麝香霉属内生真菌挥发性有机化合物(VOCs)合成及抑制生长机制

批准号:
31501689
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
徐希辉
依托单位:
学科分类:
C1406.生物防治
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈晨、贺芹、杨洪杏、许长峰、张龙、黄俊伟、苟镇久
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中文摘要
麝香霉属(Muscodor)真菌能够产生具有广泛抑菌活性的挥发性有机化合物(VOCs),具有极大的应用价值。然而不同麝香霉菌株产生的VOCs差异较大且易受环境影响,并且VOCs对菌株自身生长具有一定抑制作用。因此,从分子水平阐明麝香霉VOCs合成的机制以及VOCs抑制菌株自身生长的机理将为高产VOCs工程菌株的构建和改造提供理论基础。然而目前关于此方面的研究尚属空白。本研究拟以不同麝香霉菌株为研究对象进行比较基因组分析,阐明麝香霉的基因组特征,鉴定VOCs的生物合成途径,揭示不同菌株产生差异性VOCs的分子机制;并且通过转录组分析研究VOCs合成相关基因的表达以及VOCs对菌株自身产生的影响;同时,结合突变体分析鉴定VOCs抑制菌株生长相关基因并获得抗VOCs抑制的高产菌株。本项目不仅能阐明麝香霉VOCs合成及抑制自身生长的分子机制,又可以获得高产菌株,将为麝香霉的应用提供理论和菌株基础。
英文摘要
The most striking feature of the endophytic fungi Muscodor is their abilities to produce volatile organic compounds (VOCs). The VOCs have wide antibacterial chart and bacteriostatic activities, which are very valuable in application. However, the compositions of VOCs produced by different Muscodor spp. are diverse and easily influenced by environmental conditions. Besides, VOCs also have an inhibitive effect on the growth of Muscodor. Hence, the understanding of molecular mechanisms of the regulation of VOCs biosynthesis and growth inhibition will provide the theory basis for the construction of high yield strains. Unfortunately, the related studying is blank at present. In this project, we intend to resequence the genomes of different Muscodor stains and illuminate the VOCs biosynthetic mechanisms by comparative genome analysis. Furthermore, we will analyze the expressions of VOCs biosynthetic genes and the response of Muscodor stain under VOCs stress by transcriptome analysis. Meanwhile, by analysis on many mutants, we will clarify the mechanisms of the growth inhibition by VOCs and get the VOCs insensitive mutant strain. It is the first time to study the mechanisms for VOCs biosynthesis and growth inhibition by VOCs, and to construct the VOCs insensitive strain, which will pave the way for the application of the Muscodor.
麝香霉属(Muscodor)真菌是一类能够产生挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)的内生真菌。该类真菌产生的VOCs具有很强的抑菌活性,能够杀死或抑制大多数病原真菌、细菌甚至某些昆虫,在农业、医药和工业等方面具有极大的应用价值。不同麝香霉菌株产生的VOCs差异较大且易受环境影响,并且VOCs对菌株自身生长具有一定抑制作用。因此,从分子水平阐明麝香霉VOCs合成的机制以及VOCs抑制菌株自身生长的机理将为高产VOCs工程菌株的构建和改造提供理论基础。本研究以不同麝香霉菌株为研究对象进行比较基因组分析,阐明麝香霉的基因组特征,鉴定次生代谢产物的生物合成途径;并且通过转录组分析研究VOCs对菌株自身产生的影响;同时,结合突变体分析鉴定VOCs抑制菌株生长相关基因并获得抗VOCs抑制的高产菌株。我们对分离得到的10种麝香霉属真菌进行全基因组测序并分析,获得高质量的基因组,鉴定出大量次生代谢产物合成基因簇(83个/基因组)。采用转录组测序技术,对活性炭吸附条件下和野生条件下凤阳麝香霉的基因表达进行分析,共鉴定423个基因的表达发生显著变化。富集分析表明,与FMN和铁离子结合活性、氧化还原过程、跨膜运输过程以及氨基酸代谢过程相关的代谢途径发生显著变化。探索并优化制备凤阳麝香霉菌株ZJLQ024原生质体的最适条件,包括菌龄,裂解酶种类及浓度、酶解时间、稳渗剂的种类及浓度等因素。最终获得菌株ZJLQ024原生质体制备的适宜条件。通过以农杆菌介导的遗传转化法(ATMT)对凤阳麝香霉进行T-DNA随机插入突变转化,获得阳性转化子。在这些阳性转化子中,筛选出生长速度较快的凤阳麝香霉突变菌株Z1。通过对峙实验发现,Z1对病原菌具有很强的抑制活性。基于Hi TAIL-PCR获得插入位点的侧翼序列(基因g9448)。在此基础上,探索突变菌株Z1进行菌剂制备及初步应用,优化麦粒培养基摇瓶发酵条件,并初步确定了突变菌株Z1生物制剂的制备和保存条件,结果表明在与稻瘟病菌进行对峙培养时可完全抑制该菌的生长。对突变菌株Z1作为熏蒸剂进行研究,发现其对苹果的采后病害有一定的抑制作用,也可以延缓香蕉采后腐烂。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1371/journalpone.0163368
发表时间:2016
期刊:PLos One
影响因子:--
作者:Xu Xihui;He Qin;Chen Chen;Zhang Chulong
通讯作者:Zhang Chulong
Genome-wide comparative analysis of putative Pth11-related G protein-coupled receptors in fungi belonging to Pezizomycotina.
Pezizomycotina 真菌中假定的 Pth11 相关 G 蛋白偶联受体的全基因组比较分析
DOI:10.1186/s12866-017-1076-5
发表时间:2017-07-25
期刊:BMC microbiology
影响因子:4.2
作者:Xu X;Li G;Li L;Su Z;Chen C
通讯作者:Chen C
Differential Communications between Fungi and Host Plants Revealed by Secretome Analysis of Phylogenetically Related Endophytic and Pathogenic Fungi.
系统发育相关的内生真菌和病原真菌的分泌组分析揭示了真菌和寄主植物之间的差异通讯
DOI:10.1371/journal.pone.0163368
发表时间:2016
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:Xu X;He Q;Chen C;Zhang C
通讯作者:Zhang C
The influence of environmental factors on communities of arbuscular mycorrhizal fungi associated with Chenopodium ambrosioides revealed by MiSeq sequencing investigation.
MiSeq测序揭示环境因素对土藜相关丛枝菌根真菌群落的影响
DOI:10.1038/srep45134
发表时间:2017-03-22
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Xu X;Chen C;Zhang Z;Sun Z;Chen Y;Jiang J;Shen Z
通讯作者:Shen Z
Response of soil bacterial communities to lead and zinc pollution revealed by Illumina MiSeq sequencing investigation
Illumina MiSeq 测序研究揭示土壤细菌群落对铅和锌污染的响应
DOI:10.1007/s11356-016-7826-3
发表时间:2017
期刊:Environmental Science and Pollution Research
影响因子:5.8
作者:Xu Xihui;Zhang Zhou;Hu Shunli;Ruan Zhepu;Jiang Ji;ong;Chen Chen;Shen Zhenguo
通讯作者:Shen Zhenguo
合成微生物组修复除草剂阿特拉津和2,4-D复合污染环境的设计及高效代谢机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:56万元
- 批准年份:2021
- 负责人:徐希辉
- 依托单位:
基于微生物菌群代谢模型揭示除草剂辛酰溴苯腈的菌群高效代谢机制及最佳修复菌群的构建
- 批准号:41977120
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:徐希辉
- 依托单位:
国内基金
海外基金
