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真菌學國家重點實驗室的最新研究大幅度增加了擔子菌酵母已知物種的數量

作者: 發布時間:2020.03.19 文章來源:

  擔子菌酵母是以單細胞為主要繁殖方式的一類擔子菌,在黑粉菌亞門(Ustilaginomycotina)、傘菌亞門(Agaricomycotina) 和銹菌亞門(Pucciniomycotina)內都有分布。這些單細胞真菌不僅在真菌演化方面具有重要的系統地位,而且在工農業生產、生物制藥、環境保護中具有非常廣泛的應用價值。 

 

  在最新版本的酵母分類學專著“The Yeasts A Taxonomic Study”中共收錄了約 500 余種擔子菌酵母。但研究顯示約有 90% 的未知類群還有待被發現。為了充分發掘利用未知擔子菌酵母的應用潛力,加強戰略生物資源的儲備,真菌學國家重點實驗室酵母菌系統學和進化生物學研究組從幾乎遍布國內的不同地區采集了 1000 多份植物和土壤樣品,從中分離到近萬株酵母菌,對其中 1440 株進行了基于 ITS  26S rRNA 基因 D1/D2 區序列分析的分子鑒定,共獲得分布在 58 屬內的 300 多個種(包括 199 個已知種和 100 多個未知種)。隨后通過多基因(18S, ITS+5.8S, 26S rRNA,EF-1α,RPB1, RPB2CYTB)序列分析,描述了分布在 42 個屬的 107 個新種,并且在這些新種描述的基礎上建立了 2 個新目、3 個新科和 8 個新屬。該研究使擔子菌酵母的已知種數增加了 20% 以上,不僅豐富了我國酵母菌的菌種保藏量,而且發現了一些特殊形態的新類群,這些新類群恰恰處于系統演化的特殊位置,彌補了擔子菌系統發育樹上的很多間斷。另外,在這 100 多個新種中有近五分之一的類群具有耐低溫生長特性,這些類群在開發低溫工業酶類和構建低溫外源蛋白表達系統方面具有重要應用潛力。 

 

  本研究還對目前廣泛應用于酵母菌物種鑒定的DNA條形碼進行了評估。ITS  26S rRNA D1/D2 區作為 DNA 條形碼已經被廣泛應用于酵母的物種鑒定中,目前一般認為,如果不同菌株在這兩個區域內的核苷酸序列差異大于 1%,就可以判斷為屬于不同的物種。這一種標準被稱為“1% threshold”(或“1% rule”)。但該標準是否適應于所有酵母菌類群,不同屬內的物種在ITSD1/D2 區的變異速率是否相同,是否需要針對不同的類群進行(case-by-case)具體分析,在酵母菌系統學研究者之間尚有爭議。該研究對 70 多個屬進行了屬內種間的ITSD1/D2區變異率分析,明確了每個屬內的種間差異性。發現除了部分屬的物種鑒定還需要其它標準輔助外,大部分屬的物種鑒定可以應用“1% threshold”準則。 

 

  這一研究成果最近以“Diversity and phylogeny of basidiomycetous yeasts from plant leaves and soil: Proposal of two new orders, three new families, eight new genera and one hundred and seven new species”為題發表于真菌學領域的頂級期刊Studies in Mycology上(https://doi.org/10.1016/j.simyco.2020.01.002)。李愛華博士為第一作者,王啟明項目研究員和白逢彥研究員為共同通訊作者。相關研究課題得到了國家自然科學基金委員會面上項目(No.31570016)和科技部基礎性工作專項(No.2014FY210400)的資助。 

 

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