基于高通量测序及分离培养初步研究美国大豆中真菌多样性

中国是全球最大的大豆进口国,进境大豆所携带的病原真菌传入我国的风险极高。基于高通量测序技术对6批美国大豆真菌多样性进行分析,同时采用分离培养获得单一菌株,依据菌落形态、显微结构及分子技术进行鉴定。高通量测序结果显示,大豆中所有真菌共计5门15纲35目63科112属155种,主要为链格孢属(Alternaria)、球腔菌科(Mycosphaerellaceae)、小戴卫霉科(Davidiellaceae)、小囊菌科(Plectosphaerellaceae)、赤霉属(Gibberella)、附球霉属(Epicoccum)、间座壳属(Diaporthe)、隐球菌属(Cryptococcus)。分离培养结果显示,得到真菌共计40株10种,分别是大豆北方茎溃疡病菌(Diaporthe phaseolorum var.caulivora)、大豆南方茎溃疡病菌(Diaporthe phaseolorum var.meridionalis)、大豆拟茎点种腐病菌(Diaporthe longicolla/Phomopsis longicolla)、大豆炭腐病菌(Macrophomina phaseolina)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、菌核菌(Sclerotinia sclerotiorum)、镰刀菌(Fusarium sp.)、附球菌(Epicoccum sp.)、交链孢菌(Alternaria sp.)、小双胞腔菌(Didymella sp.)。     

马尾松叶表微生物多样性

为发掘对林木生长发育有利的优良微生物资源,并筛选适合叶表微生物的收集方法,以马尾松针叶为试验材料,分别用悬摇法和超声波法收集马尾松叶表微生物,用扩增子高通量测序技术、MUSCLE和Qiime软件研究马尾松叶表微生物的多样性。结果表明:扫描电镜观测结果显示,马尾松针叶表面定殖有大量微生物,包括真菌(菌丝及孢子)和细菌。扩增子高通量测序结果表明,马尾松叶表微生物物种丰富,包含细菌运算分类单位(OTUs)490个,真菌OTUs 1273个。马尾松叶表细菌以未分类的蓝细菌属(unidentified_Cyanobacteria)(36.53%)、未分类的拜叶林克氏菌属(unidentified_Beijerinckia)(28.60%)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(2.35%)为优势属;叶表真菌以枝孢属(Cladosporium)(2.45%)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)(0.92%)、无头孢菌属(Capnobotryella)(0.91%)为优势属。针对叶表细菌多样性的研究表明,悬摇法和超声波法均有较高的物种检出度;在叶表真菌多样性的研究中超声波法优于悬摇法,但超声波法样品间数据变异性较大,测定结果不稳定。     

草莓枯萎病病株与健株根际基质真菌群落组成分析

植物根际微生物群落在植物生长发育及病害发生防治方面具有重要作用.由尖孢镰刀菌草莓专化型(Fusarium oxysporum f.sp.fragariae)引起的枯萎病是草莓生产中的典型土传病害,危害极大.旨在揭示草莓植株根际枯萎病真菌群落结构与枯萎病发生之间的关系,从微生物生态学角度对草莓枯萎病的生态防控提供理论依据.以南京地区草莓枯萎病病株和健株根际基质为研究对象,用高通量测序技术检测草莓根际基质的真菌组成.结果表明,草莓枯萎病病株与健株根际基质相比,真菌群落组成发生了显著改变;病株根际基质真菌多样性指数较健株高;病株根际基质中优势属是刺孢菌属,优势种是蚜虫莫氏黑粉菌;健株根际基质中优势属是Pseudothielavia(暂无统一中文名),优势种是Paecilomyces tabacinus(暂无统一中文名);病株根际基质尖孢镰刀菌相对丰度明显高于健株根际基质,提高了14.83倍,表明枯萎病的发生与尖孢镰刀菌含量的大幅度增加密切相关.     

利用高通量测序快速定位目标性状位点的研究

为了快速鉴定目标性状遗传位点,开发与性状连锁的分子标记,用于剔除高世代选育株行中不利性状,从而加速育种进程。以大豆MS轮回群体中发生花色分离的F_6株行为研究材料,利用其衍生的F_(6∶7)中20个紫花和17个白花纯合家系分别构建2个DNA混池,通过高通量重测序技术获得变异信息,明确SNP富集区,并在SNP富集区内开发分子标记对目标性状进行连锁分析。结果显示,在2个DNA混池间发现329 992个SNP位点,表明混池间的遗传背景已经非常相似,但未发现明显SNP富集区,表明可能存在较多假阳性位点;进一步对高质量(Quality100)的SNP变异位点进行筛选,并去除杂合SNP位点,最终获得3 371个可信位点。其中,位于13号染色上的SNP变异有700个(占比20.77%),并在20～30 Mb的物理区间形成一个最大的SNP富集区,推测调控花色的W1位点可能位于此区间内。利用该区间内SNP信息开发出dCAPS-1、dCAPS-2分子标记,连锁分析结果显示其与W1位点紧密连锁(W1-(0.4 cM)-dCAPS-1-(2.3 cM)-dCAPS-2),表明W1位点位于SNP富集区内。综上所述,通过构建高世代株行的分离群体混池,利用高通量测序方法可以快速定位控制目标性状的遗传位点,且开发的dCAPS标记可以有效剔除不利性状,从而加速遗传育种进程。     

基于高通量测序筛选‘紫娟’花青素合成相关的miRNA

为筛选调控紫娟茶树花青素合成相关miRNA,以茶树品种紫娟(ZJ)、云抗10号(YK)和福鼎大白茶(FD)为材料,构建了miRNA文库。鉴定出46种已知的miRNAs和67种新的miRNAs,预测到具有注释的靶基因765个。通过差异表达分析,筛选出在ZJ与YK、ZJ与FD共有差异表达的miRNA24个。通过对24个差异表达miRNA的靶基因分析,筛选出可能参与调控花青素合成的miRNA 4个,包括miR828a、miR845c、novel_14和novel_87,其预测的靶基因包括转录因子基因MYB4、MYB23、MYB26、MYB82、bHLH74以及4-香豆酰辅酶A链接酶(4CL)、二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)和UDP-葡萄糖黄酮3-O-葡糖基转移酶(UFGT)等基因。利用RT-PCR分析8个差异表达的miRNA,其结果与转录组分析一致。本研究结果为进一步开展茶树花青素生物合成的调控机制研究奠定基础。     

均腐土不同亚纲典型土系土壤细菌群落多样性研究

为研究中国土壤系统分类(CST)体系下均腐土不同亚纲土壤细菌群落结构的多样性，以 4个干润均腐土[富牧西系(DFm)、春雷南系(DCl)、保国系(DBg)、明水系(DMs)]和 4个湿润均腐土[大西江系(MDx)、新发北系(MXf)、卫星农场系(MWx)、裴德系(MPd)]的腐殖质层(Ah层)为研究对象，采用高通量测序技术研究细菌群落多样性，分析细菌群落结构与环境因子间的关系，以探讨影响均腐土不同亚纲群落结构的主要环境因子。结果表明:均腐土 8个土系样品共获得 1 674 634条基因序列，Shannon指数和 Chao1指数表现为:干润均腐土 >湿润均腐土。均腐土 8个土系细菌群落主要包括 10个门类，其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)为富牧西系、春雷南系、保国系、大西江系、新发北系、卫星农场系、裴德系优势菌门，明水系以绿湾菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为优势菌门；属水平上，均腐土各土系的群落差异较大。样品热图分析将 8个土系细菌群落聚为 2类，其中干润均腐土聚为一类，湿润均腐土聚为一类。pH、交换性 Ca、CEC、交换性 Mg、SOC和 TP是影响均腐土细菌群落结构发生变化的主要因子( P<0.05)。此外，RDA分析发现，土壤 pH为影响均腐土细菌群落结构的主导因子，而 pH、交换性 Ca、CEC为驱动干润均腐土细菌群落结构发生变化的主要影响因素，交换性 Mg、SOC、TP为驱动湿润均腐土细菌群落发生变化的主要影响因素。     

菌株Trametes hirsuta zlh237发酵液对污染土壤中多环芳烃的降解及群落结构分析

[目的]利用中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室分离获得的菌株Trametes hirsuta zlh237,研究生物强化(接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液)对污染土壤中3种多环芳烃(PAHs)[Phenanthrene、Pyrene和Benzo[a]pyrene(BaP)]的降解效果,为该菌株在PAHs污染土壤中的应用提供科学依据.[方法]采用高效液相色谱(HPLC)检测7个处理土壤(接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液的Phenanthrene、Pyrene和BaP污染土壤分别标记为PheBA、PyrBA和BaPBA,接种灭菌发酵液的污染土壤分别标记为Phe、Pyr和BaP,原始土壤标记为CK)中3种PAHs含量,利用ABTS法检测土壤中漆酶活性,并运用高通量测序技术分析修复后土壤中细菌群落结构的变化.[结果]菌株T.hirsuta zlh237在3种PAHs污染土壤中均能生长,接种菌株发酵液15 d后,3种PAHs均有一定降解,其中BaP降解效果最佳,降解率达33.99%;且菌株T.hirsuta zlh237在3种污染土壤中均能分泌漆酶.高通量测序Alpha多样性指数分析结果表明,污染土壤接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液后,Chao1指数和Shannon指数显著增加(P<0.05),不同处理土壤样品的Chao1指数和Shannon指数排序均为:PheBA>PyrBA>BaPBA>CK>Phe>Pyr>BaP.Beta多样性的主成分分析(PCA)结果表明,接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液能改变污染土壤细菌群落结构组成;在门分类水平上,污染土壤样品中变形菌门(Proteobacteria)为优势门;在属分类水平上,接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液的污染土壤样品中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)为优势菌属,接种灭菌发酵液的污染土壤Phe和Pyr样品中苯基杆菌属(Phenylobacterium)为优势菌属,而BaP样品中假单胞菌属(Pseudomonas)为优势菌属.[结论]菌株T.hirsuta zlh237发酵液在PAHs污染土壤中能分泌漆酶,对3种PAHs均有一定的降解效果,且能改变污染土壤细菌群落结构组成,在一定程度上对PAHs污染土壤有较好的修复效果.     

草莓白化相关病毒中国分离物全基因组分析

草莓白化相关病毒(strawberrypallidosis-associatedvirus,SPa V)属于长线形病毒科(Closteroviridae)毛形病毒属(Crinivirus),可引起草莓病害,2017年在中国首次报道。采用高通量测序、RACE和RT-PCR技术获得了SPa V中国分离物(FJ)的基因组全长。该病毒含有两条正单链基因组RNA1和RNA2。RNA1全长8 048 nt,5′和3′非编码区序列分别为264和197 nt,含有3个开放阅读框(ORF),分别编码ORF 1a/1b融合蛋白和p9蛋白。RNA2全长7 977 nt,5′和3′非编码区序列分别为248和186 nt,含有8个开放阅读框(ORF),分别编码HSP70h、CPh、CP、CPm、p7、p6、p9和p28等8个蛋白。RNA1和RNA2与美国M1分离物分别具有98.5%和99.0%的核苷酸一致性;系统发育分析结果表明,SPa V中国分离物(FJ)单独处在一个分支。对SPa V来源的小RNA的分析表明,来源于SPa V的小RAN长度以21和22 nt为主。     

基于高通量测序的技术检测梨树病毒

【目的】 研究运用基于高通量测序的技术检测梨树病毒,为梨树病毒的检测提供新方法。【方法】 于2014年、2017年、2018年4月中旬采集库尔勒香梨花朵若干,分别进行转录组测序,将得到的序列经过转录本拼接、层次聚类和基因功能注释,筛选出注释为植物病毒的序列作为候选病毒序列。利用RT-PCR方法检测随机采集的香梨枝条样品,验证高通量测序结果的可靠性。【结果】 根据3组转录组测序数据的生物信息学分析结果,分别对注释为来源于植物病毒的66、202和921条基因序列进行分析。3种梨树中已报道的病毒,分别是苹果茎痘病毒、苹果茎沟病毒和苹果褪绿叶斑病毒,以及梨树中未报道的芸薹黄化病毒。采用设计的特异性引物,通过RT-PCR技术对筛选出的4种病毒进行扩增验证,结果扩增出苹果茎痘病毒和苹果茎沟病毒的目的片段。【结论】 高通量测序技术可作为检测梨树病毒的一种快速、有效手段。