冬蟲夏草（Ophiocordyceps sinensis）是由中華被毛孢（Hirsutella sinensis）與蝙蝠蛾幼蟲（Thitarodes）形成的共生體，其藥用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高，但因生長(zhǎng)環(huán)境嚴(yán)苛和過度采挖面臨資源危機(jī)。前期研究表明，內(nèi)生微生物在真菌發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但傳統(tǒng)擴(kuò)增子測(cè)序技術(shù)難以揭示其實(shí)際功能。本研究聚焦冬蟲夏草外部菌絲皮層這一關(guān)鍵界面，在青藏高原祁連山（海拔4578米）采集冬蟲夏草樣本，分離菌核、子座和外部菌絲皮層，同步采集周邊土壤樣本。通過16S rRNA擴(kuò)增子測(cè)序和宏基因組測(cè)序技術(shù)，結(jié)合培養(yǎng)組學(xué)方法，系統(tǒng)分析冬蟲夏草內(nèi)生微生物群落結(jié)構(gòu)、功能與可培養(yǎng)的細(xì)菌群落。

中國科學(xué)院西北高原生物研究所青藏高原植物適應(yīng)與進(jìn)化研究團(tuán)隊(duì)研究鑒定出4,561個(gè)細(xì)菌OTU，其中2980個(gè)為稀有類群（相對(duì)豐度<0.01%）。宏基因組分析顯示，外部菌絲皮層富集576個(gè)代謝通路（如碳代謝、次級(jí)代謝產(chǎn)物合成），顯著高于菌核（117個(gè)）和子座（0個(gè)）。稀有類群雖豐度低，但貢獻(xiàn)了關(guān)鍵物質(zhì)循環(huán)基因（如氮代謝基因narG、nosZ），提示其具有“功能庫”作用。共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析揭示，外部菌絲皮層微生物呈現(xiàn)獨(dú)特的模塊化結(jié)構(gòu)，Proteobacteria和Bacteroidetes形成高連接度核心網(wǎng)絡(luò)。該區(qū)域特異性富集Caballeronia、Dyella等具有降解功能的細(xì)菌屬，可能在昆蟲幼蟲分解和宿主防御中發(fā)揮屏障作用。通過優(yōu)化培養(yǎng)組培養(yǎng)體系，成功分離52株細(xì)菌（覆蓋26屬40種），包括8個(gè)高通量測(cè)序未檢出的菌株（如Plantibacter、Tardiphaga）。81.2 %的目級(jí)類群實(shí)現(xiàn)可培養(yǎng)，為后續(xù)功能驗(yàn)證和資源利用奠定基礎(chǔ)。

本研究首次闡明冬蟲夏草菌絲皮層微生物的“稀有類群－功能富集“協(xié)同機(jī)制，突破傳統(tǒng)“高豐度主導(dǎo)“認(rèn)知框架。分離獲得的細(xì)菌菌株，為進(jìn)一步研究冬蟲夏草內(nèi)生微生物互作提供了理想的材料，后續(xù)團(tuán)隊(duì)將圍繞分離菌株的功能驗(yàn)證和合成菌群構(gòu)建開展應(yīng)用研究，助力冬蟲夏草資源可持續(xù)利用。

該項(xiàng)研究以題為?Culture-dependent and -independent analyses reveal unique community structure and function in the external mycelial cortices of Ophiocordyceps sinensis?發(fā)表在?BMC Microbiology（中國科學(xué)院二區(qū)，IF=4.0）。西北高原所碩士研究生李娜、中國科學(xué)院微生物研究所碩士研究生李佳妮為共同第一作者，西北高原所副研究員邢睿為通訊作者。本研究得到了青海省重大科技專項(xiàng)（項(xiàng)目編號(hào)：2023-SF-A5）及“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃資助。

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冬蟲夏草內(nèi)生細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析

冬蟲夏草內(nèi)生細(xì)菌群落功能分析