野生稻內生真菌多樣性與生物學功能研究

《野生稻內生真菌多樣性與生物學功能研究》是依託浙江大學，由章初龍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：野生稻內生真菌多樣性與生物學功能研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：章初龍
• 項目類別：面上項目

項目摘要

植物-內生真菌共生是一種很重要的植物與微生物共生關係，但目前僅對少數幾個植物-內生真菌共生體進行了較詳細的研究。水稻是最重要的糧食作物，也是最重要的模式植物之一，而野生稻與水稻的親緣關係較近，因此對水稻（包括栽培稻和野生稻）內生菌的研究具有重要的科學和經濟價值。目前國內外已經有一些針對栽培稻和野生稻的內生細菌的研究，但對內生真菌的研究還非常少，而我國是野生稻的原產地，有豐富的生物資源，因此進行野生稻內生真菌的研究是非常有必要的。本項目擬通過分離培養方法和環境PCR方法對野生稻內生真菌進行多樣性研究，確定野生稻內生真菌的多樣性及其優勢類群；通過離體和活體試驗明確具有促進水稻生長、提高水稻抗病性的內生真菌菌株，為進一步研究內生真菌與宿主互作的生理生化及分子機制提供基礎材料，也可為進一步探索利用野生稻內生真菌提高水稻抗病性提供菌種資源。

結題摘要

非麥角菌類禾草內生真菌具有高度遺傳多樣性和功能多樣性，是當前菌物學研究的熱點。從珍稀瀕危植物或具有特殊進化歷程、生存策略的植物中分離內生真菌極有可能獲得種類新穎、功能特殊的宿主專一性類群。本項目研究了雲南瀕臨滅絕的禾本科植物—疣粒野生稻的內生真菌資源。利用分離培養和環境PCR方法，從形態、分子和巨觀生態水平對疣粒野生稻內生真菌的分類地位、種群結構和多樣性特徵進行了研究，並對其生物學功能進行了分析。 從野生稻分離獲得內生真菌菌株259株，多屬於座囊菌綱、散囊菌綱和糞殼菌綱，但不同組織內生真菌組成有明顯差別。葉片組織內生真菌侵染頻率相對較高，優勢種群是炭角菌科和節菱孢霉；根和莖組織內生真菌侵染頻率較低，無明顯的優勢種群，多為稀有種或單個種。單個種或稀有種可能是 “真正內生菌”，與宿主經歷了長期的協同進化，對它們進行生物多樣性或功能多樣性分析是非常有必要的。在草本植物中較常見的格孢腔目和在禾本科植物中更為普遍的巨座殼科和節菱孢屬真菌在不同組織中均有分布，顯示內生真菌具有一定的宿主特異性。 從根系基因組DNA獲得186個陽性克隆，分為35個系統發育型，其中頻率最高的克隆屬於未知的擔子菌，60.2% 的克隆序列最佳BLAST 結果均與分類地位尚不明確的記錄匹配。環境PCR方法檢測到更多的擔子菌，因此常規分離培養方法獲得的類群並不能反映植物內生真菌種群結構的真正面貌。 顯微觀察和環境PCR均未檢測到菌根真菌的存在，至少說明在某些特定生境下，內生真菌扮演著與菌根真菌同等重要的角色。根系組織發現微菌核和暗色有隔菌絲，表明存在著暗色有隔內生真菌。發現了一種屬於暗色有隔內生真菌的新種稻瓶狀瓶霉，該菌定殖在根系皮層細胞中，促進水稻生長，誘導水稻產生局部抗病性和系統抗病性，抵抗稻瘟病菌的根部和葉部侵染。 從莖桿分離獲到產氣霉屬內生真菌，研究了其產生的揮發性有機化合物的抑制活性和氣體成分。這是首次從中國、從草本植物分離得到產氣霉，表明產氣霉有更廣的地理分布和寄主範圍，對全面認識這種特殊內生菌的生態、進化等有重要科學意義。