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      嗜藍(lán)孢孔菌屬(Fomitiporia)一新種

      2017-11-16 08:36:16徐莉娜李艷婷南曉潔
      關(guān)鍵詞:新種沙棘菌絲

      郭 尚,周 林,徐莉娜,李艷婷,南曉潔

      (山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所,山西 太原 030031)

      嗜藍(lán)孢孔菌屬(Fomitiporia)一新種

      郭 尚,周 林*,徐莉娜,李艷婷,南曉潔

      (山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所,山西 太原 030031)

      【目的】在山西雁北地區(qū)沙棘樹腐木上采集到了野生嗜藍(lán)孢孔菌屬一新菌,研究其新菌的形態(tài)學(xué)特征、分子系統(tǒng)發(fā)育并確定新種?!痉椒ā啃螒B(tài)學(xué)觀察采用肉眼觀察標(biāo)本以及制作Melzer、棉藍(lán)和5 % KOH 3種試劑的浮載切片,在顯微鏡下觀察標(biāo)本形態(tài),分子系統(tǒng)發(fā)育分析采用將新種的ITS序列與其他已經(jīng)報(bào)道的20種真菌ITS進(jìn)行同源聚類分析,構(gòu)建基于ITS的分子系統(tǒng)發(fā)育樹?!窘Y(jié)果】形態(tài)學(xué)特征為具有馬蹄形擔(dān)子果,蓋狀無柄,有時(shí)平伏反卷生長(zhǎng),單系菌絲系統(tǒng);骨架菌絲在Melzer試劑和棉藍(lán)試劑中呈負(fù)反應(yīng);擔(dān)孢子近球形或球形,無色,厚壁等。分子系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果表明新種與嗜藍(lán)孢孔菌屬親緣關(guān)系較近,聚在一個(gè)分支中,并在系統(tǒng)發(fā)育樹中形成了一個(gè)獨(dú)立的亞分枝?!窘Y(jié)論】根據(jù)研究確認(rèn)為嗜藍(lán)孢孔菌屬新種,定名為FomitiporiayanbeiensisS. Guo & L. Zhou(登陸號(hào)GenBank: KT861405, Fungal name: FN570360)。

      嗜藍(lán)孢孔菌;新種;形態(tài)學(xué);分子系統(tǒng)發(fā)育樹;分類

      【研究意義】嗜藍(lán)孢孔菌屬真菌是一類非常重要的藥用真菌,含有三萜類化合物、葡聚糖、黃酮等多種健康有益的功能成分,對(duì)人類健康保健品的開發(fā),具有很重要的價(jià)值?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】以前有些人將這類真菌與桑黃屬的Phellinuspunctatus-robustus的復(fù)合體混為一類相似體[1],但是近年來的研究認(rèn)為,這兩個(gè)種類屬于不同的屬,在分子系統(tǒng)發(fā)育研究中形成了明顯的、單系的分支[2]。在分類學(xué)研究中,近年來分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的分類學(xué)研究中,使之產(chǎn)生了巨大的進(jìn)步,嗜藍(lán)孢孔菌屬Fomitiporia的分類也隨之發(fā)展,報(bào)道了一些新種[3-5]。【本研究切入點(diǎn)】2015年秋,在山西雁北地區(qū)的野生沙棘樹腐木上采到了一株野生嗜藍(lán)孢孔菌。從子實(shí)體形態(tài)和顯微鏡下的觀察結(jié)果,以及分子ITS測(cè)序分析結(jié)果認(rèn)為,該菌具有明顯的嗜藍(lán)孢孔菌Fomitiporia屬的特征,在分子系統(tǒng)發(fā)育樹中形成單獨(dú)的分支,因此確認(rèn)該菌為Fomitiporia屬的1個(gè)新種,定名為FomitiporiayanbeiensisS. Guo & L. Zhou?!緮M解決的關(guān)鍵問題】現(xiàn)將FomitiporiayanbeiensisS. Guo & L. Zhou的形態(tài)學(xué)特征、分子生物學(xué)特征和系統(tǒng)發(fā)育情況報(bào)道如下。

      1 材料與方法

      1.1 標(biāo)本和菌株

      2015年10月,著者們?cè)谏轿餮惚钡貐^(qū)采集到了一株野生嗜藍(lán)孢孔菌屬真菌,此菌株生長(zhǎng)在沙棘(HippophaerhamnoidesLinn.)腐木上,采集地點(diǎn)海拔1352 m,北緯39°98′、東經(jīng)112°47′,采集標(biāo)本(SXSYJBB1510),以及用新鮮子實(shí)體分離得到純菌株(SXSYJJZ No.1510),保存于山西省農(nóng)科院食用菌所內(nèi)。同時(shí)送中國(guó)農(nóng)科院微生物菌種保藏中心收藏(CGMCC No.13380)。

      1.2 獲得純菌種

      培養(yǎng)基為常規(guī)的PDA培養(yǎng)基,pH 6。采用組織分離法,將子實(shí)體表面消毒(高錳酸鉀或乙醇),無菌操作切取子實(shí)體內(nèi)部菌肉,接于滅菌后的PDA培養(yǎng)基試管中,培養(yǎng)條件為27 ℃,黑暗。

      1.3 形態(tài)學(xué)鑒別

      以裸眼確認(rèn)標(biāo)本,鑒別真菌標(biāo)本的色、形、質(zhì)、邊緣、菌蓋、菌柄、以及紋飾,毛刺有無等特征,記錄菌體大小、輪廓長(zhǎng)、寬度等。

      標(biāo)本顯微特征鑒別,以Melzer試劑制作切片觀察菌絲系統(tǒng)的淀粉質(zhì)反應(yīng)或擬糊精反應(yīng),在5 % KOH試劑中觀察菌絲系統(tǒng)的變化反應(yīng)、菌髓或菌肉菌絲的排列方式等。在棉藍(lán)切片中觀察菌絲的嗜藍(lán)反應(yīng),同時(shí)觀察生殖菌絲、骨架菌絲、囊狀體或擬囊狀體以及其他結(jié)構(gòu)等在棉藍(lán)試劑和Melzer試劑中的反應(yīng)。

      資料對(duì)比判斷,根據(jù)標(biāo)本的特征以及采集地的生態(tài)環(huán)境,查閱相關(guān)資料對(duì)比鑒別[6]。

      1.4 分子生物學(xué)分析

      采集的嗜藍(lán)孢孔菌新菌株培養(yǎng)用PDA培養(yǎng)基,DNA提取用CTAB法,檢測(cè)純度和完整性用微量分光光度計(jì)和瓊脂糖凝膠電泳。引物用ITS5,對(duì)提取的ITS DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增,PCR反應(yīng),變性(95 ℃預(yù)變性2 min)-復(fù)性(57 ℃復(fù)性1 min)-延伸(72 ℃延伸1 min)等3個(gè)過程35個(gè)循環(huán),最后保溫10 min(72 ℃)。

      1.5 系統(tǒng)發(fā)育樹的研究

      從GenBank中收集嗜藍(lán)孢孔菌屬Fomitiporia21個(gè)標(biāo)本和14個(gè)物種的參考序列(表1)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,軟件ClustalX2.0.11進(jìn)行默認(rèn)程序的核苷酸序列自動(dòng)比對(duì),序列對(duì)齊,進(jìn)一步優(yōu)化和手工調(diào)整,構(gòu)建基于ITS的系統(tǒng)發(fā)育樹。相同寄主的種FomitiporiahippophaeicolaMUCL 31746和FomitiporiahippophaeicolaMUCL31747兩個(gè)菌株選作外群。進(jìn)化分枝上Bootstrap檢驗(yàn)度為1000,Values大于50 %。

      表1 用于系統(tǒng)發(fā)育樹分析的相關(guān)菌株及ITS序列登錄號(hào)

      續(xù)表1 Continued table 1

      屬/種名Genus/speciesnamesVoucher地點(diǎn)LocalityGenBank登錄號(hào)GenBankAccessionNo.作者AuthorsFomitiporiaerectaMUCL49871FranceGU461939A.David.FomitiporiagabonensisMUCL47576(T)GabonGU461971Amalfi&DecockFomitiporiasp.GL-2016ChinaKT861405FomitiporiahippophaeicolaMUCL31746BelgiumGU461945Fiasson&NiemelaMUCL31747BelgiumGU461946Fiasson&NiemelaFomitiporiapunctateMUCL34101GermanyAY618200Murrill.MUCL47629JapanGU461982Murrill.MUCL53548EuropeJX093834Murrill.FomitiporiarobustaMUCL51297EstoniaJQ087892Fiasson&NiemelaMUCL51327CzechGU461949Fiasson&NiemelaFomitiporiasp.MUCL53009SouthAfricaJQ087890Amalfi.FomitiporiatenuisMUCL49948GabonGU461958Decock.FomitiporiatorreyaeMUCL47628JapanJQ087896Y.C.Dai&B.K.CuiFomitiporiaPS3MUCL52350MexicoJQ087885Amalfi.

      2 結(jié)果與分析

      2.1 形態(tài)特征描述

      子實(shí)體:擔(dān)子果多年生,干燥的子實(shí)體呈木質(zhì)狀,無柄,蓋狀,馬蹄形,單生,平伏有時(shí)反卷生長(zhǎng),無異味,木栓化。單片菌蓋長(zhǎng)徑大約5~7 cm,寬徑2~4 cm寬,厚度1~2 cm。菌蓋上表面棕褐色,粗糙,無同心環(huán)帶,菌蓋下表面呈綠褐色,木栓質(zhì),具同心的環(huán)區(qū)。菌蓋邊緣鈍化,黃褐色,菌肉也呈黃褐色,達(dá)30 mm厚。菌管比菌肉顏色稍暗,呈棕黃色,木質(zhì) (圖1)。

      菌絲結(jié)構(gòu):?jiǎn)蜗稻z系統(tǒng),生殖菌絲有鎖狀聯(lián)合。在Melzer試劑和棉藍(lán)試劑中骨架菌絲呈負(fù)反應(yīng),在氫氧化鉀試劑中無反應(yīng),菌絲即不消解,也不膨脹。

      新種 A~C:沙棘樹上的子實(shí)體;Bar=5cmA-C: Habit on Seabuckthorn trees; Bar=5cm圖1 嗜藍(lán)孢孔菌 Fig.1 Fomitiporia yanbeiensis

      菌肉:生殖菌絲為無色或淺黃色,數(shù)量較少,壁較薄或稍厚,偶有分枝,直徑約1.4~2.5 μm。骨架菌絲較多,呈黃褐色至銹褐色,厚壁,有一內(nèi)腔,有分枝無分隔,交織排列,直徑為1.7~3.2 μm。

      菌管: 生殖菌絲較少,無色,薄壁,偶爾分枝,直徑為2.0~3.0 μm;多數(shù)為呈黃褐色的骨架菌絲,大致沿菌平行排列,壁較厚,直徑為2.5~4.8 μm。

      孢子: 擔(dān)孢子球形或近球形,平滑,無色。壁很厚,Melzer中呈淀粉反應(yīng),在棉藍(lán)中無嗜藍(lán)反應(yīng)。大小為 4.0~5.1 μm×5.4~6.1 μm,平均長(zhǎng)為4.52 μm,平均寬為4.18 μm,長(zhǎng)寬比約為1.08。子實(shí)層中有囊狀體,無剛毛,壁薄,大小約為4.6~8.0 μm×3.8~4.0 μm;擔(dān)子桶狀不著生擔(dān)孢子梗,大小約為 6.0~12.0 μm×4.0~6.5 μm。擬擔(dān)子很少,與擔(dān)子的形狀有些相似,但與擔(dān)子相比略小一些。

      模式標(biāo)本存放在山西省農(nóng)科院食用菌研究所(SXSYJBB1510)。寄主為沙棘樹。采集地位山西省的雁北地區(qū),北緯39°98′、東經(jīng)112°47′,海拔1352 m。

      2.2 DNA測(cè)序鑒定

      所提取的Fomitiporiayanbeiensis基因組用微量分光光度計(jì)檢測(cè)后,結(jié)果顯示其OD260/280=1.68,OD260/230=1213,濃度為47.2 ng/μl,表明所提取的基因組質(zhì)量高、純度好,符合下游PCR的要求。以提取的Fomitiporiayanbeiensis基因組為模板,ITS DNA的擴(kuò)增結(jié)果見圖2。

      Sanger測(cè)序結(jié)果上傳NCBI 檢索得到登錄號(hào):KT861405.1,并將此序列Blast同源比對(duì),結(jié)果顯示出新菌標(biāo)本ITS DNA與嗜藍(lán)孢孔菌屬的一些種類具有極高的同源性。

      2.3 分子系統(tǒng)發(fā)育分析

      從GenBank中經(jīng)Blast檢索后,下載相似性大于90 %的相關(guān)菌株的ITS1-5.8S-ITS2區(qū)段序列,用ClustalX2.0.11軟件對(duì)菌株Fomitiporiayanbeiensis和下載的序列進(jìn)行比對(duì),用Mega5軟件,以FomitiporiahippophaeicolaMUCL 31747為外群,構(gòu)建鄰接(NJ)系統(tǒng)發(fā)育樹(圖3)。本研究菌株Fomitiporiayanbeiensis和嗜藍(lán)孢孔菌屬Fomitiporia的一些種以100 %的支持率聚在同一分支中。系統(tǒng)發(fā)育樹表明,菌株Fomitiporiayanbeiensis的系統(tǒng)發(fā)育地位屬于嗜藍(lán)孢孔菌屬?;谛螒B(tài)特征與其嗜藍(lán)孢孔菌屬種的比較結(jié)果,以及分子系統(tǒng)發(fā)育分析,支持菌株Fomitiporiayanbeiensis是嗜藍(lán)孢孔菌屬中的一個(gè)新分類單元。

      圖2 ITS PCR產(chǎn)物凝膠電泳結(jié)果Fig.2 Gel electrophoresis results of ITS PCR products.

      3 討 論

      根據(jù)資料記載,嗜藍(lán)孢孔菌屬Fomitiporia真菌有37個(gè)種被研究報(bào)道過[7],是銹革孔菌科中的一個(gè)獨(dú)立的類群[8],目前在中國(guó)報(bào)道過的種類有13個(gè)種[4]。我們的新菌標(biāo)本具有嗜藍(lán)孢孔菌屬真菌種類Fomitiporiagenus的代表特性,因此可以確認(rèn)Fomitiporiayanbeiensis是Fomitiporia屬的一個(gè)種類。

      近年來應(yīng)用DNA條碼技術(shù)研究生物分類,為微生物特別是真菌分類提供了一個(gè)確切可靠的鑒定手段,ITS序列分析被視為微生物種類鑒定的簡(jiǎn)便有效的方法之一[9-10]。在本研究中,獲得Fomitiporiayanbeiensis了長(zhǎng)度為789 bp的ITS序列片段,經(jīng)在GenBank中的Blast檢索比對(duì),與嗜藍(lán)孢孔菌屬真菌種類Fomitiporiagenus的代表菌株親緣關(guān)系較近11],相似性為95 %~96 %。而與其他的Fomitiporiasp.都親緣較遠(yuǎn),相似性91 %以下。與具有相同寄主的Fomitiporiahippopha?icola(H. Jahn) Fiasson & Niemel?[11-12]的序列相似度只有88 %[13],這意味著兩個(gè)種類應(yīng)該不屬于同種。

      在系統(tǒng)發(fā)育樹中,F(xiàn)omitiporiayanbeiensis內(nèi)嵌于Fomitiporiasp.進(jìn)化枝中,形成了明顯的、支持率高的、單獨(dú)的分枝。Fomitiporiasp.在中國(guó)已經(jīng)有很多報(bào)道, Dai YC等[3,14]發(fā)表的新種中,F(xiàn)omitiporiabannaensisY.C. Dai和FomitiporiatorreyaeY.C. Dai & B.K. Cui,在系統(tǒng)發(fā)育樹中與FomitiporiayanbeiensisS. Guo & L. Zhou相距較遠(yuǎn),這可能說明這些種類與本研究報(bào)道的Fomitiporiayanbeiensissp.nov.具有較遠(yuǎn)的親緣關(guān)系(圖3)。

      在我國(guó)報(bào)道過的木生真菌大約有百十余種,南方的廣西、云南以及東北地區(qū)較多,銹革孔菌科的很多木生真菌種類都是樹木的病原菌,侵染活樹使樹體罹病,造成樹木腐爛甚至死亡[15]。在山西雁北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的此新菌是野生狀態(tài)的,采集地實(shí)地考察以及訪問當(dāng)?shù)鼐用?,沒有關(guān)于沙棘林因?yàn)樯L(zhǎng)有這種新菌而造成樹木死亡的說法,當(dāng)?shù)鼐用駛冋f這是在沙棘樹死后才長(zhǎng)出來的。筆者們是在沙棘樹的腐木上采集到的這種菌株,沒有在活樹上發(fā)現(xiàn),可能是我們采集到的菌株是多年生標(biāo)本,樹木已經(jīng)死亡。再就是可能調(diào)查范圍有限,未能發(fā)現(xiàn)活體樹上的標(biāo)本,今后我們將繼續(xù)調(diào)查采集,擴(kuò)大采集地區(qū)、采集樹的樹齡以及生長(zhǎng)季節(jié)。同時(shí)也在進(jìn)行新菌的菌種培養(yǎng)基質(zhì)研究和人工栽培馴化試驗(yàn),利用小麥、小米、玉米等培養(yǎng)基質(zhì)接種,大約30~45 d即可培養(yǎng)出健壯的菌絲[16],在野外活體沙棘樹上或斷木上做接種實(shí)驗(yàn),研究這個(gè)新菌(Fomitiporiayanbeiensis)在活體沙棘樹上以及其他樹種上能否生長(zhǎng),是否使樹體罹病,能否進(jìn)行人工馴化,為實(shí)現(xiàn)仿野生栽培和人工栽培提供一些基本實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

      分支樹上的數(shù)據(jù)表示Bootstrap檢驗(yàn)的支持百分率,顯示菌株的GenBank序列號(hào),標(biāo)尺參數(shù)表示進(jìn)化距離The confidence values of 50 or above from 1000 replicate bootstrap sampling are shown at each node, GenBank accession numbers are shown.Bars=distance corresponding to 10 base changes per 100圖3 依據(jù)ITS區(qū)序列構(gòu)建的嗜藍(lán)孢孔菌屬及相關(guān)類群系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.3 Molecular phylogenetic tree inferred from the rDNA-ITS sequence of Fomitiporia (obtained from this study) and related strains (obtained from GenBank)nucleotide positions.

      4 結(jié) 論

      分析鑒定確認(rèn),該研究標(biāo)本嗜藍(lán)孢孔菌屬新種(Fomitiporiayanbeiensis) 具有Fomitiporiagenus的代表特性,如子實(shí)體、菌絲體、擔(dān)孢子等特征,屬于Fomitiporia屬種類,是嗜藍(lán)孢孔菌屬的一個(gè)新種,定名為FomitiporiayanbeiensisS. Guo & L. Zhou(登陸號(hào)GenBank: KT861405, Fungal name: FN570360),與Fomitiporiahippopha?icola具有相同的沙棘分離源,但從形態(tài)學(xué)特征和ITS分子序列分析結(jié)果看,不屬于相同種類。

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      ANewSpeciesofGenusFomitiporia

      GUO Shang,ZHOU Lin*,XU Li-na,LI Yan-ting,NAN Xiao-jie

      (Shanxi Provincial Academy of Agricultural Sciences, Institute of Edible Fungi, Shanxi Taiyuan 030031, China)

      【Objiective】A newFomitiporiafungus,Fomitiporiasp. nov., was collected from the Yanbei area Shanxi province China in the wild buckthorn trees rot wood. The purpose of this study was to identify the morphological characteristics, molecular phylogeny and new species of new strain. 【Methods】Morphological observation was carried out by naked eye observation, and under the Nikon E80i microscope, 3 kinds of reagents, Melzer, cotton blue and 5 % KOH, were used as slides to observe the microscopic shape,Molecular phylogenetic analysis was carried out by homologous clustering analysis of the new ITS sequences with 20 other reported fungal ITS, and a phylogenetic tree based on ITS was constructed. 【Result】The morphological feature was that it has a horseshoe shaped cover basidiocarps, sessile, sometimes procumbent backscroll mycelium growth, single system; skeletal hyphae showed a negative reaction in the Melzer reagent and cotton blue reagent; basidiospore near spherical or spherical, colorless, thick wall etc. Molecular phylogenetic analysis showed that the new species had close relationship with the genus Cladosporium and clustered into one branch and formed an independent sub clade in the phylogenetic tree. 【Conclusion 】According to the study, it was confirmed as a new species ofFomitiporiagenus and namedFomitiporiayanbeiensisS. Guo & L. Zhou (GenBank: KT861405, Fungal name: FN570360). The type specimen SXSYJBB1510 was stored in the Institute of edible fungi of Shanxi Academy of Agricultural Sciences, and the strain specimen CGMCC No.13380 has been deposited in China General Microbiological Culture Collection Center.

      Fomitiporia; New species; Morphology; Phylogenetic trees; Classification

      1001-4829(2017)10-2334-06

      10.16213/j.cnki.scjas.2017.10.029

      2017-04-27

      山西省煤基重點(diǎn)科技攻關(guān)(FT2014-03)

      郭 尚(1967-),男,山西陽高人,博士,副研究員,主要從事食用菌菌根共生機(jī)理、食(藥)用菌生產(chǎn)技術(shù)與種質(zhì)資源研究,E-mail:gs0351@sohu.com,*為通訊作者,E-mail: nkysyj301@126.com。

      S567.3+4

      A

      (責(zé)任編輯 李 潔)

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