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广义虫草属(Cordyceps.l.)包括许多具有重要应用价值的种类,如药用历史悠久和在害虫防治上具有重要生防价值的昆虫病原菌等,该属真菌在医药和农业等行业上具有广阔的开发利用前景。 作为种类繁多、代谢类型多样、代谢产物特异的真菌类群的代表,广义虫草属真菌次级代谢产物的药理学特性和其他理化特性被广泛关注,相比之下,其分子遗传和合成机理等领域研究略微匮乏。本研究选择非核糖体多肽和聚酮化合物这两种最常见的次级代谢产物为出发点,以两株虫草菌为研究材料,利用简并引物PCR,分别扩增出不同的非核糖体多肽合成酶和聚酮合酶基因片段,随后的基因组文库筛选获得了相应的生物合成基因簇,根据生物信息学软件分析,对这些基因的次级代谢产物进行了简单预测,并通过实时定量荧光PCR对部分基因表达进行了检测。结果分析表明,菌株1630中,nrps1和pks1基因的最终产物的结构和功能尚不明确,可能分别代表新型的化合物;菌株DSM1153中etplP基因簇的存在和表达显示,该菌株可能合成ETP(Epipolythiodioxopiperazine,表聚硫代哌嗪二酮)类毒素;而表达量较高的pks-nrps1基因,可能合成一种新型化合物。虫草属菌株中非核糖体多肽合成酶和聚酮合酶基因的差异性,揭示了虫草属物种生物合成途径的多样性。虽然阐明这些基因的具体合成过程和功能机理,需要进一步的分子证据和化学支持,但本研究为这两大类次级代谢资源在虫草属中的挖掘和利用提供了一定的理论参考。 作为一个复杂的类群,广义虫草属真菌在系统学上尚有许多问题有待进一步澄清。Sung等在2007年建立的新虫草分类系统较全面地表现出虫草的系统发育和进化过程,但由于样品限制,目前参试虫草标本不到报道总数的一半,很多虫草物种暂时还无法确定其相应的分类地位。为了明确这两株虫草菌的系统学位置,以及曾被认为是冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)无性型的中国拟青霉(Paecilomyces sinensis)在新分类系统中的地位,本研究对这两个虫草菌株及中国拟青霉的模式标本和分离自模式的菌株,在形态和分子上进行了研究。形态比较和nrSSU、 nrLSU、tef1、rpb1和rpb2五基因序列联合系统发育分析,以及ITS单基因系统发育分析,结果表明本研究使用的菌株1630为蛹虫草(Cordyceps militaris),菌株DSM1153则订正为C.pruinosa,而中国拟青霉为 Polycephalomyces属的成员。五基因联合系统发育分析结果还表明,中国拟青霉与Polycephalomyces属的模式种P.formosus以及C.ramosopulvinata共同组成了麦角菌类真菌的一个新分支Polycephalomyces clade。基于形态和分子的数据,中国拟青霉的新组合名称为Polycephalomyces sinensis,而其新分支Polycephalomyces clade则需进一步确证,可能代表一个新科。