉属(Humicola),节格孢属(Scytalidium),粘鞭霉属(Gliomastix)和齿梗孢属(Scolecobasidium)等五个属的形态学和分子生物学进行了探索研究,并提出了一些分类观点,分子系统学的分析结果在很大程度上都是支持形态学分类结果的,但是不同的形态表型性状在分子分类标准上是不等价的。从分子系统学分析结果发现,毛束霉Trichurus菌株在不同的系统拓扑图上都是以亚群聚类在头束霉Cephalotrichum内部,并且在分属的重要形态特征上都是一样的(载孢体均为分生孢子梗束和产孢方式是内壁芽生式,产孢梗延伸方式为环痕式)。毛束霉Trichurus不能仅仅因为存在刚毛而独立成属,而应该作为一个类群放在头束霉Cephalotrichum名下。不过在形态特征的权重上,刚毛的存在与否要占第一位,也是该类群独立存在的识别标志。粘鞭霉属(Gliomastix)是一多系进化属,分生孢子的粗糙程度和是否形成粘孢子球在该属的种间鉴定中起到重要的作用。在腐质霉属(Humicola)内,分子生物学手段在该属的分类上体现了很大的优势,腐质霉(H. fusoatra)和灰腐质霉(H. grisea)在不同的分子拓扑结构上都表现了多系型,根据不同的基因所建立的系统树的拓扑结构基本一致,分子分类性状对该属的分类是很可靠的。节格孢属(Scytalidium)真菌寄主范围广,分子系统学分析证明了属的概念,有暗色节孢子和/或者淡色节孢子的种均应归入该属,同时发现嗜热节格孢(S.thermophilum)是一个多系种。齿梗孢属(Scolecobasidium)LSU片段比较长,具有较多的进化信息。分子生物学分析表明属内多变齿梗孢S. tshawytschae是单系进化种,而腐生齿梗孢S. humicola是多系种,分生孢子两种形状的种类不能聚类成群。本论文通过分子系统学研究的证实,结合形态学的描述,确证了24个新种,提出了3个新组合种名,确定指出了一个原形态疑难种的分类地位。24个新种是:栗色头束霉Cephalotrichum castaneum Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、柱孢头束霉Cephalotrichum cylindrosporus Y.L. Zhang & T.Y. Zhang、尖顶孢头束霉Cephalotrichum acutisporum J.J. Xu & T.Y. Zhang、椭孢头束霉Cephalotrichum ellipsoideum H.Q. Pan & T.Y. Zhang、膨梗头束霉Cephalotrichum inflatum Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、土壤头束霉Cephalotrichum terricola Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、大孢头束霉Cephalotrichum macrosporum Y. L. Jiang & T.Y. Zhang、矩孢头束霉Cephalotrichum oblongum J. J. Xu. & T. Y. Zhang、卵形头束霉Cephalotrichum ovoideum Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、疣梗头束霉Cephalotrichum verrucipes Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、长颈头束霉Cephalotrichum longicollum Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、粗壮头束霉Cephalotrichum robustum Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、球孢头束霉Cephalotrichum globosum J.J. Xu. & T.Y. Zhang、螺纹孢头束霉Cephalotrichum spiralis H.M. Liu & T.Y. Zhang、西藏粘鞭霉Gliomastix tibetensis Y. H. Geng & T. Y. Zhang、中国腐质霉Humicola chinensis Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、土壤腐质霉Humicola interseminata Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、光滑腐质霉Humicola levis Y.H. Geng & T.Y. Zhang、长梗腐质霉Humicola pedunclensis W. Zhang & T.Y. Zhang、亚小腐质霉Humicola subminima Y.L. Jiang & T.Y. Zhang、中国节格孢Scytalidium chinesis Y.H. Geng & T.Y. Zhang、西藏节格孢Scytalidium tibetensis Y.H. Geng & T.Y. Zhang、具瘤节格孢Scytalidium verrucaria Y.H. Geng & T.Y. Zhang和不等齿梗孢Scolecobasidium anisomerosporum Y.L. Zhang & T.Y. Zhang。三个新组合种名:柱形头束霉Cephalotrichum columnarium (H.J. Swart) T.Y. Zhang & Y.L. Jiang, comb. nov.、疣孢头束霉Cephalotrichum verrucisporum (Y.L. Jiang & T.Y. Zhang) Y.L. Jiang & T.Y. Zhang, comb. nov.、粗糙孢粘鞭霉Gliomastix verruculosporium (H(?)hn.) Y.L. Zhang & T.Y. Zhang, comb. nov.。1个原形态疑难种,齿梗孢未定种Scolecobasidium sp. 1(HSAUPⅡ052546)确定为多变齿梗孢Scolecobasidium tshawytschae (Doty & D.W. Slater) McGinnis & Ajello。干制培养物标本是保持培养物产孢结构和菌落外观的最好办法,需要时可随时制作玻片标本进行观察,与活菌株保存相配合就达到保留菌种的良好效果。论文中详细介绍了干制培养物的制作方法。所有研究过的标本、干制培养物和活菌株均保存在山东农业大学植物病理学标本室(HSAUP)。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 真菌分类研究概况
• 1.2 土壤真菌的研究意义
• 1.3 土壤真菌提取分离方法
• 1.3.1 分离方法
• 1.3.2 培养基
• 1.4 分类技术在土壤真菌研究中的应用
• 1.4.1 传统分类方法
• 1.4.2 现代分类技术在土壤真菌研究中的应用
• 1.5 分子系统学概念
• 1.6 分子系统学研究中常用的基因片段
• 1.6.1 ITS 序列
• 1.6.2 Gpd 基因
• 1.6.3 β-tubulin（β－微管蛋白）
• 1.6.4 EF1-α（延伸因子）
• 1.6.5 RPB2 （RNA 聚合酶Ⅱ）
• 1.6.6 多基因序列分析
• 1.7 分子系统学常用的软件及数据处理方法
• 1.7.1 常用生物软件简介
• 1.7.1.1 PAUP
• 1.7.1.2 MrBayes 软件（贝叶斯方法）
• 1.7.1.3 MEGA
• 1.7.1.4 ModelTest
• 1.8 系统树的构建方法
• 1.8.1 最大简约法
• 1.8.2 距离法
• 1.8.3 最大似然法
• 1.8.4 树系可信度的检验
• 1.9 数据处理方法
• 1.9.1 序列的比对排定
• 1.9.2 分子系统树构建软件的调用
• 1.9.3 Modeltest 程序的应用
• 1.10 国际上的焦点问题
• 1.10.1 真菌生物多样性与系统进化
• 1.10.2 真菌DNA 条形码系统建设
• 1.10.3 真菌遗传和基因组学
• 1.10.4 真菌活性次生代谢产物及其代谢调控
• 1.10.5 医学真菌学
• 1.11 我国土壤暗色丝孢菌分类研究现状及未来
• 1.11.1 真菌分类研究中存在的问题
• 1.11.2 分类学发展趋势与展望
• 1.11.3 本研究拟解决的问题
• 2 实验材料和方法
• 2.1 主要仪器
• 2.2 培养基
• 2.3 主要试剂及配制方法
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 形态学研究用相关方法
• 2.4.2 分子系统学相关方法
• 2.5 数据处理步骤
• 3 研究结果
• 3.1 头束霉属（Cephalotrichum）
• 3.1.1 尖顶孢头束霉（C. actisporum）
• 3.1.2 栗色头束霉（C. castaneum）
• 3.1.2 柱形头束霉（C. columnaris）
• 3.1.4 柱孢头束霉（C. cylindrosporus）
• 3.1.5 椭孢头束霉（C. ellipsoideum）
• 3.1.6 球孢头束霉（C. globosum）
• 3.1.7 膨梗头束霉（C. inflatus）
• 3.1.8 长颈头束霉（C. longicollum）
• 3.1.9 大孢头束霉（C. macrosporum）
• 3.1.10 小孢头束霉（C. microsporus）
• 3.1.11 第九头束霉（C. nanum）
• 3.1.12 矩孢头束霉（C. oblongum）
• 3.1.13 卵形头束霉（C. ovoideae）
• 3.1.14 紫棕头束霉（C. purpureofuscus）
• 3.1.15 粗壮头束霉（C. robustum）
• 3.1.16 螺纹孢头束霉（C. spiralis）
• 3.1.17 头束霉（C. stemonitis）
• 3.1.18 土壤头束霉（C. terricola）
• 3.1.19 疣梗头束霉（C. verrucipes）
• 3.1.20 疣孢头束霉（C. verrucisporum）
• 3.1.21 属内小结
• 3.2 粘鞭霉属（Gliomastix）
• 3.2.1 禾谷粘鞭霉（G. cerealis）
• 3.2.2 卢蠕尔粘鞭霉（G. luzulae）
• 3.2.3 墙粘鞭霉（G. murorum）
• 3.2.4 墙粘鞭霉多色孢变种（G. murorum var. polychrome）
• 3.2.5 墙粘鞭霉费林变种（G. murorum var. felina）
• 3.2.6 层粘鞭霉（G. subiculosa）
• 3.2.7 西藏粘鞭霉（G. tibetensis）
• 3.2.8 粗糙孢粘鞭霉（G. verruculospora）
• 3.2.9 属内小结
• 3.3 腐质霉属（Humicola）
• 3.3.1 中国腐质霉（H. chinensis）
• 3.3.2 腐质霉（H. fusoatra）
• 3.3.3 棕灰腐质霉（H. fuscogrisea）
• 3.3.4 灰腐质霉（H. grisea）
• 3.3.5 土壤腐质霉（H. interseminata）
• 3.3.6 光滑腐殖霉（H. levis）
• 3.3.7 长梗腐质霉（H. pedunclensis）
• 3.3.8 亚小腐质霉（H. subminima）
• 3.3.9 属内小结
• 3.4 齿梗孢属（Scolecobasidium）
• 3.4.1 不等齿梗孢（S. anisomerosporum）
• 3.4.2 树状齿梗孢（S. dendroides）
• 3.4.3 腐生齿梗孢（S. humicola）
• 3.4.4 淡色齿梗孢（S. pallescens）
• 3.4.5 多变齿梗孢（S. tshawytschae）
• 3.4.6 属内小结
• 3.5 节格孢属（Scytalidium）
• 3.5.1 嗜酸节格孢（S. acidophilum）
• 3.5.2 中国节格孢（S.chinensis）
• 3.5.3 卷旋节格孢（S. circinatum）
• 3.5.4 木栖节格孢（S. lignicola）
• 3.5.5 嗜热节格孢（S. thermophilum）
• 3.5.6 西藏节格孢（S. tibetensis）
• 3.5.7 具瘤节格孢（S. verrucaria）
• 3.5.8 属内小结
• 4 讨论与结论
• 4.1 讨论
• 4.2 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的论文