广西41种木腐菌DNA条形码的研究

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木腐菌是森林生态系统的重要组成部分,参与森林生态系统的物质、能量循环,维持森林生态系统的生态平衡。许多木腐菌是食用、药用真菌,也可应用于工农业污染物和废弃物的治理,具较高的经济价值。但木腐菌也有危害性,木腐菌寄生或腐生于活立木或木材上会造成经济损失。因此,准确的进行木腐菌物种分类鉴定非常重要。广西自然条件优越,木腐菌资源丰富,有约300多种木腐菌被报道,其中食用木腐菌85种,药用木腐菌127种,食药用木腐菌51种。目前,广西木腐菌的分类鉴定以形态学鉴定为主,但由于木腐菌具有生长环境相对特殊、形态特征变化相对较大、部分物种形态差异相对较小等特点,较难进行准确的分类鉴定,需使用通用性更高的方法来辅助形态学进行分类鉴定研究。DNA条形码技术的发展有效弥补了这方面的不足,核糖体内转录间隔区序列(ITS序列)已作为木腐菌研究中最普遍使用的DNA条形码。本研究应用DNA条形码技术对广西易于获取的共271份木腐菌标本进行分类鉴定研究,探讨基于ITS序列的DNA条形码技术在区别和鉴定木腐菌种类方面是否具有可行性和适用性。采用处于不同状态下的木腐菌进行DNA条形码的研究分析,发现相比形态学鉴定而言,木腐菌如被虫啃食或腐烂不完整,或被污染等,会影响木腐菌DNA条形码的获取,从而影响基于DNA条形码对木腐菌的研究与鉴定,而形态差异却对其影响不大。本研究中成功获取的213条木腐菌ITS序列来自41个物种,隶属子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)的29个属,尚未发现这41种木腐菌中有共用DNA条形码的现象。测序处理后发现所得ITS序列长度在550bp-700bp左右,子囊菌门的光轮层炭壳菌(Daldinia eschscholtzii)的ITS序列最短为556bp,担子菌门的木腐菌ITS序列在600bp-700bp左右,每种木腐菌ITS序列长度均在一定区间内,但部分物种ITS序列的数量较少,缺乏说服力。将得到的木腐菌ITS序列对比处理过后在NCBI上做BLAST比对分析,发现均能找到相似性较高的与形态学鉴定学名一致的序列,但在相似性相同的情况下,有些学名一致的序列排名靠后,为BLAST比对分析带来了一定的影响,需进行进一步的研究与分析。对41种木腐菌的213条ITS序列进行多重比对分析,所得木腐菌ITS序列的碱基组成表现出明显的偏向性,与ITS序列的碱基组成特点相符合。ITS序列间表现出较大的差异,与研究所采用的木腐菌种类区别较大相符合。将213条木腐菌ITS序列与NCBI上下载的41条木腐菌ITS序列一起进行Kimura2-parameter(K2P)遗传距离分析,发现种内平均遗传距离为0.001,种间平均遗传距离为0.111,可以有效区分出木腐菌大部分的种类。但对种间亲缘关系比较接近的小孔菌属(Microporus),或种内变异相对较大的云芝栓孔菌(Trametes versicolor)的区分具有一定的局限性,需对其单独进行K2P遗传距离分析,才能有效区分。将254条木腐菌ITS序列一起使用邻接法(Neighbor-joining,NJ)构建系统聚类树,可以有效区分41种木腐菌中大部分的种类,支持率在74%以上,多数为99%,少数种聚在同一支上需单独建科或属的NJ树才能区分。由于研究所采用的木腐菌种类散乱,物种区别较大,总数相对较多,部分种的数据较少,加上多孔菌目的部分物种分类依旧以形态学为主,系统分类学研究仍在发展之中。除种类较为单一的部分科属能形成单系,其他科属的分支较为杂乱,其结果仅供参考。对部分疑难木腐菌进行进一步的研究分析发现,在NCBI网站中进行BLAST比对得出的部分结果序列,可能存在分类错误的问题,也可能是比对的数据较少,得出的结果不可靠,由于缺乏相关资料,未见到相关标本,不能轻易下结论。小孔菌属物种之间的差异相对较小,云芝栓孔菌种内变异相对较大,需增加样品数量,尝试结合其他DNA片段进行进一步的研究与分析。本研究结合形态学鉴定来对广西41种木腐菌的213条ITS序列进行了DNA条形码的研究,41种木腐菌中,除小孔菌属部分物种,综合运用BLAST分析、K2P遗传距离分析、NJ树分析等,基本可以区分鉴定物种,基于ITS序列的DNA条形码技术在区别和鉴定木腐菌种类方面具有可行性和适用性,但也有一定的局限性,还需进行进一步的研究与分析。
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