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冬虫夏草真菌异核体——多种冬虫夏菌的遗传变异

冬虫夏草真菌异核体——多种冬虫夏菌的遗传变异

  • 作者
  • 李玉玲、李秀璋、朱佳石 著

本书回顾了天然冬虫夏草natural Cordyceps sinensis 和冬虫夏草菌Ophiocordyceps sinensis生物学研究的文献,主要集中于分子生物学研究方面,并讨论了相关的多种学说和争议。除以大量篇幅讨论突变基因型冬虫夏草菌的种群间遗传变异外,也针对冬虫夏草菌之一的基因型#1中国被毛孢,以大量试验证据揭示了中国被毛孢存在显著的种内遗传变异、转录组差异表达和差异转...


  • ¥100.00

ISBN: 978-7-122-40189-2

版次: 1

出版时间: 2022-01-01

图书介绍

ISBN:978-7-122-40189-2

语种:汉文

开本:16

出版时间:2022-01-01

装帧:平

页数:255

编辑推荐

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图书前言

《中华人民共和国药典》定义名贵中药冬虫夏草为虫菌复合体。冬虫夏草具有极高的大众认知度,数百年来用于滋补保健、疾病防治、病后康复和抗衰老延年益寿。但有关冬虫夏草和冬虫夏草菌的学术争议不断,例如冬虫夏草菌到底是单一真菌种,还是多种真菌的总称,以及冬虫夏草菌有性型和无性型的对应关系。这些争议的影响远远超出纯学术的认知范畴,甚至影响政府政策法规的制定和实施,因而影响大众的消费心理。尽管中国被毛孢是冬虫夏草菌唯一无性型的学说较为流行,但该学说却饱受新的科学证据的挑战。本书回顾了冬虫夏草分子系统学的文献,重点讨论冬虫夏草菌无性型和有性型的对应关系及相关学说,主要涉及微观的显微形态、DNA 序列和基因组研究、转录组和蛋白组表达,也讨论了宏观整体分子系统学研究中计算生物学方法的正确选用。
冬虫夏草细胞生物学研究揭示菌丝具有多细胞双核结构,而子囊孢子具有多细胞单核、双核和三核结构,形成多细胞异核体。菌物学、分子菌物学和真菌区系研究发现冬虫夏草中,存在多种真菌和至少17 种突变基因型冬虫夏草菌。多项冬虫夏草分子生物学和组学研究证明,这些遗传变异基因型序列分别属于不同真菌的基因组,代表独立的真菌。人工冬虫夏草的研究揭示了无性型侵染源(基因型# 1 中国被毛孢)与人工虫草终产物中有性型突变基因型# 4 冬虫夏草菌之间的物种矛盾。同株天然冬虫夏草产生两类子囊孢子,自然弹射和半弹射子囊孢子,从中检出多种突变基因型冬虫夏草菌,揭示了差异性冬虫夏草菌组成成分和其他真菌。这些研究结果挑战多项子囊孢子微循环产孢试验的结果和结论,不支持基因型# 1 中国被毛孢是冬虫夏草菌唯一无性型学说,也不支持单一真菌基因组的“ITS 伪基因”学说。除冬虫夏草菌的种间遗传变异以外,数个基因型# 1中国被毛孢,以及天然冬虫夏草的基因组、转录组和氨基酸序列分析,揭示基因型# 1 中国被毛孢菌株间的种内遗传变异、转录组的差异表达,以及天然转录沉寂的基因在人工培养条件下的异常转录激活,提示以中国被毛孢模式菌株作为冬虫夏草菌基因组、转录组研究的模式标准的必要性,也提示随意选用中国被毛孢菌株可能导致研究结果缺乏代表性,以及中国被毛孢菌丝体发酵的监控确定到特定菌株的必要性。随着冬虫夏草的成熟,在子座、僵虫体、子囊果和子囊孢子中多种菌物的差异存在,这些菌物的表达出现非同步的大幅度动态变化,导致蛋白组表达和化学成分指纹谱的大幅度动态变化和药理药效的变化。众多研究结果支持冬虫夏草是“统一微生态系统(梁宗琦等,2010)”的学说。
作者感谢臧穆教授、殷蔚荑教授、倪录群教授、郭英兰教授、朱平教授、戴如琴教授、梁宗琦教授、李增智教授、李兆兰教授、李长龄教授、宋燕教授、周选围教授、郑裕国教授、吴建勇教授、韩日畴教授、刘杏忠教授、姚一建教授、张永杰教授、周妍娇博士、夏予博士、赵家刚博士、王荣芳博士、姚艺桑、高凌、吴子媺、谈宁芝、张丽娟、董沄梓、刘欣、徐海峰、马少丽、张宗豪。

李玉玲 李秀璋 朱佳石
2021年9月

作者简介

李玉玲,青海省畜牧兽医科学院,主任,研究员,青海省自然科学与工程学科带头人(第五批);虫草联盟冬虫夏草专业委员会委员;日本菌物学会海外会员;青海省科协国思想决策咨询委员会成员;青海农牧厅科技服务百人专家团成员;青海大学硕士研究生导师;青海大学三江源学者;欧美同学会成员;青海大学党外知识分子联谊会会员;青海省冬虫夏草协会顾问
在冬虫夏草领域具有一定的影响力,通过多年的努力,扩大了青海冬虫夏草研究的影响力,帮助青海省质量技术监督局申请并获得批准了“青海冬虫夏草”地理保护标志,并成为了青海省冬虫夏草研究方向的学科带头人。

精彩书摘

本书回顾了天然冬虫夏草natural Cordyceps sinensis 和冬虫夏草菌Ophiocordyceps sinensis生物学研究的文献,主要集中于分子生物学研究方面,并讨论了相关的多种学说和争议。除以大量篇幅讨论突变基因型冬虫夏草菌的种群间遗传变异外,也针对冬虫夏草菌之一的基因型#1中国被毛孢,以大量试验证据揭示了中国被毛孢存在显著的种内遗传变异、转录组差异表达和差异转录后加工修饰。
本书适合冬虫夏草及相关分子生物学专业科技工作者使用。

目录

1 绪言:天然冬虫夏草和多种冬虫夏草菌1

2 天然冬虫夏草和冬虫夏草菌混用同一拉丁名的历史和现状5

3 拉丁名Ohiocordyceps sinensis 代表单一真菌种吗? 16
3.1 学说Ⅰ :冬虫夏草菌O.sinensis 是单一真菌种,它的无性型是中国被毛孢 16
3.2 学说Ⅱ :冬虫夏草菌 O.sinensis 是一组真菌的总称 19
3.3 学说Ⅲ :O.sinensis 是多种突变基因型冬虫夏草菌的总称 25
3.3.1 第 1 类:九个转换点突变基因型冬虫夏草菌 25
3.3.1.1 转换点突变基因型冬虫夏草菌 ITS 序列比对 25
3.3.1.2 多种突变基因型冬虫夏草菌的系统发育(聚类) 树和它们的遗传进化亲缘关系 28
3.3.1.3 PCR 扩增子琼脂糖凝胶电泳和扩增子440 bp(A) 的Eco RI酶切片段 30
3.3.2 第 2 类:五个颠换点突变基因型冬虫夏草菌 39
3.3.2.1 颠换点突变、插入/缺失点突变和大片段DNA 交叉互换遗传变异基因型冬虫夏草菌 ITS 序列比对 39
3.3.3 第 3 类:插入/缺失点突变基因型冬虫夏草菌(基因型# 12) 42
3.3.4 第4 类:两个大片段DNA 交叉互换、基因重组遗传变异基因型冬虫夏草菌 43
3.3.4.1 基因型# 1 中国被毛孢、AB067719 型“冬虫夏草菌” 和大片段DNA交叉互换遗传变异基因型# 13、 # 14 冬虫夏 草菌 ITS 序列比对 43
3.3.4.2 基因型# 1、# 13、# 14 和AB067719 型“冬虫夏草菌”ITS-5.8S-ITS2 序列的相关性 44
3.3.4.3 Southern 印记杂交试验检验子座和僵虫体的GC 和AT 偏倚基因型冬虫夏草菌和蝙蝠蛾拟青霉的生物量变化 49

4 天然冬虫夏草的多元遗传分子异质性65
4.1 不同产区采集的天然冬虫夏草的遗传分子异质性 66
4.2 冬虫夏草人工培殖的无性型侵染源与人工冬虫夏草有性型的物种矛盾 67
4.3 单一产区采集的天然冬虫夏草的遗传分子异质性 73
4.4 单碱基多性质谱基因分型检验单株冬虫夏草子座的多元遗传分子异质性态 76
4.5 子囊孢子的遗传分子异质性 79
4.6 天然冬虫夏草成熟过程中,多种基因型冬虫夏草菌的差异存在和动态变化 81
4.7 实时定量 PCR 检验天然冬虫夏草和寄主蝙蝠蛾幼虫 82
4.8 蝙蝠蛾幼虫的正确病原菌与多元遗传分子异质性 83

5 基因型# 1 中国被毛孢的种内遗传变异86
5.1 GenBank 中 3 个组装的中国被毛孢菌株基因组序列的差异 88
5.1.1 中国被毛孢 Co18 号菌株基因组 ANOV01002305 片段 89
5.1.2 中国被毛孢 Co18 号菌株基因组 ANOV01021101 片段 91
5.1.3 中国被毛孢 1229 号菌株基因组的 LKHE01000676 片段 91
5.1.4 中国被毛孢 ZJB12195 号菌株基因组 LWBQ01000028 片段 94
5.1.5 中国被毛孢 ZJB12195 号菌株基因组 LWBQ01000037 片段 96
5.1.6 中国被毛孢 Co18 号菌株基因组 ANOV01022831 片段 98
5.2 中国被毛孢菌株的 mRNA 序列与基因组序列比对 100
5.2.1 中国被毛孢 L0106 号菌株 mRNA 序列 KP090937 101
5.2.2 中国被毛孢 L0106 号菌株的 mRNA 序列 KP090945 103
5.2.3 中国被毛孢L0106 号菌株的 mRNA 序列 KP090946 104
5.2.4 中国被毛孢 L0106 号菌株的 mRNA 序列 KP090949 106
5.2.5 中国被毛孢 L0106 号菌株的 mRNA 序列 KP090959 107
5.2.6 中国被毛孢 L0106 号菌株的 mRNA 序列 KP090961 110
5.2.7 中国被毛孢 L0106 号菌株的 mRNA 序列 KP090963 112
5.3 中国被毛孢基因组未拼接的 shotgun序列与转录组、基因组序列的差异 112
5.3.1 中国被毛孢YN07-8 号分离株未拼接的shotgun 序列文库含有几条特殊序列 113
5.3.2 中国被毛孢未拼接shotgun 序列比对转录组、基因组组装序列呈现一致性的低相似度 114
5.3.3 Co18 号菌株氨基酸序列EQL03991 比对,中国被毛孢未拼接shotgun 序列 JM973601 及其他组装基因组序列 119
5.3.4 中国被毛孢未拼接shotgun 序列JM973579 比对中国被毛孢基因组、转录组序列 122
5.3.5 中国被毛孢未拼接shotgun 序列JM973741 比对基因组、转录组组装序列 125
5.3.6 多个中国被毛孢菌株 OSRC14 分子标记基因序列比对 128
5.3.7 天然冬虫夏草和中国被毛孢发酵菌丝体转录子的差异性转录后加工修饰 131

6 天然冬虫夏草的转录组和蛋白组表达多态性139
6.1 两个天然冬虫夏草转录组序列的差异 147
6.1.1 云南德钦冬虫夏草中活跃表达的转录子在四川康定冬虫夏草转录组中缺失 148
6.1.2 天然冬虫夏草转录组中片段序列插入或缺失变异 148
6.1.3 两个天然冬虫夏草的转录组序列片段相似度低于 97% 150
6.1.4 天然冬虫夏草转录组中存在多个重复序列 151
6.2 天然冬虫夏草转录组和中国被毛孢 L0106 号菌株转录组序列的差异 153
6.2.1 天然冬虫夏草中活跃转录的基因在中国被毛孢转录组GCQL00000000 中缺失 153
6.2.2 四川康定天然冬虫夏草转录组比对中国被毛孢L0106 号菌株转录组序列 154
6.2.3 云南德钦天然冬虫夏草转录组与中国被毛孢L0106 号菌株转录组之间的低相似度序列片段 155
6.3 天然冬虫夏草子座和僵虫体的转录组和蛋白组表达差异和变化 158

7 多种突变基因型冬虫夏草菌与“ITS 伪基因”学说162
7.1 功能性基因和与之对应的同系“伪基因” 并非存在于同一真菌基因组中 167
7.2 不同的受检样本导致基因组研究结果的差异 179
7.3 核糖体DNA 的5.8S 基因的生理性或非生理性活跃转录表达和转录沉寂 184
7.3.1 “ITS 伪基因”学说基于真菌5.8S 基因肯定转录表达的试验假设 184
7.3.2 非特异性引物5.8S-F/R 的设计和应用、5.8S 基因的二级立体构象的影响 186
7.3.3 5.8S 基因转录子 cDNA 克隆序列中变异的等位基因 192
7.3.4 所检出的cDNA 扩增子克隆序列是否确实来自基因型# 1中国被毛孢 5.8S 基因 194
7.3.5 未检出的 5.8S基因 cDNA序列是否属于“失功能的伪基因” 200
7.4 多种突变基因型冬虫夏草菌与“ITS 伪基因”学说研究评论 205

8 冬虫夏草子囊孢子的多元遗传分子异质性与微循环产孢研究207

9 冬虫夏草分子系统学研究的试验设计和数据分析方法214
9.1 冬虫夏草微观分子系统学研究 216
9.2 天然冬虫夏草宏观、整体随机分子标记多态性系统学研究 224
9.2.1 分子系统学的分子标记多态性宏观整体研究中随机引物的选择 226
9.2.2 分子标记多态性相似度的计算生物学算法的选择 228
9.2.2.1 Ne-i Li 系数法和类似算法 228
9.2.2.2 ZUNIX 相似度公式 229
9.2.2.3 相异度(DS,dissimilarity)公式 230
9.2.3 丰度加权算法用于构建遗传进化系统发育(聚类)树图 232
9.2.4 丰度加权算法用于蛋白组表达多态性的整体研究 234

参考文献237

后记253

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