课题基金 / 基金详情

毛壳科真菌嗜热种的系统演化及其嗜热性分子基础研究

批准号:
32070014
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王雪薇
学科分类:
微生物多样性、分类与系统发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王雪薇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
嗜热真菌是新型工业用热稳定酶储备库,具有催化反应高效、快速和污染风险低等突出优势。毛壳科是真菌界中嗜热种最丰富的科,但因判别嗜热种的标准不明确,它们在科内的起源和演化关系未知,严重阻碍了对其深入认识和利用。申请人前期已初步建立毛壳科现代分类系统主体框架。本项目拟在此基础上收集全球目标菌株,系统比较科内不同种的生长温度习性,科学划定嗜热种和有致病风险耐热种间界限;利用多基因序列和分子钟分析,确定各嗜热种的系统学位置、起源分化规律和各自的非嗜热近缘种;通过比较基因组学研究、转录组数据分析和分子生物学验证,揭示嗜热种与非嗜热近缘种在基因组、基因网络和关键基因结构上的差异及差异基因与嗜热性间相关性。研究结果将阐明毛壳科嗜热种的生物学本质和系统演化规律,揭示嗜热种的嗜热性及其催化酶热稳定性的分子机制,为系统发掘毛壳科嗜热种的热稳定酶和耐热元件在工业、生物技术与合成生物学等领域的应用潜力奠定科学基础。
英文摘要
Thermophilic fungi are a reservoir of novel thermostable enzymes for industrial use. The use of thermostable enzymes presents remarkable advantage in high efficiency, high speed of reaction and low risk of contamination. The family Chaetomiaceae is considered to contain the largest number of thermophilic species in the kingdom Fungi. But there is not a scientific standard for determining whether a fungus is thermophilic or not, also it remains unclear about the origin of the thermophiles and their phylogenetic relationships in the family, hampering us to deeply understand and apply those thermophilic ones. The applicant has established a mainframe of the modern classification system of Chaetomiaceae. After globally collecting the targeted thermophilic strains in this envisaged study, we will scientifically distinguish thermophilic and thermotolerant species on the basis of comparison of the growth adaptation of different species in the family to temperature; determine the phylogenetic placement of each of the thermophilic species in the family, clarify how they originate and evolve and which are their close relatives according to the multigene phylogenetic analysis and divergence time calibration using molecular clock methods; investigate the molecular foundation of the thermophilic character at both genome and gene levels by comparative genome analyses of the thermophilic species and their non-thermophilic close relatives together with transcriptome analyses and molecular biological verification. The results will reveal the biological nature of the thermophilc species in the family and their evolutionary history, and also give deep insight into the molecular mechanisms of both their thermophilic character and the thermostability of their enzymes. This study will provide a scientific basis for exploring and utilizing thermostable enzymes and thermotolerant elements from the Chaetomiaceae in the fields of industry, biotechnology and synthetic biology.
嗜热真菌是新型工业用热稳定酶储备库,具有催化反应高效、快速和污染风险低等突出优势。毛壳科是真菌界中嗜热种最丰富的科。本项目研究开展之前,尚缺乏对科内嗜热种的系统研究,它们在科内的起源,及其与其他非嗜热种间的演化关系都未知,严重阻碍了对它们的深入认识和利用。本项目首先在前期研究的基础上,建立了由50个属构成的毛壳科真菌现代分类系统,并全面系统总结了毛壳科形态学特征。在此基础上明确毛壳科内15个嗜热种分别归属于7个属,它们形成了6个彼此隔离的谱系,证明嗜热性在毛壳科内至少经历了6次独立的演化过程形成,属于趋同进化;有证据显示,Mycothermus和Remersonia这两个嗜热属可能起源于一个类似于Mycothermus的共同祖先,再彼此分化形成姊妹群;参照适当的真菌化石,对整个毛壳科的演化进程进行了分子钟分析,结果显示在毛壳科内嗜热种与非嗜热种(包括耐热种和中温种)至少在30Mya(三千万年前)就彼此分化,形成了不同的独立演化路径。对我国毛壳科嗜热种的物种多样性研究结果显示,至少有9个嗜热种具有广谱的温度适应性,能够很好地适应温带土壤环境, 同时发现了10个潜在新种。已对7个代表性物种的模式或权威菌株进行了基因组和转录组测序,数据正在组装和分析中,将通过生物信息学技术分析毛壳科内嗜热性形成的分子机制。
毛壳科真菌无性型的系统分类学研究
  • 批准号:
    31770021
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王雪薇
  • 依托单位:
中国毛壳属的系统学及其物种蛋白表达谱特征研究
  • 批准号:
    30570007
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    王雪薇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金