食品与发醇科技 Food andFermentation Technology 第49卷(第2期)Vo1.49,No.2 基于ITS序列分析鉴定栓孑L菌属物种 孙晓琳 ,商圆圆 ,张恩奎 ,霍存录 ,贺新生 (1.西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳621010;2.金堂县林业局,四川金堂610400) 摘 要:以采自四川盆地的栓孔菌属的l2个标本作为研究材料,对形态特征进行初步鉴定,结合来自GenBank的6 个最相似物种(Trametes ochraceae、Trametes obstinata、Trametes purpurea、Trametes villosa、Trametes pubeacens、Tram・ 8tes yeZ“f 0)共计18种栓孔菌属的rDNA ITS区段进行序列同源性分析。结果表明,三大类群中,粗毛栓孔茵和偏肿 栓菌的菌株各自聚为l组。云芝栓孔茵属的菌株聚为三组,其中,HE2807和HE21006以98%,HE2925与来自Gen— Bank上的5个茵株.HE21080、HE21084和HE2905分别以较高的同源性聚为一起。说明根据形态特征观察的同时, ITS序列分析在近缘种的分类鉴别上有一定价值,但是只能作为大型真菌分类鉴定的参考依据。 关键词:栓孔茵属;ITS序列:系统发育 中图分类号:¥646.2 文献标识码:A 文章编号:1674—506X(2013)02—0085—0004 Species Identiicatifon and Analysis on rDNA ITS Sequences in Trametes SUN Xiao—lin ,SHANG Yuan—yuan ,ZHANG En-kui ,HUO Cun-lu ,HE Xin-sheng (1.School of Life Science and Engineering,Southwest University of Science and Technology,Minyaang Sichuan 621000,China; 2.Jintang Forestry Administration,Jintng Siachuan 610400,China) Abstract:Twelve species of Trametes,collected in Sichuan province of China,were identiifed primarily based on morphological characteristics.The rDNA ITS regions of these species were cloned and sequenced,and the character・ istics of ITS sequences were compared and analyzed.The ITS sequences were BLAST matched with GenBank database on homology and the twelve ITS sequences,together with six reference sequences obtained from the Gen— Bank database,were used to construct a phylogenetic tree.The results demonstrated that Three groups,Trametes hirsuta and Trametes gibbosa isolates clustered into 1 groups.Trametes versicolor strains were clustered into three groups.Among them,4 and 14 to 98%,35 and 5 strains from GenBank,37,44 and Q 14 respectively with high homology clustered together.the results was basic agreement compared to the morphological identiifcation results. Analysis of molecular data is a more effective and useful approach for studying the taxonomy of Ganoderma,and for establishing phylogenefic relationships within the genus,compared to methods based Oil morphology of fuirting body. Key words:Trmetaes;IS sequences;phylTogenetic doi:10.39696.issn.1674—506X.2013.02—023 栓孑L菌属(Trametes)隶属于担子菌门(Basid. Index Fungorum中记载了818个分类单元,但其中 iomycota),伞菌亚门(Agaricomycotina),伞菌纲(A— 有许多物种被划分到了其他的属中,如Trichaptum、 Phellinus、Cerrena、Hexagonia、Microporus、hchnoder- garicomycetes),多孔菌目(P0切orales),多孔菌科 (P0lyporaceae),是大型真菌中分布广泛的大属,在 收稿日期:2013—02—22 ma、PolypOFlZS、Lenzites等,几乎包括了多孔菌目的所 基金项目:西南科技大学研究生创新基金项目(12ycjj23) 作者简介:孙晓琳(1985一),男,硕士研究生。主要从事菌物学研究。 通信作者:贺新生(1965一),男,教授。主要从事菌物资源研究。 食品与发酵科技 2013年第2-gl 有属,物种多样性是非常丰富,但具体种类的划分 比较混乱。栓孔菌主要生长在各种树木的枯树干、 树桩、倒木上,柏树、松树树干和树桩均可生长。广 泛分布。栓孔菌价值大,应用范围广,其主要应用 在染料脱色、漆酶、药用等方面。例如,云芝栓孑L菌 用菌丝体发酵进行提取,已经开发出多种抗癌药 物[1-3]。 大型真菌的传统分类主要依据子实体的形态、 孢子等特征,但有时受环境的影响,形态上可能表 现较大的差异.给分类和鉴定带来一定困难 。分 子生物学技术的发展为系统分类研究者开辟了新 途径。近年来。rDNA序列分析已经被系统发育学 研究人员广泛应用.已有较多关于利用rDNA上的 内转录间隔区(Internal Transcribed Spacer,ITS)对 大型真菌包括食用菌、外生菌根菌等进行分类鉴 定、纯培养菌种鉴定和分子系统发育相关的研究 报道[7-9]。 本研究对采自四川盆周山区不同地方的l2种 栓孔菌标本进行初步鉴定的基础上,对12个栓孑L菌 的rDNAITS区段进行序列测定和分析,构建系统发 育树,以期为基于传统形态特征对l2个栓孑L菌做出 的分类鉴定提供分子依据。 1材料和方法 1.1 实验材料 1.1.1供试菌株 12种供试栓孔菌属子实体(表1),于201 1-2012 年采自四川地区。本实验室栓孑L菌属标本经过贺新 生教授初步鉴定后.烘干保存于西南科技大学微生 物实验室。 表1供试菌株 Tab 1 The test straiFIS 种名 菌株编号 来源 登录号 Trametes versicolor HE2807 江油龙王村 KC461298 Trametes versicolor HE21031 德阳中江2村KC461299 Trametes versicolor HE21006 德阳中江2村KC461300 Trametes versicolor HE2925 绵阳南湖机场KC461302 Trametes versicolor HE21080 江油西山 KC461303 Trametes uer¥ico/or HE21083 江油西山 KC4613o4 Trametes versicolor HE2905 江油九岭乡 KC412267 Trametes hirsuta HE21076 江油西山 KC461301 Trametes hitsuta HE2916 江油西山 KC461305 Trametes hirsuta HE1070101 西科大校园 KC412249 Trametes bbosa HE1032803 江油药王谷 KC461306 Trametes bbosa HE0091302青JII三锅乡 KC461307 1.1.2主要试剂 dNTP,MgC12,10xbuffer,ITS1/ITS4引物,TaqDNA 聚合酶(均购自上海Sangon公司)。 1.2试验方法 1_2.1 DNA提取 称取约1g左右菌株子实体,加液氮研磨成粉末 后,采用改良的CTAB法提取基因组DNA[1 。所提 DNA先用1.O%的琼脂糖凝胶电泳定性检测。将检 测合格的总DNA 4℃保存备用。 1.2.2引物序列及ITS—PCR扩增 采用真菌核糖体基因间隔区通用引物ITS1和 ITS4(ITS 1:TCCGTAGGTGAACCTGCGG;ITS4:TCC TCCGCrrrATTGATATGC)进行PCR扩增,扩增在 Biometre T3000PCR仪上进行。采用251 ̄L的反应体 系:2.5lxL 10xbuffer,2.01xL 4种dNTP混合物。ITS1 和ITS4引物各2.0tzL,0。5jxL TagDNA聚合酶,1.5 ̄L Mg ,12.5p+L ddH2O,2.01xL DNA模板。反应条件: 94℃预变性5min,94cI=变性40s,55oC退火50s,72℃ 延伸50s,72℃延伸10min,循环3O次,4 ̄C保存。采 用1.0%的琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物,用UVP 凝胶成像系统拍照记录电泳谱带。 1.2_3 测序 将理想的PCR产物寄送到生工生物工程(上 海)有限公司进行测序,获得所需的ITS序列数 据。 1.2.4序列分析 在NCBI中进行Blast,获得的同源序列。然后用 DNAMAN(6.0.3.99版本)对所有的序列进行比对, 建立系统发育树。 2结果与分析 2.1 DNA的提取、产物纯化 实验共提取了12个菌株的菌丝体总DNA,均 获得较高质量的总DNA片段,以ITS1和ITS4为引 物.对12个样品基因组DNA进行PCR扩增均得到 了单一的ITS序列的片段(图1)。 图1 十二个菌株rDNAITS区域电泳图谱 Fig.1 Electrophoresis pattern of ITS region of 1 2 strains 第49卷(总第174期) 孙晓琳等:基于ITS序列分析鉴定栓孔菌属物种 表2栓孑L菌ITS的序列长度及GC含量 Tab.2 Length and 6C content of ITS sequence of the Trametes 2.2 rDNA ITS的测序及序列分析结果 经PCR产物直接测序,得到12个菌株的ITS 序列(见表2)。 由表2看出。12个栓孔菌的ITS序列全长为 580—61lbp.其中HE1070101的ITS序列的长度最 长为61lbp,HE21006的ITS序列的长度最短为 580bp,HE21083和HE2905的碱基长度相同,均为 596bp,HE21076与HE0091302的碱基长度也相同,洲蘸薰垂 均为606bp。GC含量为45.64—48.72%,差异较小。在 4种碱基中T的含量较高且较稳定。 2.3 系统进化树的构建 运用DNAMAN(6.0.3.99版本)软件对12个本 试验测定所得和6个来自GenBank的栓孔菌属ITS 序列进行系统发育分析和进化树的构建。 Renske等n。 在对土层中分布的外生菌根菌群 落进行分子鉴定的研究中提出.供试的rDNA ITS 序列通过与NCBI的GenBank数据库进行BLAST 检索比对,序列相似性≥99%,可以鉴别为相同种; 序列相似性为95—99%,可以鉴别为相同属;序列相 似性≤95%,可以鉴别为相同科。 从图2系统发育树可以看到。l2个实验菌株被 分为云芝栓孔菌、粗毛栓孔菌和偏肿栓菌三大类群。 其中粗毛栓孔菌和偏肿栓菌的菌株各自聚为1组。 偏肿栓菌的HE1032803和HE0091302以99%的 bootstrap值聚在了一起,这一结果从基于ITS序列 的分子水平上支持了本试验的形态鉴定结果。特别 值得关注的是,代表Trametes hirsuta的HE21076 与同为Trametes hirsuta的HE2916和HE1070101 以100%的bootstrap值聚为一起,再次从分子水平 上支持了基于形态特征对此三种所做的同类鉴定 云芝栓孔菌属(Trametes versicolor)的菌株聚为三 组,其中.HE2807和HE21006以98%的bootstrap 值聚在了一起,HE2925与来自GenBank上的5个 菌株聚为一起。HE21080、HE21083和HE2905以较 高的同源性聚为一起。 图2基于ITS序列构建的栓孔菌属系统发育树 Fig.2 Phylogenetic Tree of Trametes based on ITS Sequence Analysis 3讨论 近几年来,依据子实体形态特征对大型真菌的 分类鉴定不仅受子实体生长环境、生长时期等客观 一 因素的影响,而且形态性状的选取和判断受主观因 素的影响也较大,因而基于形态性状特征对大型真 菌进行分类鉴定总是有一定的局限性.特别是对于 一些形态特征极为相近的种,极难准确区分鉴定到 种一级 。 李海波[12-i3 3、曹颖n 等的研究也表明RAPD等 其他分子方法也能用于菌种的快速鉴定。但相比之 下IST序列分析更为精准、有说服力,因为其他分子 方法只体现了序列长度的差异,而ITS序列分析体 现的是碱基差异。因此,ITS序列分析在食用菌的快 速分类鉴定方面具有极大优势。 在本研究之初,为了能更为真实的反应所有供 试栓孔菌属的亲缘关系及其分类地位,根据初步的 形态特征鉴定,所有供试菌株可被分为云芝栓孔菌、 粗毛栓孔菌和偏肿栓菌三大类群。本实验的聚类结 果也将栓孑L菌属分为三大类群。本试验首先测定了 12个栓孑L菌属菌株的ITS序列,l2个栓孔菌属菌种 的IST序列全长为580—61lbp GC含量为45.64一 食品与发酵科技 48.72%。差异较小,四个碱基中T的含量较高且较 稳定。然后对12个本试验测定所得和6个来自 (3):364-371. 2013年第2期 [4]李海波,吴学谦,魏海龙,等.基于形态特征和ITS序列 对7个鹅膏菌属菌株的分类鉴定[J].菌物研究,2007,5 (1):12—18. GenBank的栓孔菌属ITS序列进行系统发育分析. 结果表明基于传统形态特征的鉴定依据.辅以rD. NA ITS序列的比较分析,有助于栓孔菌属等大型真 菌的准确分类鉴定。如基于ITS序列对HE1032803 [5]戴沩田,张平.中国几种剧毒鹅膏菌的IS序列分析[TJ]. 生命科学研究,2006,10(3):110一ll3. [6]黄龙花,杨小兵.基于IS序列分析鉴定灵芝属菌种[TJ]. 中国食用菌,2010,29(1):55—57. 和HE0091302以99%的bootstrap值,HE21076、 HE2916和HE1070101以100%的bootstrap值聚为 一[7]Royse D J,Nicholson M S,Bunyard B A.Ribosomal DNA for molecular systematics and genetic analysis of 起,可以被鉴定为同一种。本研究同时也说明单方 面基于ITS序列特征的分子鉴定有时会与基于传统 形态学的鉴定结果有所差别。如对于云芝栓孔菌属 (Trametes versicolor)的菌株由系统发育树来看被聚 为三组,HE2807和HE21006以98%的bootstrap值 聚在了一起,HE2925与来自GenBank上的5个菌 株聚为一起。HE21080、HE21083和HE2905也以较 高的同源性聚为一起。这表明基于分子水平上的 ITS序列特征只能作为大型真菌分类鉴定的参考依 据。 在对四川盆周山区丰富的大型真菌资源调查的 populations of edible fungi[C]//Luo X C,Zang M. The Biology and Technology of Lentinula Mushmom.北 京:中国农业科技出版社,1995. [8] Bunyard B A,Chaichuchote S,Nicholson M S,et a1. Ribosomal DNA analysis for resolution of genotypie classes of Pleurotus[J].Mycol Res,1996,100(2):123— 150. [9]林晓民,李振岐,王少先.真菌rDNA的特点及在外生 菌根菌鉴定中的应用[J].西北农业学报,2005,12(2): 120-125. ]{[10]Renske L,Paula L,Thom W K,et a1.Molecular identiicatifon of ectomyeorrhizal mycelium in soil hori— 基础上,充分利用ITS方便、快捷、科学的特点,借助 GenBank等生物数据库的大量信息,从分子水平上 可以对这些真菌资源的准确分类、真菌类群的快速 鉴定提供科学依据。 参考文献 [1] 毕旺华,田雪梅.毛栓孔菌菌丝体生长营养条件的优化 研究[J].青岛农业大学学报,2012,29(1):5l一54. [2]戴玉成,图力古尔.中国东北野生食药用真菌图志[M]. 北京:科学出版社,2007,212. zons[J].Applied and Envi2ronmentla Microbiology, 20o3,69(1):327—333. [11]李海波,吴学谦,魏海龙,等.基于形态特征和ITS序列 对7个鹅膏菌属菌株的分类鉴定[J].菌物研究,2007,5 (1):12—18. [12]李海波,吴学谦.缘盖牛肝菌纯培养菌种的RAPD和ITS 分子标记鉴定[J].食用菌学报,2007,12(1):l一5. [13]李海波,吴学谦.几种森林大型真菌纯培养菌种的RAPD 和ITS分子标记鉴定[J].林业科学,2007,43(12):94— 10o. [3] 司静,崔宝凯.东方栓孔菌在染料脱色中的应用及其 脱色条件的优化[J].基因组学与应用生物学,2011,30 [14]曹颖,贺新生.用RAPD和ITS1标记鉴定斑褶菇属与裸 盖伞属间疑难菌株[J].食用菌,2007(6):16—17. (上接第60页) 3结论 翁毅力.山楂的药理作用fJ].中国药业,2005,14(12): 89~90. 通过L9(3 )正交试验,热水浸提法提取山楂多 李艳红,林勤保,罗莹.山楂多糖提取的研究[J].农产品 加工,2006(5):4346. 糖各影响因素对提取率影响大小依次为:提取次 数>浸提温度>浸提时间>料液比。最佳提取条件为: 料液比1:40、浸提时间4h、浸提温度80cC、提取次数 3次,山楂多糖提取率达到1.52 ̄0.04%。 参考文献 [1] 赵焕淳,丰宝田.中国果树志.山楂卷[M].北京:中国林 业出版社,1996. 闰启光.山楂多糖对小鼠免疫功能的影响[J].中国中医 药咨讯,2009,1(6):134. 唐礼可.山楂多糖抗疲劳作用实验研究[J].云南中医中 药杂志,2008,29(2):32—33. 牛丽芳.利用响应面分析法优化山楂多糖的提取工艺[J]. 农产品加工,201 1(6):66—70. 姜军平,唐俊昌.实用生物化工技术[M].西安:西安交通 大学出版,1981:124—125.