中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 侯玲伟中国科学院大学 2021年博士导师: 蔡磊共353页

摘要 : 亚隔孢壳科真菌（Didymellaceae）隶属于真菌界子囊菌门（Ascomycota）、座囊菌纲（Dothideomycetes）、格孢腔菌目（Pleosporales），其模式属为亚隔孢壳属（Didymella）。该科主要包括壳二孢属（Ascochyta）、亚隔孢壳属、附球孢属（Epicoccum）、茎... 展开亚隔孢壳科真菌（Didymellaceae）隶属于真菌界子囊菌门（Ascomycota）、座囊菌纲（Dothideomycetes）、格孢腔菌目（Pleosporales），其模式属为亚隔孢壳属（Didymella）。该科主要包括壳二孢属（Ascochyta）、亚隔孢壳属、附球孢属（Epicoccum）、茎点霉属（Phoma）等28个属，是世界上物种数目最丰富、地理分布最广泛的真菌类群之一。该科大多数物种为动植物病原菌，其中一些物种被多个国家列入进境检疫名录。长期以来由于种属概念不清晰、寄主相关性的命名方法及其地理分布及宿主范围广泛等原因，造成科内物种数目庞大，目前已报道5400多个物种名称。虽然在前人的研究中，依据分子系统发育分析结合形态学观察，梳理了亚隔孢壳科内属及物种的关系，但是由于该类群真菌形态易受环境影响、大部分物种缺乏佐证鉴定的模式标本、菌株或有效可靠的分子数据等原因，一些属、种的界限及其分类地位仍不明确，使物种鉴定和分类工作十分困难，也给进境植物检疫性有害物种的检测鉴定和相关科研工作带来阻碍。此外该类群缺乏准确、快速和有效的物种鉴定DNA条形码和鉴定体系。为解决上述问题，本研究开展了亚隔孢壳科真菌的分类、系统演化及多样性研究。基于大量的资源调查，通过菌株分离并与国际同行合作，收集到来自世界74个国家，442种宿主植物及土壤、海洋、水、空气、珊瑚和人体等35种其他基质的亚隔孢壳科菌株1100株。通过ITS、LSU、rpb2和tub2单基因及联合多基因系统发育分析，结合形态特征、生理特性、地理分布和寄主范围等信息，采用多相分类学方法，补充和完善了亚隔孢壳科真菌的系统发育骨架树和多基因数据集，探讨了亚隔孢壳科内属和物种的概念并厘清其系统发育关系，澄清了小球壳孢属（Microsphaeropsis）在亚隔孢壳科中的分类地位，修订了Remotididymella、Nothophoma、Chaetasbolisia的属征。本研究获得的亚隔孢壳科菌株分属于36个属，301个物种。研究过程中，描述并建立新属8个（Dimorphoma、Ectodidymella、Longididymella、Macroascochyta、Paramicrosphaeropsis、Pseudope yronellaea、Sclerotiophoma、Vandijckomycella）、新组合21个(Ascochyta astragalina、A.koolunga等）、新名称2个（Heterophoma verbasci-densiflori和Nothophoma nullicana），描述新物种52个（Allophoma alba、Al.anatiae等），恢复4个重要物种名称的使用(Epicoccum mezzettii、E.oryzae、E.purpurascens和Toruloidea tobaica)。此外，为了稳定和规范物种名称在国际分类学、植物病理学等领域中的应用，本研究以相同寄主、相同采集地和相似的形态特征为标准，为12个重要物种指定注释模式和新模式。结合文献和数据库调研，本研究补充和完善了前人研究中缺失的物种信息、分子序列等，提供了一个包含335个物种1256个菌株的多基因数据集，为认识亚隔孢壳科的系统演化规律和开展后续研究奠定了重要基础。进一步的分析结果表明，rpb2基因在亚隔孢壳科内具有较高的种属分辨率，建议将其作为该类群的候选物种鉴定DNA条形码。此外，本研究通过改进PCR扩增体系及反应程序，显著提高了亚隔孢壳科真菌系统发育分析中关键基因rpb2的扩增成功率。基于广泛收集的菌株信息，本研究初步分析了亚隔孢壳科真菌的物种多样性及其与寄主/基质的相关性。结果表明，与豆科(Fabaceae)植物相关的亚隔孢壳科真菌物种多样性最高，其次为禾本科（Poaceae）、菊科(Asteraceae)和蔷薇科(Rosaceae)。在本研究中，亚隔孢壳属和附球孢属物种和菌株数目最多，并且两者的寄主/基质范围最广，表明其在植物和各种环境中具有极强的适应性。尽管大部分亚隔孢壳科真菌的寄主范围均较广泛，壳二孢属表现出对豆科植物一定程度的寄主偏好性。综上，本研究梳理了亚隔孢壳科的分类系统，进一步完善了其系统发育骨架树，澄清了科、属、种界限和系统演化关系，建立起更完整、稳定、可靠且趋于自然演化关系的分类系统，为后续的资源收集、应用研究和降低亚隔孢壳科真菌对我国植物、粮食、食品安全造成的威胁提供理论基础，具有重要实践意义。收起

关键词 : 亚隔孢壳科真菌系统发育分类学物种多样性

2. 中国西南喀斯特溶洞真菌多样性研究

[学位论文] 张志锋中国科学院大学 2019年博士导师: 蔡磊共279页

摘要 : 洞穴作为一个特殊环境，具有一些与地表环境截然不同的特征，如黑暗、高湿、低温和寡营养等。洞穴中孕育了独特的微生物多样性和资源。然而洞穴微生物的研究一直以细菌为主，真菌的研究则少得多，且多基于分离培养的方法，采用高通量测序技术的研究则... 展开洞穴作为一个特殊环境，具有一些与地表环境截然不同的特征，如黑暗、高湿、低温和寡营养等。洞穴中孕育了独特的微生物多样性和资源。然而洞穴微生物的研究一直以细菌为主，真菌的研究则少得多，且多基于分离培养的方法，采用高通量测序技术的研究则寥寥无几，洞穴微生物的起源仍是一个未解之谜。溶洞是最常见的洞穴类型，也是喀斯特地貌地下形态的代表。中国有超过1/3的国土面积被碳酸盐覆盖，溶洞的数量达到50万个以上，特别是西南地区，更是世界岩溶地貌发育的中心之一。然而，中国岩溶洞穴微生物的研究却相对滞后，洞穴真菌的研究更少。本研究对中国西南地区溶洞中可培养真菌资源及多样性、真菌群落结构和影响因素进行了研究，同时对洞穴真菌的起源进行了初步的探索，取得了如下成果: (1)在西南川渝滇黔桂五省的15个洞穴内采集空气、岩石、土壤、水和有机物样品520份，采用稀释平板法，共分离获得可培养真菌3698株。基于ITS的初步鉴定结果显示所获得的菌株属于5门312属871种，其中丰度最高的为子囊菌门。最常见的属为青霉、曲霉、木霉、枝顶孢、被孢霉等属。基于系统发育分析和形态学特征，共鉴定并描述真菌新物种53个，建立新组合种3个，新属1个，均给出了中英文描述和图示。基于已发表文献，对目前全世界已报道洞穴真菌进行总结，全球共记录9门704属1887种，而本研究中获得的38％的属和56％的种为首次在洞穴中发现。本研究使世界洞穴真菌物种数目增加35％，洞穴真菌新物种的数目增加了230％。研究表明中国西南地区溶洞中有很高的真菌多样性和大量潜在新资源，大大增加了对洞穴真菌多样性的认识。 (2)尽管在洞穴真菌研究中获得的可培养真菌绝大多数都可以在洞外环境中发现，洞穴中发现的新种仍最有可能是“真洞穴真菌”。本研究利用BEAST软件对发现于第一次采集中两个相邻洞穴的20个真菌新种的分化成种时间进行估算，并与调查洞穴形成的地质年代进行比较。结果显示，他们的分化成种时间最近的为Metapochonia variabilis，距今约7.2Mya，最久远的为Gymnoascus exasperates，距今约151Mya。而这两个洞穴的形成时间为中上新世，3.5-4Mya之间，明显晚于洞穴真菌新物种的形成时间。说明这些洞穴真菌新种的物种形成并非发生于洞内的，洞穴真菌更可能是来自于洞外的。而洞穴真菌群落的独特性可能主要源于洞穴这一特殊环境的选择作用，而不是在真菌在洞穴中经过长期演化形成的独特谱系。据此提出洞穴真菌起源的“旅居者假说”:洞穴内所描述的新种并非严格意义的真洞穴真菌，而是来自洞外的旅居者，尽管他们尚未在其他环境中发现。然而并不能排除会有真菌在相对很短的历史时间内适应并在洞穴内完成了分化成种的可能。 (3)利用宏条形码及高通量测序技术，对采自西南地区8个原始洞穴中的空气、岩石、土壤和水等139份样品中的真菌群落和影响因素进行分析。共获得10769个真菌非单克隆OTU，属于15门979属，其中子囊菌的多样性最高。丰度最高的属有青霉，枝顶孢，被孢霉，镰刀菌等常见属。最常见的营养类型为腐生型和致病-腐生型。土壤和水中的真菌多样性显著高于空气和岩石，而不同样品中α多样性的影响因素也各不相同。基质类型和洞穴是洞穴真菌群落最重要的影响因素，采样位置、纬度、经度等因素对真菌群落有显著影响。db-RDA分析中，不同基质中真菌群落的影响因素差异很大，但解释度较低(18.08％-38.5％)，说明洞穴内存在更重要的影响因素。群落差异分析显示洞穴内外土壤和岩石中真菌群落差异显著，空气和水差异不显著，同时距洞口的采样深度对于土壤和岩石的真菌群落影响显著，而对空气和水的影响则不显著。另外，洞内外真菌群落的相似度和真菌OTU重复的比例由洞口到洞内逐渐降低。这表明洞穴内空气和水中的真菌群落与洞外真菌群落存在紧密交流，而岩石和土壤真菌群落同时受到洞外真菌群落和洞穴环境的共同影响。洞穴内发现65个指示OTU，其中以青霉属和曲霉属最多，水中发现的指示种OTU最多，空气中最少，其中大部分指示OTU在属水平都是未知的。洞外绝大部分OTU都可以在洞内发现，同时在不同洞穴中也发现了有一定比例，相对多度却很低的未知属特有OTU，说明洞穴中可能存在少量低丰度的特有真菌。收起

关键词 : 真菌多样性群落结构环境因素喀斯特溶洞

3. 中国镰刀菌及相关属物种资源多样性及分类学研究

[学位论文] 王蒙蒙中国科学院大学 2020年博士导师: 蔡磊共265页

摘要 : 镰刀菌属隶属子囊菌门(Ascomycota)、粪壳菌纲(Sordariomycetes)、肉座菌目(Hypocreales)、丛赤壳菌科（Nectriaceae），其模式种是接骨木镰刀菌（Fusarium sambucinum）。该属内物种多样性高且生态类型多样，包含大量重要的植物、动物及人类致病菌，... 展开镰刀菌属隶属子囊菌门(Ascomycota)、粪壳菌纲(Sordariomycetes)、肉座菌目(Hypocreales)、丛赤壳菌科（Nectriaceae），其模式种是接骨木镰刀菌（Fusarium sambucinum）。该属内物种多样性高且生态类型多样，包含大量重要的植物、动物及人类致病菌，一些物种在工业上具有重要应用价值。然而，由于镰刀菌形态易受环境影响且鉴定指标繁多，已发表的多个分类系统之间存在很大的差异，造成物种界限不明确，以致该属及相关属的物种鉴定和分类工作十分困难。因此，属、种的科学界定，构建一个趋于自然的分类系统对于了解我国镰刀菌及相关属的物种多样性及地理分布至关重要。过去十几年间，多相分类法在镰刀菌及相关属的分类学研究中，尤其在物种界定、隐含种的描述等方面发挥重要作用。在我国，镰刀菌及相关属的分类学和物种资源的研究存在较大不足，多数基于形态学观察，少数结合简单的分子信息，许多物种在中国的存在和分布范围存疑。过去十年间（2010-2019年），本课题组从我国20个省、市、自治区采集植物健康或患病组织以及空气、碳酸盐基质、堆肥、粪便、水和土壤等环境基质样品，分离获得876株镰刀菌及相关属菌株;筛选441株菌株开展深入研究，综合形态学、多基因系统发育学和生境特性等多项指标，明确镰刀菌与相关属在属水平以及属内种水平的亲缘关系;采用多相分类法开展系统分类学研究工作，解决相关属、种水平的分类问题，并明确属、种的界限及分类特征，最终明确我国镰刀菌属与相关属内物种的多样性及地理分布格局。研究表明: (1)结合已发表文献选取不同的多基因数据集，分别进行系统发育学分析。基于RPB1-RPB2系统发育学分析，明确了镰刀菌与相关属的关系，发现白镰刀菌复合种（F.albidum species complex）分枝与白壳属(Albonectria)和直立镰刀菌属（Rectifusarium）亲缘关系更近，而与镰刀菌属亲缘关系较远，建议划分为新属，有待收集相关菌株深入研究;明确了镰刀菌属内各复合种、及其他物种之间的系统演化关系，发现臭镰刀菌（F.foetens）应该与西门氏镰刀菌复合种(F.nisikadoi species complex)亲缘关系更近，而非尖孢镰刀菌复合种(F.oxysporum SC)。明确RPB2是镰刀菌及其相关属的最优物种鉴定条形码，其次是TEF和TUB。进一步验证了分生孢子座产生的大型分生孢子形态学特征，包括形状、尺寸、分隔数、顶细胞和足细胞形状等，是镰刀菌及其相关属物种鉴定的主要依据，气生产孢瓶梗类型和小型分生孢子特征是次要依据。 (2)通过建立属、种水平的分类体系，明确441株菌株归类于四个属，即白壳属（Albonectria）、双镰刀菌属（Bisifusarium）、镰刀菌属和新赤壳属（Neocosmospora）;此外，通过多相分类法将这些菌株鉴定为89个物种，包括58个已知种（含23个中国新记录种）和31个新种。 (3)结合前人文献/著作和本课题组积累数据，本研究梳理了镰刀菌及其相关属的物种在我国的寄主/基质相关性和分布，明确了我国镰刀菌属内物种资源及生境特性，发现藤仓镰刀菌复合种（F.fujikuroi SC）、变红-木贼镰刀菌复合种（F.incarnatum-equiseti SC）、接骨木-禾谷镰刀菌复合种（F.sambucinum-graminearum SC）和尖孢镰刀菌复合种（F.oxysporum SC）在我国的检获频次、物种多样性、寄主/基质范围和地理分布占绝对优势。相关物种在寄主禾本科（Poaceae）植物上分离到的物种最多（63种），其次是芭蕉科（Musaceae，39种）和豆科(Fabaceae，37种)。此外，一些物种具有寄主和地理区域的偏好性。总之，本研究从我国广泛收集镰刀菌及相关属菌株，应用多相分类法，系统地明确镰刀菌及相关属的界限，并进一步明确了属内物种界限和鉴定标准;结合形态、多基因系统发育学等相关数据共鉴定出89个物种，其中31个新种;此外，结合文献报道，系统地描述了我国镰刀菌及相关属的物种资源多样性和地理分布格局。该研究结果大幅更新了对我国镰刀菌及相关属物种资源的认知状况，并为我国植物病害防治与镰刀菌资源利用提供数据参考与宝贵菌种资源。收起

关键词 : 镰刀菌物种多样性分类学地理分布

4. 间座壳属真菌的分类及系统演化

[学位论文] 高雅慧中国科学院大学 2017年博士导师: 蔡磊共254页

摘要 : 间座壳属（Diaporthe）隶属真菌子囊菌门(Ascomycota)，粪壳纲（Sordariomycetes），间座壳目(Diaporthales)，间座壳科(Diaporthaceae)，其无性阶段曾被归入拟茎点霉属（Phomopsis）。该属植物病原真菌可引起包括叶斑病、叶枯病、腐烂病等严重植物病... 展开间座壳属（Diaporthe）隶属真菌子囊菌门(Ascomycota)，粪壳纲（Sordariomycetes），间座壳目(Diaporthales)，间座壳科(Diaporthaceae)，其无性阶段曾被归入拟茎点霉属（Phomopsis）。该属植物病原真菌可引起包括叶斑病、叶枯病、腐烂病等严重植物病症，宿主范围广泛，包括大量经济作物如大豆、茴香、杏树、向日葵等，世界广布，其中一些物种还是检疫物种。作为间座壳科下最大的属，间座壳属及其无性型拟茎点霉属下均含有超过900个种及亚种、变种等种下分类单元。本研究在大量搜集模式及新鲜菌株的基础上，通过形态学与多基因系统发育分析相结合的方式解决上述问题。作为间座壳科下最大的属，间座壳属通常被认为是单系属，具有显著的区分于其他种属的形态学特征。本研究对该属的分类学地位进行了研究，基于LSU、ITS和TEF1的多基因系统发育学分析结果表明，间座壳属物种被间座壳科下形态各异的五个属（Mazzantia，Ophiodiaporthe，Phaeocytostroma，Pustulomyces，Stenocarpella）分隔开来。间座壳属并非单系类群，而是典型的并系类群。本研究进一步提出这是由环境适应或者寄主适应所驱动的趋异进化案例。同时，本论文认为将间座壳属细分为多个属以实现单系类群的分类调整方案还具有诸多问题，目前不宜实施。本研究从国内外获得间座壳属菌株共400多株，包含植物病原真菌及内生真菌。其中大部分分离于采自中国江西、贵州、云南、浙江、广西、四川等省市的患病及健康植物组织样品，部分菌株分离于口岸截获的自美国、日本、巴西、意大利等国进口的植物样品。对所分离到的菌株进行形态学观察和分子系统学分析，结果表明，本研究分离得到的400多株间座壳属真菌归属于35个物种。包含新种17个，分别命名并描述为:D.acutispora、D.apiculata、D.biguttusis、D.compacta、D.elaeagni-glabrae、D.ellipicola、D.fusicola、D.incompleta、D.longicicola、D.oraccinii、D.ovoicicola、D.penetriteum、D.podocarpi-macrophylli、D.undulata、D.velutina、D.xishuangbanica和D.yunnanensis;己知种18个;不确定种10个。最新的《国际藻类、真菌及植物命名法则》认可的真菌物种描述语言为英语或拉丁语，本文采用英语描述。此外本研究着重调查了间座壳属真菌与石栎（Lithocarpus glaber）和茶树（Camellia sinensis）这两种具有重要生态价值和经济价值的植物之间的关系，极大地丰富了间座壳属真菌的物种多样性。研究结果也进一步证明，寄主专化性在间座壳属真菌分类学研究中意义不大。本研究对我国的拟茎点霉属名录进行了整理，指出其中的错误鉴定种，明确了该属真菌在我国的分布。本研究认可其中117个物种在我国有分布，否定了前人对15个拟茎点霉物种的鉴定结果，并根据其形态特征将其归入相应种或待定。另外，根据“一菌一名”法则，间座壳属较拟茎点霉属更早被发表，具有优先权，因此被确定为该属的合法属名。而中国此前发表的所有物种均采用其无性型名称，给名称使用者带来不便。本研究选定中国报道的12个具有模式来源分子序列并在系统发育树上为单独分枝的拟茎点霉属物种，将其组合为间座壳属新组合或新名称，共建立11个新组合，1个新名称，分别是D.averrhoae、D.camptothecae、D.chimonanthi、D.eucommiae、D.eucommiicola、D.glabrae、D.lagerstroemiae、D.liquidambaris、D.loropetali、D.michelina、D.phyllanthicola和D.magnoliicola。向日葵茎溃疡病菌（Diaporthe helianthi）、大豆北方茎溃疡病菌（Diaporthe phaseolorum var.caulivora）、大豆南方茎溃疡病菌（Diaporthe phaseolorum var.meridionalis）、蓝莓果腐病菌（Diaporthe vaccinii）和黄瓜黑色根腐病菌（Phomopsissclerotioides）被列为我国禁止进境检疫性有害生物。针对上述检疫性病原菌，本研究建立了基于TEF1和CAL条形码的速检疫鉴定方法并申报了行业标准。并且针对口岸微生物检疫存在的耗时长，误检、漏检率高等问题，建立间座壳属真菌物种标本、菌株及序列数据库，建立我国检疫性间座壳属真菌快速鉴定技术平台，服务国门生物安全和口岸一线检疫。收起

关键词 : 间座壳属真菌分类学形态学特征系统发育

5. 中国耐高温真菌的多样性和分类

[学位论文] 张宇中国科学院大学 2016年博士导师: 蔡磊共221页

摘要 : 耐高温真菌是一类生存于高温环境中的真菌类群，与自然环境中有机物的分解再循环密切相关，在生态环境中具有重要作用。许多耐高温真菌及其产生的耐高温酶被用于酿酒、食品加工、发酵等工农业生产过程，具有重要经济价值。通常根据生长温度特性将耐高... 展开耐高温真菌是一类生存于高温环境中的真菌类群，与自然环境中有机物的分解再循环密切相关，在生态环境中具有重要作用。许多耐高温真菌及其产生的耐高温酶被用于酿酒、食品加工、发酵等工农业生产过程，具有重要经济价值。通常根据生长温度特性将耐高温真菌划分为嗜热真菌和耐热真菌两大类群。以往对耐高温真菌的生物多样性的研究还显不足，据估计还有大量未知多样性仍未被认知。近年来，随着分了系统学研究方法和技术的发展和科学的物种概念的逐步运用，很多传统上根据形态特征定义的属及属以上分类单元相继被发现是多起源的。而在物种水平，大量的隐含种也逐步被发现。因此，耐高温真菌相关的许多类群的分类系统亟需修订完善。本研究以嗜热真菌和耐热真菌为研究对象，对我国该类群真菌的物种多样性进行调查研究，并对部分重要类群进行系统发育重建和分类系统修订。本研究主要内容包括：⑴从广西、江西、湖北、山西、北京、内蒙古等六个省区采集土壤、堆肥和动物粪便等样品270余份，分离获得嗜热和耐热菌株500多株，对其进行了形态学观察和分子系统学分析，鉴定出属于51个属的73个种。温度适应性实验显示其中20个种为嗜热真菌，53个种为耐热真菌。鉴定新种13个，分别是：Acrophialophora acuticonidiata、A.angustiphialis、A.ellipsoidea、Chaetomiumangularum、C.cirrhium、C.heterothallicum、C.lateralum、C.limoniformum、C.longicicolleum、C.microascomatum、C.uniseriatum、Myceliophthora guttulata、Remersonia ellipsoidea。发现中国新记录种9个:Aspergillus laciniosus、A.udagawae、Chaetomium biapiculatum、C.thermophilum var.dissitum、C.truncatulum、Corynascus verrucosus、Melanocarpus albomyces、Thermothelomyces heterothallica、Thielavia australiensis。对鉴定到种水平的51个种进行了形态描述，比较了它们和相近种之间的差异，总结了它们在中国和世界的分布情况。此外，编写了嗜热真菌的分种检索表，以及端梗孢属（Acrophialophora）和毛壳菌属（Chaetomium）的分种检索表。⑵对部分耐高温真菌相关类群的系统演化关系进行了分析。对嗜热真菌采用ITS系统发育学分析，结果表明嗜热真菌具有多起源性，已知的嗜热真菌主要聚集在三个分支上，分别属于子囊菌门的粪壳菌目、散囊菌目、爪甲团囊菌目、以及接合菌门的毛霉目。利用ITS和多位点序列联合分析(ITS，SSU，TUB2)对耐热属端梗孢属和戴氏霉属（Taifanglania）的属间关系进行了研究，结果表明这两个属成员聚合在同一个分支内，相互之间并不能够有效的区分，二者因此被合并为同一个属，依据优先发表和认知度的原则选择Acrophialophora为属名，对该属的形态特征进行了修订。建立新组合10个:Acrophialophora ampullaris、A.ampulliphora、A.berberidis、A.biformi、A cinerea、A.curticatenata、A.furcata、A.hechuanensis、A.jiangsuensis、A.major。毛壳菌属的耐高温真菌相对较多，本论文构建了其基于多位点序列(ITS，LSU，TUB2)分析得到的骨架树，结果显示该属内各组的形态特点与系统演化关系呈现出一定的相关性，对各物种的最高生长温度整理发现其可作为该属物种鉴定的一个参考特征。对其中两个亲缘关系相近，形态难以区分的支系运用生物学交配实验、多位点系统发育分析和PHI基因重组检测等方法研究其相互关系，结果表明二者为不同的物种，命名为Chaetomium heterothallicum和C.uniseriatum。毛壳菌科多个属包含耐高温真菌，对毛壳菌科18个属运用ITS和LSU联合的系统发育分析发现，毛喙壳属（Chaetomidium）、毛壳菌属、小棒孢囊壳属（Corynascella）、腐质霉属（Humicola）、梭孢壳属（Thielavia）等均为多系属，尤其是毛壳菌属和多个属之间关系不清晰，分类系统亟待调整。收起

关键词 : 嗜热真菌细菌形态物种多样性基因表达

6. 富集培养和原位培养在红树林沉积物真菌分离中的应用

[学位论文] 李盟中国科学院大学 2022年硕士导师: 蔡磊共214页

摘要 : 真菌具有丰富的多样性，在生态系统中起着至关重要的作用。许多真菌类群在生物医学和工业上都有着广泛的应用。然而，越来越多研究表明真菌的多样性其实是远高于我们的认知，同时它的描述率目前在主要的真核生物中最低。这在很大程度上是因为各种传统... 展开真菌具有丰富的多样性，在生态系统中起着至关重要的作用。许多真菌类群在生物医学和工业上都有着广泛的应用。然而，越来越多研究表明真菌的多样性其实是远高于我们的认知，同时它的描述率目前在主要的真核生物中最低。这在很大程度上是因为各种传统的分离方法都无法为其提供类似的自然环境，也无法在人工环境中模拟真菌的生长，因此很难获得大部分真菌的纯培养。此外，环境中大多数微生物本来是可培养的，但由于其自身的生长状态，如在自然界中处于休眠状态，也可能导致它们无法生长。本研究开发了用于真菌分离的富集培养方法(FECM)和原位培养方法(FiChip)，通过对红树林沉积物样品进行真菌分离，探究可培养组学技术在分离红树林沉积物中真菌稀有类群的应用。通过对不同富集时期可培养真菌和高通量数据进行比较分析发现，富集培养可以改变真菌群落的组成，并且在提高可培养真菌多样性和挖掘真菌稀有类群方面具有较大的优势。富集培养不仅可以提高未培养真菌的丰度，还能够通过营养变化驱动以稀有类群为核心物种的真菌群落的组装。通过对原位培养、稀释涂布法和高通量测序数据的比较分析，结果表明，与传统方法相比，原位培养方法在未培养真菌的培养中起着至关重要的作用，而且可以从红树林沉积物中获得更新颖和多样化的真菌，甚至能够得到未能被高通量数据检测到的物种。同时，本研究对通过可培养组学技术获得的部分潜在新物种进行了分类学鉴定，基于系统发育分析和形态学特征，共鉴定并描述真菌新物种25个，建立新科3个，新属8个和新组合2个，均给出了中英文描述和图示。要全面了解微生物多样性，必须从传统的培养方法向新的培养组学技术进一步发展。本研究发现，富集培养和原位培养可用于真菌稀有类群的培养研究，为从红树林沉积物或其他类似环境中挖掘真菌暗物质提供了新的途径。收起

关键词 : 真菌门稀有类群富集培养原位培养

7. 甘蔗病原真菌区系研究

[学位论文] MUBASHAR RAZA 中国科学院大学 2019年博士导师: 蔡磊共213页

摘要 : 植物病害可以影响作物质量和产量从而造成重大损失。这些损失由土壤和空气传播的包括细菌、真菌和线虫等病原体导致。真菌是地球上继昆虫之后的一大生物类群，具有腐生、内生和致病等多样的生活方式，在生态和经济方面都有重要意义。这些真菌与其它真... 展开植物病害可以影响作物质量和产量从而造成重大损失。这些损失由土壤和空气传播的包括细菌、真菌和线虫等病原体导致。真菌是地球上继昆虫之后的一大生物类群，具有腐生、内生和致病等多样的生活方式，在生态和经济方面都有重要意义。这些真菌与其它真菌或其它生物，特别是植物之间的相互作用，在生态系统中起着重要的作用。甘蔗病原真菌是这一作物最具破坏性的病原体之一，而由于兼具热带和亚热带气候，中国南方蕴藏着极高的真菌多样性。甘蔗是中国南方的主要作物，中国是仅次于巴西和印度的第三大甘蔗生产国，广西是中国甘蔗产量最大的省份，占中国甘蔗总产量的68％。全球对甘蔗生产的巨大兴趣不仅在于其经济价值，还因其是清洁、低价和低碳生物能源的可持续来源。然而，中国与甘蔗相关的真菌基本信息，如分类多样性、生态作用和生物地理分布等，在很大程度上仍然是未知的。在本研究中，我们选取中国广东省和广西壮族自治区的31个采样点，以相对广泛的采样调查了华南地区与甘蔗(Saccharum officinarum)相关的真菌，并尽可能的将分离获得的菌株鉴定到属和物种水平，以更好地了解这些真菌的多样性及群落结构，并通过高质量的图片和与相似物种的比较对新物种进行了描述。我们从甘蔗的叶片和根部采集了370个患病样品，使用组织分离和单孢分离法从中分离真菌762株。基于内部转录间隔区(ITS)序列的初步分析表明，这些菌株属于51属143种。其中，98.8％属于子囊菌门的45属，0.6％属于担子菌门的3个属，0.5％属于接合菌门的3个属，仍然有17％的菌株不能鉴定到种水平。平脐蠕孢属、毛壳菌属，弯孢霉属，茎点霉属和黑孢属是最常见的5个属，而有27个稀有属仅有一种物种。因此，我们选择上述最常见属进行深入的形态学观察和多位点系统发育分析，以将这些菌株鉴定到物种水平。有趣的是，在我们的研究中，多位点序列分析显示，类似毛壳菌的菌株属于4个属，即Arcopilus，毛壳菌属，毁丝霉属和一个新属，Allobotryotrichum，而所有类似茎点霉的菌株均属于附球菌属。我们获得了154个黑孢属菌株，118个弯孢霉属菌株，46个附球菌属的菌株，43个Arcopilus属菌株，24个毛壳菌属菌株，平脐蠕孢属的16个菌株，Allobotryotrichum和毁丝霉属各2个菌株，同时基于分子数据和形态学特征描述了弯孢菌属的16个新种，毛壳菌属和黑孢属各5个新种，Arcopilus和平脐蠕孢属中各2个新物种，Allobotryotrichum、附球菌属和毁丝霉属各1个新物种。我们的数据还显示，甘蔗根部的真菌多样性（新分类单元）比叶片更高。黑孢属，弯孢霉属，附球菌属和平脐蠕孢属（分离频率由高到低排列）在甘蔗叶片部分占主导地位，根部则主要有弯孢霉属，Arcopilus，毛壳菌属，黑孢属，平脐蠕孢属，Allobotryotrichum，附球菌属和毁丝霉属（分离频率由高到低排列）。尽管毛壳菌属真菌主要从根部发现，橄榄色毛壳菌却同时存在于甘蔗的根部和叶片。附球菌属真菌同时存在于根部和叶片中，但是根部和叶片样品间没有重复的物种。致病性测试发现已鉴定的新物种对甘蔗植株均有毒力作用。总之，我们描述了一个新属，32个新种，并报告了19个中国新纪录种和橄榄色毛壳菌的无性形态。本研究表明，中国南方的甘蔗具有较高的真菌多样性和许多潜在的新物种。迄今为止，这是最全面关于与甘蔗相关的真菌的分子鉴定和图解的研究，极大地提高了我们对与甘蔗相关的可培养真菌的理解。后需研究需要调查和比较甘蔗非根际土，根际土和根部的真菌菌群，分析菌群结构与甘蔗植株健康的表型关联性，并开发针对甘蔗主要真菌病害的分子诊断方法。收起

关键词 : 甘蔗病原真菌多样性分类单元

8. 镰刀菌枯萎病对辣椒微生物组群落构建与生态功能的影响

[学位论文] 高敏中国科学院大学 2022年博士导师: 蔡磊共169页

摘要 : 植物的表面和内部栖息着大量微生物，它们与宿主相互作用及共同进化，形成密切相关的“共生总体”。植物微生物群落在影响宿主生长发育、养分吸收以及生物和非生物胁迫适应等方面发挥着重要作用。病原菌侵染是影响植物微生物群落构建的典型生物因素。... 展开植物的表面和内部栖息着大量微生物，它们与宿主相互作用及共同进化，形成密切相关的“共生总体”。植物微生物群落在影响宿主生长发育、养分吸收以及生物和非生物胁迫适应等方面发挥着重要作用。病原菌侵染是影响植物微生物群落构建的典型生物因素。近年来研究表明，植物在病原菌侵染下会通过根系分泌物或者挥发性有机物质招募有益微生物以促进自身或后代的生存。然而，目前病原菌侵染影响植物微生物组的研究主要关注根际，我们对于植物整株水平上微生物群落构建和功能的变化仍然缺乏系统的认识。本研究以辣椒枯萎病为研究对象，从微生物组群落构建、互作模式及其潜在功能等方面，系统地探索辣椒地上和地下不同生态位微生物群落对病原菌侵染的响应。取得的研究结果如下: 对来自贵州两个采样地点健康和镰刀菌侵染辣椒的12个生态位（包括土壤、根、茎和果实）的细菌和真菌群落进行扩增子测序及分析，结果表明镰刀菌侵染对辣椒生殖器官（果实）微生物群落的影响小于营养器官（根和茎）。与细菌群落相比，真菌群落互作网络更不稳定且更容易受镰刀菌侵染的影响，其中上部茎表皮和根内这两个生态位真菌群落受镰刀菌侵染影响最大。微生物互作网络分析表明镰刀菌侵染降低了网络中细菌类群的连接度，但提高了真菌类群的连接度。与健康辣椒相比，患病辣椒更容易被其他潜在致病真菌定植，其根、茎和果实均可以招募潜在有益细菌，部分潜在有益细菌被鉴定为微生物群落的核心类群。另外，与健康辣椒相比，根内和上部茎表皮宏基因组分析表明，镰刀菌侵染提高了辣椒微生物组中与解毒、甲基受体趋化性蛋白以及生物膜形成相关功能基因的丰度。为探究镰刀菌侵染对辣椒原生生物群落的影响及其在塑造细菌和真菌群落方面发挥的作用，本研究进一步对两个采样地点健康和镰刀菌侵染辣椒12个生态位原生生物群落进行扩增子测序。结果表明，与健康辣椒相比，镰刀菌侵染辣椒根系吞噬型原生生物的相对丰度显著提高，并且这些吞噬型原生生物在微生物互作网络中的占比和连接度也显著提高（P＜0.05），尤其是属于典型吞噬型原生生物丝足虫和纤毛虫的物种。包含细菌、真菌和原生生物的跨界互作网络分析进一步预示镰刀菌侵染增加了原生生物与细菌之间负相关关系（代表捕食关系）的数量，尤其是增加了属于丝足虫和纤毛虫的物种对放线菌纲、α变形菌和γ变形菌纲细菌的捕食作用。此外，镰刀菌侵染增加了丝足虫和纤毛虫与部分潜在有益细菌和丝状真菌之间的协同作用。与健康辣椒相比，宏基因组分析表明患病辣椒根内微生物组中与抵御捕食相关功能基因的相对丰度提高。宏基因组分箱进一步从患病辣椒根内微生物组中获得更多携带抵御捕食功能基因的细菌基因组（均属于放线菌纲和γ变形菌纲，其中7个来自患病样品，1个来自健康样品），这些细菌基因组在患病辣椒微生物组中的相对丰度显著高于健康辣椒(P＜0.01)。为探究被病原菌侵染的植株对其邻近植株微生物组的影响，我们于田间分别采集“一穴双株”中健康和患病的辣椒植株，以及“单穴单株”中健康的辣椒植株样品进行细菌和真菌的扩增子测序。结果表明，辣椒地下部分（根际土、根表、根内和下部茎表皮）细菌群落更容易受土壤局部微环境的影响，而地上部分（上部茎表皮）受植物表型影响较大。与“单穴单株”的健康辣椒相比，“一穴双株”中患病植株与其邻近健康植株共同招募潜在有益细菌类群，但不会导致其邻近健康植株更容易被致病真菌定植。同时，“一穴双株”中的两株辣椒根表微生物组中共同富集了与代谢通路、次级代谢产物的生物合成等相关的功能基因;与细菌运动和抗真菌相关的功能基因也存在提高趋势。通过宏基因组分箱得到的潜在有益细菌基因组中大部分都包含有一类或者几类与细菌运动和抗真菌相关的功能基因。通过验证接种潜在有益细菌对病原菌的抑制和保护植物免受侵染的作用，本研究发现所有接种有益细菌菌液的处理均能在病原菌存在下一定程度上促进辣椒种子发芽，并延缓辣椒幼苗发病的时间和降低病情指数。以上研究结果提高了我们对病原菌侵染下植物地上和地下生态位微生物组群落构建和功能的认识，促进了我们对植物-微生物互作以及微生物-微生物互作的理解，并为未来通过调控植物微生物组抑制病害、促进植物健康和推进农业可持续发展提供参考数据。收起

关键词 : 镰刀菌枯萎病微生物组原生生物宏基因组

9. 番茄根际微生物组多样性与功能初探

[学位论文] 周欣中国科学院大学 2020年博士导师: 蔡磊共143页

摘要 : 我国是世界上最大的番茄生产国和消费国，然而温室番茄的广泛种植及单一连作模式使得番茄病害频发，严重制约着我国番茄产业的发展。其中，由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusariumoxysporumf.sp.lycopersici，Fol)造成的番茄枯萎病是番茄上最为严重的土传病... 展开我国是世界上最大的番茄生产国和消费国，然而温室番茄的广泛种植及单一连作模式使得番茄病害频发，严重制约着我国番茄产业的发展。其中，由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusariumoxysporumf.sp.lycopersici，Fol)造成的番茄枯萎病是番茄上最为严重的土传病害之一。在自然条件下，微生物可通过形成互作网络、分泌抗菌物质、激活植物免疫等方式抑制病原菌的侵染。然而，在温室种植条件下，大量农药和化肥的使用造成根系微生物区系的破坏，使得番茄枯萎病等土传病害的发病率日趋严重。土壤是益生微生物的天然宝库，其微生物的多样性和群落结构对土传病害的发生具有显著影响。因此，研究温室条件和自然条件下的番茄根系微生物组成，探究根际微生物对番茄枯萎病的抑制作用和机制，将为防控番茄枯萎病提供理论基础和研究思路。本研究对黑龙江和山东两省8个地区的温室和未使用农药的大田番茄植株各部进行采集。运用分离培养、平板对峙实验、高通量测序技术(NGS)、qPCR以及人工重组微生物群落等技术手段开展了以下几个方面的研究:1）温室条件下健康番茄和Fol发病番茄的微生物群落组成及差异分析，及影响其微生物群落的环境因素;2）大田条件和温室条件下根系微生物的差异分析、根系微生物的分离培养和抑制病原菌Fol功能;3）人工重组微生物群落的筛选及其在无菌番茄幼苗体系下对番茄枯萎病的抑制作用及机制研究。主要研究结果如下: 1、通过对温室中健康番茄和Fol发病番茄的微生物多样性分析发现，健康番茄微生物多样性显著高于发病番茄的微生物多样性。环境因子分析表明，健康和发病番茄微生物群落结构差异与其土壤理化性质无关。通过共发生网络分析发现，健康番茄比发病番茄具有更高的聚类系数、更高的模块性、以及网络稳定性。同时，健康番茄比发病番茄显著富集了更多核心物种和潜在的生防因子(biocontrolagents，BCAs)。这些微生物可能对番茄根际群落结构的稳定及抑制病原菌Fol的侵染上发挥着重要作用。 2、通过对温室中健康番茄和Fol发病番茄的微生物功能基因分析发现，相较于发病番茄，健康番茄根系微生物显著富集了更多营养物质代谢、能量交换、生物膜形成及生物降解相关的功能基因和代谢途径。这些健康番茄微生物显著富集的功能基因，使得健康番茄根际微生物具有更活跃的物质能量代谢，并通过竞争营养物质、形成生物被膜、占据根表生态位等方式抑制Fol的侵染。 3、通过对大田和温室的番茄微生物多样性分析发现，番茄枯萎病的发生率与其根系微生物的多样性呈显著负相关关系。相较于温室番茄，大田番茄中显著富集了更多BCAs以及网络核心物种。通过对大田番茄的根系进行真菌和细菌分离培养，共分离培养细菌菌株5，564株（隶属29属176种），真菌1，012株（隶属45属196种）。通过对比NGS数据发现，在属水平上，有53.7％和56.3％的细菌和真菌分别被分离培养所获得;在科水平上，有72.9％和60％的高丰度细菌(＞0.1％)和高丰度真菌(＞0.05％)分别被分离培养所获得。通过平板对峙法筛选获得Fol拮抗真菌48株，拮抗细菌50株。 4、通过网络核心物种分析、拮抗病原菌Fol分析以及差异分析，共筛选获得了134个真菌物种和132个细菌物种用于无菌番茄幼苗根系微生物菌群重建。结果表明，细菌菌群和真菌菌群都分别具有防控番茄枯萎病的能力，且细菌菌群抑制Fol的效果优于真菌菌群抑制Fol的效果。相较于细菌和真菌菌群，由真菌加细菌组成的跨界群落具有最好的防控番茄枯萎病效果。通过对其抗病机制研究发现，跨界微生物群落能通过激活番茄的水杨酸途径及茉莉酸途径等植物免疫途径及直接抑制病原菌等方式显著增强番茄对Fol的抗性。本研究首次构建了由真菌和细菌组成的跨界微生物群落用于番茄枯萎病的防治，并发现其能有效降低番茄枯萎病的发病率。本研究将为抗病微生物制剂的开发提供新的思路，并为未来绿色、可持续农业发展提供研究基础。收起

关键词 : 番茄枯萎病细菌菌群人工重组微生物群落病原菌

10. 黑粉菌科Macalpinomyces属与Tranzscheliella属的分类、系统演化与物种形成研究

[学位论文] 李英明中国科学院大学 2017年博士导师: 蔡磊共143页

摘要 : 黑粉菌是重要的植物病原真菌，可以导致严重的农作物减产。准确的病原鉴定是农业生产管理、病害预防和控制的必需条件。传统的黑粉菌的鉴定主要依赖于形态学特征，如孢子堆，黑粉孢子，不育孢子，轴柱和寄主范围，然而形态学特征经常无法识别黑粉菌近... 展开黑粉菌是重要的植物病原真菌，可以导致严重的农作物减产。准确的病原鉴定是农业生产管理、病害预防和控制的必需条件。传统的黑粉菌的鉴定主要依赖于形态学特征，如孢子堆，黑粉孢子，不育孢子，轴柱和寄主范围，然而形态学特征经常无法识别黑粉菌近缘物种，尤其是复合种下的分类单元。近年来，分子系统学的方法和技术已经广泛运用于物种亲缘关系分析以及分类鉴定中。系统发育学物种概念和物种识别方法在分类中的广泛应用使复合种的解决成为可能。前期研究表明大多数黑粉菌具有高度的寄主特异性。传统上协同进化与协同成种是黑粉菌与寄主进化关系的主流解释。但是这一解释受到越来越多的质疑。黑粉菌科内大部分的属种间系统演化关系，寄主在寄生物进化过程中所起的作用仍然未知。本研究利用分子系统发育分析，基于溯祖理论的分析方法，结合表型特征，对黑粉菌科部分类群的多样性和分类进行研究，并对两个典型的复合种Macalpinomyces eriachnes和Tranzscheliella hypodytes及其所在的属进行系统发育重建和分类体系调整，并探究它们的物种形成方式和物种进化途径，取得如下结果: 运用形态学特征结合系统演化关系，检查来自中国、澳大利亚、德国等国家的260份馆藏标本，以及在中国采集的60份新鲜标本，鉴定为73种，14属。其中本研究鉴定并描述新种20个，分别是:Anthracocystis linguoae、Macalpinomyces australiensis、M.cookei、M.eendrachtslandiae、M.fullertonii、M.langdonii、M.muelleri、M.novae-hollandiae、M.terrae-australis、M.thuemenii、M.vankyi、Mycosarcoma qinhaiensis、Tilletia mactaggartii、Ti.geeringii、Ti.marjaniae、Tranzscheliella linguoae、Tr.liweii、Tr.reverdattoana、Tr.schlechtendalii和Tr.yupeitaniae。最新的《国际藻类、真菌及植物命名法则》认可使用英语或拉丁语进行新物种描述，本文采用英语描述形态特征。 Macalpinomyces属传统上包括46种，以Macalpinomyces eriachnes为模式种，本研究发现该属为多系类群，其模式种M.eriachnes寄生于Eriachne属的19种不同的寄主上，为典型的复合种。根据形态学特征观察、多位点系统发育分析，GMYC和PTP分析，将来自13个Eriachne寄主上的26个Macalpinomyces eriachnes标本鉴定为11个寄主特异性物种，其中包括10个新种。协同系统发育分析，结合寄主与寄生物生物地理分布及起源时间分析表明寄主跨越介导的同域物种形成是M.eriachnes复合种物种形成的主要方式，并且推测复合种起源于澳大利亚。此外，依据自然系统演化关系修订了Macalpinomyces属的属征，Macalpinomyces eriachnes演化分枝以外的其他多系分枝分别被归入不同的属，形成反映自然系统演化关系的单系属新分类系统。其中，重新启用Endosporisorium属，建立10个新组合，分别是Eeffusa、E.loudetiae、Emagicus、E.nodiglumis、E.pachycarpum、E.simple、E.trichopterygis、E.tristachyae、E.ugandensis和E.zonotriches。修订了原本只包括无性阶段的Kalmanozyma属的属征，建立新组合K.tilletioide和K.tanakae。为Macalpinomyces tuberculatus建立新组合Ustilago tuberculatus，为M.flaccidus建立新组合Mycosarcoma flaccidus。 Tranzscheliella属的黑粉菌可以侵染来自30个属的草本植物。本研究综合形态、多基因系统发育分析、GMYC和PTP分析发现Tr.hypodytes为复合种，包含本研究建立的4个新种及1个新组合。协同系统发育分析推测寄主跨越是驱动Tr.hypodytes复合种物种多样性形成的主要模式。黑粉菌是物种多样性丰富的世界广布的植物病原真菌。前人及本文的研究结果从多个层面证实了黑粉菌的寄主特异性。寄主跨越是黑粉菌物种多样性形成的主要进化模式，黑粉菌黑粉孢子和担孢子的生理生化特性使其可在自然环境中长期存活，并进行长距离传播，侵染地理分布不连续的寄主。这些特点赋予了黑粉菌在相对较短的时间尺度内发生较快的进化可能性。因此在将黑粉菌作为外来生防菌引入特定的自然环境中治理杂草时，应审慎评估其由寄主跨越而引起的高频进化风险。收起

关键词 : 植物病原真菌黑粉菌科种属分类系统演化物种形成