基于多基因片段及脂肪酸生物标记的网柄细胞状黏菌代表属的分类学研究

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:youdong1964
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网柄细胞状黏菌(dictyostelid cellular slime molds)简称网柄菌,又称社会阿米巴虫(social amoebae),是细胞状黏菌(cellular slime molds)中的最主要类群,在自然界中分布广泛,是主要生长于土壤、草地、枯枝落叶层及动物粪便上的一类特殊的生物,主要以细菌为饲。由于其这种特殊的取食方式,能使土壤中的细菌群落发生变化,对土壤中细菌群落平衡的维持及土壤营养的循环利用起到重要作用。本研究在形态学研究的基础上,选择已经过分类鉴定的网柄细胞状黏菌具有代表性的2属即网柄菌属Dictyostelium与轮柄菌属Polysphondylium共33种作为研究对象,通过形态学分类研究、多基因片段分析、基于磷脂脂肪酸的脂肪酸甲酯分析技术以及三者相结合的方法,共同探讨网柄细胞状黏菌的分类学问题。同时在研究基础上建立了网柄细胞状黏菌的脂肪酸库。作者对本研究中的2属33种网柄细胞状黏菌首先进行了重新鉴定、整理与总结,得到网柄菌属内2个新种,分别为双列网柄菌D.biserialis与亚簇网柄菌D.cespitosum,为了便于作者及后继学者对本研究中所涉及到的网柄菌进行相关研究,编写了网柄菌属Dictyostelium及轮柄菌属Polysphondylium的分种检索表,同时根据这33种网柄菌的形态特征,作者将其分为3个组,即具有规则轮状分枝的轮柄菌属网柄菌6种;孢子内具有明显或不明显极粒的不具有分枝或分枝不规则的网柄菌属网柄菌12种;孢子内部含有极粒的不具有分枝或分枝不规则的网柄菌属网柄菌16种。本研究选择4个基因片段(ITS序列、18S rRNA基因、eEF-1α基因和COⅠ基因)对网柄菌进行分子生物学研究。研究中筛选得到4个基因所对应的4对引物,分别为eEF-1α基因引物EF51、ER960;COⅠ引物为COXF、COXR;ITS序列引物为通用引物ITS1、ITS4;18S rRNA基因引物为NS1、NS2。测序后得到基因序列共113条,其中ITS基因序列43条,18S rRNA基因序列28条,COⅠ基因序列23条,eEF-1α基因序列19条。获得新序列共72条,分别为ITS基因序列20条,18S rRNA基因序列15条,COⅠ基因序列22条,eEF-1α基因序列15条。获得的ITS序列片段长度为780-1000 bp,18S rRNA基因片段长度1650-1804 bp,COⅠ基因片段长度700-1000bp,eEF-1α基因片段长度700-900 bp。经过分析,得到本研究中所构建的系统发育树符合Pauline Schaap(2006年)与Maria Romeralo(2011年)的基于SSU基因序列所构建的系统发育树,该系统树的建立也更加确定了在此之前作者基于形态学特征对33种网柄菌的鉴定,也证明了形态学鉴定结果的真实与准确性,与据形态学特征将网柄菌分类的结果相吻合,而且也反证得到,本研究所使用的4个基因片段可以应用于网柄菌的分类。本研究还尝试将6种网柄菌所获得的4个基因序列的进行连接组合,之后再构建系统发育树,而此时得到的系统发育树则因包含的基因信息更多而更能反映出这6种网柄菌的亲缘关系,对于现有分类方法来讲更为先进,也更为准确。本研究中,共测得2属20种网柄菌的脂肪酸成分与含量。经分析得到20种网柄菌的脂肪酸标记有75个,其中共有的脂肪酸标记且含量较多的有10个,分别为12:00,14:00,16:00,18:00,15:0 ANTEISO,17:0 cyclo,19:0 cyclo w8c,Feature 2|14:0 3OH/16:1 iso I,Feature 3|16:1 w6c/16:1 w7c,Feature 8|18:1 w6c|18:1 w7c,含量分别为1.8414.22%,2.5810.77%,10.0837.46%,0.9216.0%,0.054.9%,2.2324.75%,0.415.80%,1.2315.56%,3.1511.09%,2.778.38%。同时又得到每种网柄菌所含脂肪酸的种类与含量,用以确定该网柄菌是否具有特有的脂肪酸,如亮白轮柄菌P.candidum特有的脂肪酸生物标记为12:1 3OH、10:0 2OH、17:0 ANTEISO等。可根据脂肪酸的含量及种类来确定网柄菌是否含有特殊脂肪酸作为特征脂肪酸应用于网柄菌的分类当中。研究中还将20种网柄菌共有的8种脂肪酸两两比较,进行比值处理,经分析可以得到这几种脂肪酸的比值来作为网柄菌分类的一个依据,指导网柄细胞状黏菌的分类。在本部分的研究中,将试验测得的20种网柄菌所含脂肪酸的种类与含量做聚类分析。这20种脂肪酸分成了2类,即类群Ⅰ包括半伏网柄菌D.semiprostratum在内的19种网柄菌,类群Ⅱ为轮柄菌属网柄菌亮白轮柄菌P.candidum。并通过形态学分类研究结果得到,这2者具有一致性。同时对20种网柄细胞状黏菌的脂肪酸测定中共得到75种脂肪酸,为了从这些脂肪酸中找到一些规律,特将75种脂肪酸进行聚类分析。聚类结果表明,可以根据该方法确定网柄菌的特征脂肪酸。在对这75种脂肪酸进行聚类分析同时,作者又进行了主成分分析,本研究中,可提取出15个主成分作为这75种脂肪酸的主成分,与之前的75种脂肪酸聚类分析图相比,可以利用这15个脂肪酸成分就可以将这20种网柄菌进行聚类分析,大大简化了分析及测定时间与成本。本研究为了探讨脂肪酸分析、分子生物学(基因片段分析)及形态学分类之间的关系,作者选择既测定了脂肪酸,又测序获得基因序列的网柄菌6种,利用自测的ITS序列与18S rRNA基因序列同Genbank下载的序列构建系统发育树,经过比较,得出形态、脂肪酸分析及分子生物学三者结果具有一致性。综上,在网柄菌分类研究中,除了应用经典的分类方法外,为确保鉴定的真实与准确,应引入多基因分析及脂肪酸测定工作,使网柄菌的系统分类鉴定结果更趋于自然与完善。
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