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木霉属(Trichoderma)真菌广泛分布在各种生境中,由于能产生各种工业用酶和抗生素等代谢产物,并且有拮抗植物病原菌的能力,被广泛应用于工农业生产中。木霉栖息地的多样性和营养方式的多样化,为研究生境和营养方式对木霉物种分化的影响提供了机会,利用比较基因组学研究近缘种基因组间的差异,为揭示趋使木霉物种分化的环境因子奠定了基础。本研究对先前未进行过研究的石漠化土壤中的木霉多样性进行了调查,然后分别对来自三个不同生境的木霉种,即腐木上的里氏木霉(T.reesei),土壤中的拟里氏木霉(T.parareesei),水生植物内生的水生木霉(T.aquaticum)的全基因组进行了比较,探索在利用不同基质的过程中木霉营养相关基因的变化。主要研究结果如下:1.石漠化土壤中木霉的物种多样性从云南省建水县面甸镇采集土壤样本381份,分离到木霉属菌株76株,结合形态特征和ITS、TEF1、RPB2三个位点鉴定出11个新种:T.achlamydosporum,T.amoenum,T.inaequilaterale,T.obovatum,T.pluripenicillatum,T.propepolypori,T.pseudoasiaticum,T.simile,T.subazureum,T.subuliforme,T.supraverticillatum。10个已知种:T.atroviride,T.gamsii,T.hamatum,T.harzianum,T.koningii,T.koningiopsis,T.longibrachiatum,T.spirale,T.virens,T.velutinum。分属于Atroviride,Hamatum,Harzianum,Koningii,Longibrachiatum,Virens,Viridescens,Spirale支系。对新种及相近种进行了形态特征比较和系统发育分析,其中T.supraverticillatum不属于任何已知支系。2.T.aquaticum及两个近缘种基因组比较(1)T.aquaticum,T.parareesei,T.reesei三者的单拷贝直系同源基因共有7116个,T.aquaticum独有基因75个,其中只有16个在非冗余蛋白数据库(non-redundant protein sequence database,Nr)中得到注释;KEGG注释结果显示T.aquaticum独有的KO4基因38个,涉及到21个独有的KO3代谢通路,包括多种氨基酸代谢途径,蛋白激酶,细胞生长,PI3K-Akt信号通路等,在蛋白磷酸化、神经系统疾病治疗和孢子生长中起重要作用;重复序列注释结果发现三者差异最大的是简单重复序列(Simple repeats sequence),T.aquaticum的简单重复序列为596803 bp,T.parareesei的为544978 bp,T.reesei的为619343 bp。(2)木霉中的菌寄生种具有大量的与菌寄生相关的基因,包括碳水化合物活性酶(CAZymes)、次级代谢和蛋白酶相关基因,注释结果表明,T.aquaticum的六种CAZymes共366个,T.reesei有362个,T.parareesei有363个,这些基因编码GH18几丁质酶、β-1,3/1,6-葡聚糖酶、纤维素水解酶、半纤维素水解酶等;T.aquaticum编码的非核糖体多肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase,NRPS)和聚酮合酶(polyketide synthase,PKS)基因共24个,与T.reesei相同,在T.parareesei中是21个;T.aquaticum编码的营养相关蛋白酶基因共291个,T.parareesei中有311个,T.reesei中有299个。总之,T.aquaticum编码的营养相关基因共681个,与腐生种T.parareesei(695个),T.reesei(685个)相似,多于T.longibrachiatum(664个),但是明显少于菌寄生种T.atroviride(887个)和T.virens(942个),推测T.aquaticum在进化过程中营养相关基因发生丢失。(3)直系同源营养相关基因选择压力的计算结果表明,T.aquaticum,T.reesei,T.atroviride,T.virens的CAZymes直系同源基因57个,其中39个在T.aquaticum-T.reesei中的选择压力低于T.atroviride-T.virens,蛋白酶中计算了99个直系同源基因的选择压力,47个在T.aquaticum-T.reesei中低于T.atroviride-T.virens,并且所计算基因的Ka/Ks值都低于1。由此推测水生植物内部的生活环境对T.aquaticum的寄生能力产生了影响,其营养方式为腐生兼寄生。除此之外,还筛选出15个T.aquaticum的正选择基因,并对其进行了功能注释,只有两个基因在KEGG中得到注释,分别是α-L-岩藻糖苷酶2和N-乙酰氨基葡糖-6-磷酸脱乙酰酶。对于T.aquaticum的15个正选择基因,在与T.reesei和T.parareesei比较后,有73个突变位点不同于T.reesei和T.parareesei。但这些位点突变后是否会引起蛋白质结构和功能的改变有待探索。