Fibulorhizoctonia sp.真菌转录组及其与圆唇散白蚁的关系研究

作     者：陈娇玲 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏晓红

授予年度：2017年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 

主      题：圆唇散白蚁 真菌 Fibulorhizoctonia sp. 纤维素酶 尖唇散白蚁 

摘      要：昆虫与真菌之间的关系十分密切。我们首次在圆唇散白蚁Reticulitermes labralis（Hsia）蚁巢的卵堆中发现了一种真菌菌核,经过分子鉴定为Fibulorhizoctonia sp.。该菌核是一种球形或近球形的棕褐色颗粒,直径为0.30-0.40 mm,质地坚硬饱满,能萌发密集的白色菌丝,菌丝的生长方式为蔓延发射状。目前关于该真菌的研究报道非常少。本研究通过观察四种散白蚁搬运Fibulorhizoctonia sp.菌核、菌核在圆唇散白蚁R./abralis巢内的发育、圆唇散白蚁 ***识别卵和菌核的行为观察实验、Fibulorhizoctoniasp.真菌转录组测序以及该真菌纤维素酶基因表达研究,揭示了圆唇散白蚁***与菌核之间的关系,即工蚁可以通过取食菌丝获取额外的纤维素酶和能量。研究得到以下结果和结论:1.在圆唇散白蚁***、尖唇散白蚁***、黄胸散白蚁 ***和黑胸散白蚁 *** 的巢中放入菌核,我们发现除了尖唇散白蚁 ***之外,其他三种散白蚁都会将Fibulurhizoctonia sp.菌核搬进蚁巢内并和白蚁卵放在一起照料;将菌核和卵放在一起时,工蚁先搬卵后搬运菌核,表明圆唇散白蚁***工蚁能够准确辨别白蚁卵和真菌菌核。2.在没有白蚁的培养皿或木屑内,菌核能够不断萌发密集的菌丝,但在圆唇散白蚁*** 巢内,我们从未观察到菌核萌发出菌丝,而且蚁巢内的菌核颜色由浅褐色变成深色甚至变成黑色,数量也越来越少。我们推测是工蚁取食了菌核萌发的菌丝,最终菌核老化。3.对Fibulorhizoctonia sp.真菌进行转录组测序分析,一共得到31,412,704 clean reads,样本产生了超过6G的数据量。基于总的clean data,得到了 28,026个Unigenes,通过Trinity程序组装的片段范围是201 bp到13,121 bp,平均长度为998 bp,N50长度为1,647 bp,Q20为96.9%,GC含量为53.57%。注释到NR的基因有17,291个,8,959个基因匹配到Swiss-Prot数据库中,有7,407个基因在KOG中匹配,4,990个基因在KEGG中匹配,在四个数据库中都有注释的基因数量是3,976个。本研究首次完成了Fibulorhizoctonia sp.真菌的转录组测序,在28,026个总Unigenes中,有17,399个有注释的功能基因,还有10,627个Unigenes不能根据已知基因信息对它们进行功能注释,其中可能存在该真菌特有的基因。4.通过实时定量PCR分析,我们在Fibulorhizoctonia sp.真菌中验证了 12个纤维素酶基因,其中包括3个外切葡聚糖酶,4个内切酶和5个β-葡糖苷酶。通过对尖唇散白蚁*** 和圆唇散白蚁***体内3个纤维素酶基因相对表达水平的比较,发现在两种散白蚁中,β-葡糖苷酶（1）表达水平没有显著性差异;β-葡糖苷酶（2）在圆唇散白蚁***中的表达量约是尖唇散白蚁 ***的1.4倍（P0.05）;内切酶在圆唇散白蚁***中的表达量约是尖唇散白蚁***的1.9倍（P0.05）。这3个纤维素酶基因表达量的差异,可能是因为两种散白蚁降解纤维素的效率不同,推测圆唇散白蚁***在纤维素酶合成与利用方面比尖唇散白蚁***更进化,这可能直接影响它们在个体发育及生殖能力方面的差异。