蛇足石杉的生物信息解析及其内生真菌和根际微生物研究

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蛇足石杉[Huperzia serrata(Thunb.)Trev.]是我国的一种传统中草药,广泛分布于我国华南、东北及长江流域一带,尤其在背阴潮湿及有苔藓等蕨类植物的地域生长较好。蛇足石杉全株所含有的生物碱-石杉碱甲,通过动物实验以及临床验证,对乙酰胆碱酯酶的具有较好的抑制作用,对于阿尔兹海默症的治疗具有显著的临床效果。由于化学合成的石杉碱甲在临床上副作用很大,市面上石杉碱甲的主要来源还是从野生资源中提取经过分离得到,而石杉碱甲在蛇足石杉中的含量非常低,约0.006%~0.100%,这样人们大量的挖掘野生蛇足石杉资源,使得这一本身不多的物种濒临灭绝。人们试图通过人工繁育的方法弥补自然资源的不足,但都一直局限于实验室阶段。在研究过程中发现蛇足石杉体内存在非常丰富的内生菌,这些内生菌的种属及其功能就成为了研究热点。本文首次对蛇足石杉的部分基因组数据进行了初步的生物信息学解析,共得到了290.44 Gb大小的数据量,而且基因组大小约3.31 Gb,杂合率约1.50%,重复序列约66.15%,GC含量约41.98%,因此推测该物种属于基因组结构复杂、杂合度和重复性均较高的物种类型。利用从组织中分离的方法,从蛇足石杉不同生长时期的不同组织部位共分离得到49株内生真菌,对其中的5个菌种进行18S rDNA分子生物学鉴定,通过构建系统进化树,得出这5个菌种分别是刺盘孢属(Colletotrichum boninense)、刺盘孢属(Colletotrichum fructicola)、炭团菌属(Hypoxylon sp)、叶点霉属(Phyllosticta capitalensis)以及毛壳菌属(Chaetomium sp.)。对蛇足石杉不同根际土壤中的微生物类群进行了聚类分析。发现细菌群落种类在根际土壤和非根际土壤中的差异不显著,而真菌的群落种类在根际土壤中主要是子囊菌门(Ascomycota),接合菌门(Zygomycota)和担子菌门(Basidiomycota),其中被孢霉属(MortierillaCoemans)、Archaeorhizomyces属Archaeorhizomyces sp 种、丝盖伞科(Inocybaceae)Inocybaceae sp.和寄生曲霉(Aspergillus parasiticus)为检测到的根际土壤中的优势菌群。根据所测蛇足石杉基因组的相关数据,后续可以进行基因更深层面的研究,挖掘更多有关蛇足石杉基因方面的信息;通过研究蛇足石杉与内生真菌和其根际菌群的多样性,为进一步挖掘蛇足石杉与微生物之间的互做关系奠定基础。
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