生防真菌在绿色防控的大背景下具有广阔的应用前景,发现一种有效的生防菌对于农业和林业生产都有重要意义。粉棒束孢作为一种虫生真菌,其具有进一步开发为生防菌剂的潜力。与此同时,作为冬虫夏草的定殖真菌,粉棒束孢的生物活性也越来越多地被研究和揭示,粉棒束孢菌丝体也具有规模化生产药物的潜力。这里所用菌株来自于青藏高原的冬虫夏草菌的寄主昆虫,明确菌丝体的生长及其代谢与海拔高度的关系有重要意义,以期为进一步开发利用粉棒束孢提供理论依据。通过对粉棒束孢的主要生物学特性及其菌丝体生产过程中响应海拔高度变化的组学特征的研究,获得的主要结果如下:1.用粉棒束孢接种草原害虫贡嘎勾蝠蛾和农业生产中常见的6种害虫,结果发现,采用浸泡法接种,粉棒束孢对贡嘎勾蝠蛾的感染率极高,证明了贡嘎勾蝠蛾是粉棒束孢的适宜寄主。而采用饲喂法接种,粉棒束孢对蝗虫致死作用不明显。采用浸泡法接种后不吸干水分的方式接种蚜虫、小菜蛾、甜菜夜蛾、棉铃虫和大蜡螟,结果都有不同程度的致死作用;相反,如果采用吸干水分的方式接种,则都无致死效果。2.通过单因素和正交实验的方法筛选出适合粉棒束孢菌丝体液体发酵的营养因素和培养条件,包括葡萄糖,牛肉膏,铁元素,镁元素和7:1的碳氮比,以及应在装有50 mL培养基的250-mL三角瓶中接入10%的菌种,在20℃,12h光照/12h黑暗,120rpm条件下培养。在此基础上,采用液质联用技术进一步比较海拔高度对发酵菌丝体的代谢组影响。结果发现,基于代谢组可以显著区分430 m和2365 m海拔高度的发酵菌丝体。相对于高海拔,低海拔培养的菌丝体有417个代谢物质显著下调,另有631个代谢物质显著上调。代谢物质的显著变化进一步表明,海拔高度是真菌药物质量安全的重要影响因素之一。海拔高度调控物质表达的特性也为促进代谢物质的生产提供了一种新筛选方法。上述结果为进一步使用发酵罐规模化生产质量稳定的粉棒束孢菌丝体提供了理论基础。3.在430 m和2365 m海拔高度的发酵结果表明,粉棒束孢在不同海拔高度的菌丝产量无显著性差异。而转录组信息分析和q-PCR验证结果都表明,高海拔菌丝体呼吸过程中与氧受体相关的基因,如COX5A,QCR8,UQCRFS1,NDUFV1,NDUFA 和NDUFS7的表达都升高。由此推断,粉棒束孢为适应高海拔由有氧呼吸变为厌氧呼吸,会直接导致其自身多消耗一部分能量用于厌氧呼吸过程中呼吸基质的识别与传递;与此同时,与氧受体相关的基因表达显著升高,由此增产的能量可以满足菌丝体厌氧呼吸而增加的能量需求,从而保持呼吸系统的功能稳定,最终保证菌丝产量不变。这可能是粉棒束孢适应海拔变化的转录机制。4.由于菌丝体的代谢受海拔高度显著的调控,为发现相应的调控基因,对在430 m和2365 m海拔高度液体培养的菌丝体进行比较转录组分析,富集到与6个表达差异显著物质对应的代谢通路,并在通路中筛选出具有显著差异表达的基因,建立起代谢物质与基因之间的对应关系。这一结果为进一步揭示基因功能,从而有针对性地构建特殊活性物质的表达载体提供了前期基础。