基于PTN系统分析不同种植地转基因水稻种子可培养内生真菌菌群的多样性

【目的】比较不同种植地、不同品种来源的转基因(genetically modified,GM)水稻近等基因系种子内生真菌的丰富度和多样性,探讨变异发生的影响因素,为研究GM水稻种子内生真菌种群结构的非预期变异提供科学基础。【方法】收集转2mG2-epsps抗草甘膦水稻株系(transgenic line,T),及相应的对照样本亲本品种(parent variety,P)和非转基因组培再生株系(non-transgenic regeneration line from tissue culture,NR),建立亲本对照-转基因株系-非转基因对照(parent control-transgenic plant line-non-transgenic control,PTN)近等基因系。粳稻品种日本晴亲本(P1)及其相应的T16和NR25组成P1近等基因系(P1 near-isogenic line,P1L),粳稻品种PJ574亲本(P2)及其相应的T23和NR18组成P2近等基因系(P2 near-isogenic line,P2L)。在海南省(Hainan province,H)和浙江省富阳市(Fuyang,Zhejiang province,F)两地种植并收获水稻种子,采用组织培养法分离内生真菌,通过形态学和分子生物学相结合的方法对菌株分类鉴定。以分离率(isolation rate,IR)、分离频率(isolation frequency,IF)、丰富度指数Margalef(D)、多样性指数Shannon-Wiener(H')和均匀度指数Evenness(E)反映真菌的结构和分布,以Sorenson相似性系数(Cs)和Fisher精确检验(Fisher's exact test)结果描述水稻样本之间的内生真菌菌群组成差异。【结果】从海南省和浙江省富阳市两地的P1L和P2L近等基因系水稻种子样本中共分离121株内生真菌,鉴定为15个属,其中,Curvularia、Dendryphiella、Epicoccum、Fusarium为优势菌属,Fusarium为两地共有的优势菌属。F地水稻种子内生真菌总IR(4.61%)是H地样本(0.83%)的5.05倍。F地样本内生真菌类群的丰富度指数(2.29),Shannon-Wiener(H')多样性指数(1.63)和均匀度指数(0.66)均显著高于H地样本。H地种植的P1L和P2L种子内生真菌菌属组成的相似性系数(Cs)为0.615,F地种植时二者的Cs=0.737,均为中等相似,Fisher精确检验分析表明二者无显著性差异(P>0.05)。除HT16外的GM株系与相应亲本种子内生真菌类群的相似性系数为0.500—0.667,均为中等相似。但与相应亲本相比,GM水稻株系种子内生真菌的IF和菌属数存在显著性非预期变异,其中IF变异方向和幅度因种植地不同而波动。而且FT16增加2个菌属Phaeosphaeria和Nigrospora,HT23增加了1个菌属Letendraea helminthicola,FT23增加了Curvularia和Cladosporium 2个菌属,这些GM株系种子内生真菌菌属增多的变异来源于转基因插入突变,需要关注其安全性。而GM株系种子内生真菌种类减少的变异来源于组织培养无性系变异,较为安全。水稻种子真菌IF变异幅度及排序:P1和P2品种两地之间差异(30.58%)>P1和P2品种之间差异(27.28%)>NR株系变异(23.14%)>GM株系变异(22.32%)。种子内生真菌总属数变异幅度及排序:P1和P2品种两种植地之间差异(9)>P1和P2品种之间差异(8)=NR株系变异(8)=GM株系变异(8)。【结论】水稻种子内生真菌丰富多样,可培养内生真菌绝大多数为子囊菌。不同种植地域水稻种子内生真菌菌群组成存在差异,镰刀菌(Fusarium)为海南省和浙江省富阳市两地水稻种子的共有优势内生菌属。转基因技术和组织培养技术均显著影响水稻种子内生真菌类群的结构,但其非预期变异效应低于种植地域影响和品种差异,其中GM水稻种子内生真菌菌属种类增多的变异主要来源于转基因插入突变效应,需安全性评估。

不同种植地糙米萌芽过程中可培养内生真菌菌群的变化研究

糙米萌芽处理可能导致内生真菌菌群变化甚至产毒真菌的增加,从而影响发芽糙米的食用安全。研究萌芽过程中糙米内生真菌菌群的变化对保障其食用安全具有重要意义。以海南省和浙江省富阳市两地种植收获的粳稻品种日本晴种子为材料,脱壳种子即糙米经表面消毒后采用组织培养法分离内生真菌,结合形态学和分子生物学方法对菌株进行分类鉴定,比较分析了不同种植地原糙米的内生真菌菌群差异及萌芽过程中不同处理方式对糙米内生真菌的群落结构的影响。结果表明:本试验从海南省和浙江省富阳市两地的糙米萌芽过程中共获得63株内生真菌,经ITS序列鉴定后归为3个纲,6个目,7个科,20个属,其中镰刀菌属(Fusarium)为两地共有的优势菌属,链格孢属(Alternaria)为海南组特有优势菌株,Dendryphiella和附球菌属(Epicoccum)为富阳组特有的优势菌株。浙江省富阳市收获的糙米内生真菌的多样性和丰度均比海南省收获的糙米样品高。浙江省富阳市糙米经浸泡、萌发、干燥后,内生真菌的多样性较原糙米降低,但总分离率增加,尤其是固有优势菌属Fusarium的分离率比原糙米组分别增加10.75%、14.00%、16.33%;消毒后,内生真菌总分离率和固有优势内生真菌Fusarium、Dendryphiella的分离率都显著降低,Epicoccum的分离率变化不显著。种植地和萌芽过程中不同处理方式会影响糙米内生真菌群落丰度、多样性。

一株新型自絮凝凯式拟小球藻的两步培养产油技术

以分离获得的一株新型自絮凝凯式拟小球藻(Parachlorella kessleri) F01为材料,自养单步培养法为对照,设计两步培养法,研究阶段Ⅰ添加葡萄糖兼养和阶段Ⅱ营养元素限制处理对藻细胞油脂积累及絮凝性能的影响。分别采用血球板计数法、干重法、脂染色法测定藻细胞浓度、生物量和总脂含量,三维荧光光谱分析藻细胞胞外聚合物(Extracellular polymeric substances, EPS)组分和含量。结果表明:(1)两步培养法阶段Ⅰ兼养培养最适葡萄糖浓度为10 g/L, 10d收获时藻细胞油脂产率204.25 mg/(L·d),是对照组的16.20倍;静置12h的藻细胞自絮凝率96.1%,与对照组差异不显著。(2)在阶段Ⅰ基础上,阶段Ⅱ进行不同元素限制处理培养1d,低糖组和低糖低氮协同处理组的藻细胞油脂产率分别为242.64和227.61 mg/(L·d),分别比阶段Ⅰ增加18.8%和11.4%;培养4d,低糖、无糖、低氮和低糖低氮协同4种处理组油脂产量显著高于对照组和阶段Ⅰ,其中低糖低氮协同处理组最高,达到3.08 g/L,是对照组的23.69倍,比阶段Ⅰ增加了51.0%,而且阶段Ⅱ中4种处理组藻细胞的自絮凝率基本在85.0%以上,能满足收获要求。(3) F01藻细胞EPS中蛋白类色氨酸物质含量高低与藻细胞自絮凝率大小密切相关,不同培养处理通过改变藻细胞EPS中蛋白类色氨酸物质的含量而影响其絮凝性能。自絮凝凯式拟小球藻F01是生物柴油生产的优良潜力藻种,两步培养法能大幅提升其产油效益。产油微藻的自絮凝优势与两步培养法结合,有望成为解决微藻生物柴油生产技术瓶颈的关键突破口。

基于GIS的增强型两步移动搜索法分析——以格拉斯哥市的英国国家医疗服务体系(NHS)可达性为例

本次研究采用增强型两步移动搜索法(E2SFCA),评估在主要出行方式下的医疗卫生服务可达性。本次研究的区域选择格拉斯哥市,一个英国的中型城市。本文首先对居民的出行偏好进行分析。此后,基于ArcGIS建立格拉斯哥市的交通网络和OD成本矩阵。在经过E2SFCA的运算之后,每一个数据单元的医疗卫生服务的供需关系被计算出来并作为医疗卫生服务的可达性。最终,地理加权回归(GWR)被用于模拟理论情况下的医疗卫生服务的可达性分布状态,与理论值不符的地区被找出并分析。本次研究结果显示在不同出行模式下医疗卫生服务的可达性存在差异。本文可对格拉斯哥市正在进行的医疗卫生设施的改进计划提参考意见,也可为同类决策机构在考虑公共设施布局等相关的空间决策时提供研究方法上的参考。