集思慧远客户发表《华南四种药用植物叶、茎、根的内生真菌群落》
发布日期：2019-03-17 浏览次数：3792
研究背景
砂仁Amomum villosum，土沉香Aquilaria sinensis，巴戟天Morinda officinalis和广藿香Pogostemon cablin是我国南方著名的药用植物，具有独特的药理活性，但它们的内生真菌很少被报道。采用高通量测序技术，对4种药用植物的叶、茎、根相关内生真菌群落进行了研究。从四种药用植物中，共收集到169,149种内生真菌序列(reads)，并将其分为791个可操作的分类单元(OTU)。这些OTUs分类学跨越5门，27科，75目，167科，291属。在属水平上，毛竹属、念珠菌属、黄球藻属和隐球菌属是砂仁A. villosum的优势属；土沉香A. sinensis的优势属为黑孢子菌属、Tylopilus属、线虫捕捉菌属、梨孢霉属和棒孢属；巴戟天M.officinalis的优势属为赭霉属、尾孢属、曲霉属、Cyphellophora属；广藿香P.cablin的优势属为Cladophialophora属、Meira属、Sakaguchia属、青霉属。4种药用植物中，巴戟天的内生真菌多样性最高(H’>4.25)，而土沉香的内生真菌多样性最低(H’>2.37)。同一种植物不同器官间内生真菌群落具有显著差异。
材料与方法
样品采集和表面消毒
不同植物：砂仁、土沉香、巴戟天和广藿香；
不同器官：茎、叶、根；
所有样品采集均保持无菌环境；附着在组织表面的泥浆和颗粒用蒸馏水冲走，75%乙醇浸泡1min，0.1%HgCl2浸泡1min，以清洗植物表面的微生物。
测序平台
真菌内转录间隔区(ITS1)；Illumina MiSeq PE250
生信分析
FLASH用于原始数据分析；Trimmonatic为前处理工具；UCHIME删除嵌合体；QIIME用于OTU聚类等；GenBank和IndexFungorum用于数据库检索。
真菌群落组成的统计分析
利用Mothur对有效的OTUs丰富度指数(Chao 1和Shannon指数)进行了分析。为确定4种药用植物内生真菌间的关系，采用维恩图和非度量多维标度法(NMDS)分析了内生真菌OTUs的异同。为了估计真菌群落间的相似性，统计Sorenson的配对相似系数CS(%)=2j/(a+b)×%，其中j是两个不同物种共享的OTU数，a和b分别表示样本a和样本b的OTU数。
主要研究结果
1F内生真菌分类学分析
791 OTUs可分为779 OTUs门级、732 OTUs纲级、705 OTUs目级、667 OTUs科级、691 OTUs属级和未知分类群12 OTUs。它们在分类学上跨越5门，27纲，72目，167科，291属。
图1 所有样本的序列(Reads)和OTUs的分类分布
集思慧远客户发表文章《华南四种药用植物叶、茎、根的内生真菌群落》
2F内生真菌的多样性与相似性
表2 四种中草药植物及不同器官的多样性指数
图2 四种不同的中草药植物内生真菌的异同
注：a.4种不同植物的内生真菌维恩图；b.4种植物同一器官内生植物的维恩图。BJT代表巴戟天，BMX代表土沉香，CSR代表砂仁，GHX代表广藿香，“-r”指植物的根，“-s”是指植物的茎，“-l”是指植物的叶子。
在本研究中的791种OTUs中，仅从一种植物中检测到617种，从两种植物中检测到142种，从三种植物中检测到23种，从所有四种植物中检测到9种，这表明一些独特的OTUs只属于一种植物(图2)。
表3 四种传统中药植物内生真菌群落组成的相似性系数
图3 同一种植物不同器官内生真菌的异同
图4 基于Bray Curtis的非度量多维尺度(NMDS)分析
根据从4种植物群落样本中推断出的791 OTUs计算出的Jaccard差异，NMDS分析表明，该真菌群落具有一定程度的寄主特异性，表现出一个趋势，即A. sinensis内生真菌多样性与P. cablin相似(图4)。NMDS和Sorenson相似系数的数据显示了相似的结果(表3)。
总结
总之，高通量测序为真菌群落多样性的研究提供了简便、快捷的途径。研究结果表明，与传统方法相比，四种本地的中草药及其各自的器官(叶、茎和根)有着更丰富的内生真菌种类。4种植物的内生真菌多样性和群落差异显著。同时，同一寄主植物不同器官间的内生真菌也有显著差异。本研究仅收集了4种中草药植物，进一步的内生真菌研究应包括更多的植物种类。鉴于中草药的药用功效和代谢产物，研究成果对今后中药在医药和人体健康领域的研究具有一定的参考价值。
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