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以喜树(Camptotheca acuminata)根、茎为材料,利用组织培养技术分离其内生真菌,通过形态学及分子生物学方法进行鉴定,认识喜树内生真菌物种多样性;对喜树内生真菌进行液体发酵,通过薄层层析(TCL)、高效液相色谱法(HPLC)及液质联用技术(HPLC-MS)筛选产喜树碱类化合物的真菌,分析诱导物对真菌代谢产喜树碱的影响;利用水杨酸对产喜树碱类化合物的菌株Xylaria sp.M71进行诱导培养,通过454高通量测序分析Xylaria sp.M71转录组,认识真菌合成喜树碱类化合物的代谢途径;分析喜树内生真菌的抗菌活性,并对其聚酮合酶(PKS)基因多样性进行研究。取得的主要研究结果如下: 1.认识喜树内生真菌物种多样性 利用4种培养基从喜树中共分离得到247株真菌。基于形态学和ITS序列分析,上述菌株被鉴定为7纲,11科,15属;Botryosphaeria和·Fusarium为优势属。 2.筛选出产喜树碱类化合物的内生真菌,并分析了诱导物对Xylaria sp.M71产10-羟基喜树碱的影响 对喜树内生真菌产喜树碱类化合物菌株进行筛选,结果表明菌株M71、M55、X65产生喜树碱(CPT)及10-羟基喜树碱(10-HCPT),菌株X25产生10-HCPT,菌株X4产9-甲氧基喜树碱。 利用13种不同诱导物诱导培养内生真菌ylaria sp.M71后发现,除茉莉酸甲酯降低M71的HCPT量外,其他诱导物如二价离子(Cu2+、Fe2+、Mn2+)、稀土元素及色氨酸等均能不同程度提高菌株M71的10-HCPT量。其中水杨酸诱导效果最好,使该菌10-HCPT产量达到5.4 mg/L。 3.水杨酸诱导产喜树碱类化合物内生真菌Xylaria sp.M71转录组的研究将内生真菌Xylaria sp.M71用水杨酸诱导培养2小时后,通过454测序,总计产出9530261280条短读序列,组装结果总Unigene26044个,平均长度848nt。所有注释上的Unigene是17722个,8322个新的Unigene。通过BLAST与Gene Ontology分析获得了可能参与喜树碱合成的Unigene173个(编码12个关键酶),参与聚酮类化合物合成的序列279个;Unigene差异分析表明,共3711个Unigene的表达量发生变化,其中1504个表达量上调,2209个表达量下调,与喜树碱合成相关的被注释到3-羟基3-甲基-戊二酰辅酶A裂解酶的Unigene明显上调;代谢途径分析表明,可能参与喜树碱合成的Unigene属于甲羟戊酸途径,与植物中合成喜树碱类化合物的途径有所不同。 4.获得丰富的喜树内生真菌PKS基因及筛选出具有抗菌活性的菌株 (1)获得丰富的喜树内生真菌PKS基因片段。利用5对引物共获得50条喜树内生真菌PKS基因片段,主要类型有6-MSAS-PKS型(即PR-PKS)、HR-PKS型、PR-PKS型、NR-PKS型;特征氨基酸表明,7条序列具有“VDWD……VQEAASWT”保守序列特征,17条序列具有“IDTACSSSL(A)A”保守序列特征;BLASTp比对结果表明,部分序列与负责催化合成洛伐他汀合成的九酮合酶或负责催化伊快霉素、柄曲霉素、萘并吡喃酮合成的聚酮合酶具有较高的同源性。 (2)筛选出具有抗菌活性的菌株。研究发现47%的菌株对至少一种指示菌有抑制作用,其中X65、Y67表现出较强的抗菌活性,分别对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌及棉花黄萎病菌或镰刀菌有较强的抑制作用。 本论文揭示了喜树内生真菌具有丰富的多样性,筛选出产喜树碱类化合物内生真菌,并阐明真菌产喜树碱类化合物部分途经;获得多样的喜树内生真菌PKS基因,筛选出抗菌活性强的菌株。