偏肿革裥菌C2H2型转录因子SFP1基因克隆、生物信息学及表达分析

以L.gibbosa菌丝体总RNA反转录的cDNA为模板,通过RT-PCR克隆得到一个C2H2型锌指转录因子的cDNA序列。对该基因进行基因克隆、生物信息学分析,并利用实时荧光定量法对木屑处理下该基因的表达进行分析。通过保守结构域预测与结构分析发现该基因为裂指蛋白1类(SFP1)C2H2型锌指转录因子,具有2个C2H2家族的保守结构域,将该基因命名为Lg-sfp1。该基因CDS全长1947 bp,编码一个由648个氨基酸组成的亲水性膜内蛋白,蛋白大小为68.27 ku。通过SWISS-MODEL预测的三级空间结构发现两个完整的C2H2结构。木屑处理下Lg-sfp1基因表达比无木屑处理下表达量低,推断木屑促进了L.gibbosa氧化应激反应,当氧化应激反应大量发生时,参与氧化应激反应负调控的sfp1基因表达受到抑制,为后续研究偏肿革裥菌sfp1基因在木材降解,特别是氧化应激反应中的功能提供了理论基础。

偏肿革裥菌木屑处理下纤维素酶基因表达

白腐真菌能够降解木质纤维基质的所有成分,为了深入探讨在分子层面其对纤维素降解的机制,检测了白腐真菌偏肿革裥菌(Lenzites gibbosa)在木质和非木质环境下滤纸酶、β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶等纤维素酶的活性变化。并在转录组测序的基础上,对偏肿革裥菌的各种纤维素酶基因进行筛选,分析表达量,结合功能注释、代谢通路富集与生物信息学分析探讨纤维素酶的具体催化分解功能,从而分析这些纤维素酶基因的表达规律。结果表明:滤纸酶、β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶活性被木屑诱导效果明显,但并非一直被诱导表达;转录组测序共筛选出46个纤维素酶基因,京都基因与基因组百科全书数据库(KEGG)富集分析发现纤维素酶基因显著富集于淀粉和蔗糖代谢通路(ko00500)和氰基氨基酸代谢通路(ko00460),生物信息学分析发现β-葡萄糖苷酶基因产物中具有较多的非分泌蛋白及跨膜蛋白;β-葡萄糖苷酶基因的表达与其酶活变化关联性较差,其原因:一是对不在淀粉和蔗糖代谢通路中的相应同工酶基因未进行定量分析,二是纤维素酶活性不只受到基因转录水平的控制,且纤维素酶活性与基因转录水平没有直接的关系与关联,主要受到底物和培养条件的制约。本研究为深入了解白腐真菌的木材降解机制提供了纤维素酶基因及其表达的资料。

偏肿革裥菌研究进展

对白腐菌偏肿革裥菌的命名,培养特性,木质素降解酶系统的活性检测,产酶发酵条件的优化,酶的纯化与酶学性质,对木材和木质素的分解能力,对染料和有毒物质的降解作用,木质素降解酶基因的克隆、结构与表达量分析,转录组构建与差异表达基因分析,转录因子等方面的研究进展进行系统地回顾,为进一步研究与开发偏肿革裥菌提供参考。

偏肿革裥菌C2H2型锌指基因表达分析

C2H2型锌指转录因子在植物、动物和部分真菌的生长发育过程中发挥着重要的作用,但其在偏肿革裥菌(Lenzites gibbosa)中的作用尚不清楚。通过对木屑处理后不同时期的偏肿革裥菌菌丝进行提取和转录组分析,为偏肿革裥菌在营养基质条件下菌丝的生长研究提供支持。运用COG、GO和KEGG数据库进行注释分析,筛选出与偏肿革裥菌生长发育相关的C2H2型锌指基因,并对差异表达基因进行GO Pathway富集分析以及实时荧光定量PCR分析。COG注释分析表明,C2H2型锌指蛋白差异基因大部分与复制、重组和修复功能有关。GO富集分析表明,C2H2型锌指蛋白差异基因参与了细胞过程、细胞部分和结合功能。将差异基因比对到KEGG数据库中,共得到35条注释的序列,其中4条初生代谢通路得到注释,对其进行Pathway富集分析,发现差异基因显著富集于内质网蛋白加工通路中,表明偏肿革裥菌的生长发育与内质网蛋白加工通路密切相关。在木屑诱导下,随着木屑诱导时间的延长,9406基因相对表达量呈逐渐增长的趋势,11332、7835和5947基因相对表达量呈"先升后降"的趋势,11819和4346基因相对表达量呈"升-降-升"的趋势,3913和5738基因相对表达量呈"降-升-降"的趋势。此研究结果对偏肿革裥菌菌丝体生长研究具有重要的参考价值,为深入研究木质纤维降解关键基因的功能与作用机制奠定基础。

东北亚地区白粉菌的物种多样性与寄主物种多样性

对不同地理区域的菌物进行系统的编目和分类研究是生物多样性研究的核心内容。白粉菌是一类植物专性寄生病原真菌,广泛分布在世界各地,能引起多种植物的白粉病。为了全面了解中国东北与东北亚其他地区白粉菌的物种多样性和寄主多样性,本文通过文献收集、数据分析,并结合作者2022–2023年野外调查结果,按照最新的分类系统,整理出中国东北和东北亚其他各国和地区的白粉菌物种名录、寄主名录和地理分布信息。通过整理分析发现,中国东北地区有白粉菌142种和17变种,隶属于1科5族、10个有性属和1个无性属,分布在572种(含37变种)寄主植物上,隶属64科243属;日本有白粉菌258种和46变种,隶属于1科5族,12个有性属和2个无性属,分布在1,171种(含163变种)寄主植物上,隶属108科449属;韩国有白粉菌150种和15变种,隶属于1科5族,11个有性属和1个无性属,分布在515种(含53变种)寄主植物上,隶属79科255属;俄罗斯远东地区有白粉菌89种和22变种,隶属于1科5族,8个有性属和2个无性属。中国东北地区、日本、韩国和俄罗斯远东地区共有的白粉菌种类有50个,归属于8个共有的有性属(布氏白粉菌属(Blumeria)、单囊壳属(Podosphaera)、叉钩丝壳属(Sawadaea)、白粉菌属(Erysiphe)、高氏白粉菌属(Golovinomyces)、新白粉菌属(Neoerysiphe)、内丝白粉菌属(Leveillula)和球针壳属(Phyllactinia)),它们分布在相同或相近的寄主植物上。日本和韩国的白粉菌共有种最多(136种)。中国东北地区、日本和韩国白粉菌的特有种分别为28种、116种和17种。东北亚地区白粉菌的寄主植物总共有1,760种(含263个变种),隶属112科541属。虽然东北亚地区约占全球陆地面积的8%,但是该地区共有318种和53变种白粉菌,占全球已知白粉菌总数的40.33%。因此,东北亚地区属于白粉菌多样性研究的重点地区与区系单元。研究结果为建立东北亚地区白粉菌多样性与区系研究格局、系统发育关系、寄主多样性概貌等提供了白粉菌物种和寄主物种的数据支持。