AiC1qDC-1, a novel gC1q-domain-containing protein from bay scallop Argopecten irradians with fungi agglutinating activity

The globular C1q-domain-containing (C1qDC) proteins are a family of versatile pattern recognition receptors via their globular C1q (gC1q) domain to bind various ligands including several PAMPs on pathogens. In this study, a new gC1q-domain-containing protein (AiC1qDC-1) gene was cloned from Argopecten irradians by rapid amplification of cDNA ends (RACE) approaches and expressed sequence tag (EST) analysis. The full-length cDNA of AiC1qDC-1 was composed of 733 bp, encoding a signal peptide of 19 residues and a typical gC1q domain of 137 residues containing all eight invariant amino acids in human C1qDC proteins and seven aromatic residues essential for effective packing of the hydrophobic core of AiC1qDC-1. The gC1q domain of AiC1qDC-1, which possessed the typical 10-stranded beta-sandwich fold with a jelly-roll topology common to all C1q family members, showed high homology not only to those of Cl qDC proteins in mollusk but also to those of C1qDC proteins in human. The AiC1qDC-1 transcripts were mainly detected in the tissue of hepatopancreas and also marginally detectable in adductor, heart, mantle, gill and hemocytes by fluorescent quantitative real-time PCR. In the microbial challenge experiment, there was a significant up-regulation in the relative expression level of AiC1qDC-1 in hepatopancreas and hemocytes of the scallops challenged by fungi Pichia pastoris GS115, Gram-positive bacteria Micrococcus luteus and Gram-negative bacteria Listonella anguillarum. The recombinant AiC1qDC-1 (rAiC1qDC-1) protein displayed no obvious agglutination against M. luteus and L. anguillarum, but it aggregated P. pastoris remarkably. This agglutination could be inhibited by D-mannose and PGN but not by LPS, glucan or D-galactose. These results indicated that AiC1qDC-1 functioned as a pattern recognition receptor in the immune defense of scallops against pathogens and provided clues for illuminating the evolution of the complement classical pathway. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

亚热带森林外生菌根真菌的生态学研究

菌根是一种植物营养根与土壤真菌形成的共生体，在自然界中分布广泛。外生菌根真菌是菌根真菌的重要类群，其宿主植物约占陆地植物总数的3%左右。由于外生菌根真菌的宿主植物常常是一些生态系统的优势种和建群种，并且这些真菌还参与了许多森林生态系统的有机和无机元素循环、物种的竞争和共存、生物多样性的维持、生态系统的演替等过程，因而对外生菌根真菌的研究有助于对这些生态系统维持和演替机制的深入理解。本文通过外生菌根真菌的种类鉴定和多样性，外生菌根真菌种群的遗传结构，外生菌根真菌群落的结构、空间格局及植物-菌根真菌空间关系，外生菌根真菌接种对植物生长和竞争的影响等四个方面的研究，使我们对这一地区的外生菌根真菌的种类组成、空间分布和传播规律、年度变化、以及对植物群落组成和多样性的影响等方面，有一个初步了解。 外生菌根真菌的鉴定和种类组成是进行菌根真菌研究的前提之一。在第一章中，主要通过子实体形态分类和分子方法，对大型真菌的种类进行了鉴定。在对东灵山和都江堰森林的调查中分别发现的大型真菌106种和98种，菌根真菌比例分别为44.3%和69.4%，木生真菌比例分别为16%和10.2%。按Fellner的评价标准，两个森林群落均属于健康的生态系统。我们应用ITS-RFLP和ITS序列比较的方法对地上子实体、地下菌根及分离培养的菌种进行了种类鉴定和分析。结果表明，ITS-RFLP可以用来进行外生菌根真菌的种类鉴定，而序列分析能够提供更为可靠的信息。二者的结合，可以使我们建立菌根真菌分子数据库成为可能。 种群遗传结构的研究包括种群中个体的空间分布和亲缘关系等方面，有助于加深我们对种群的生殖和传播方式，菌根真菌与风、雨、动物等生态因子的关系等方面的理解。第二章主要以两个外生菌根真菌种群为例，对种群遗传结构中空间距离与遗传相似性的关系、种群结构的年度变化等方面进行了探讨。正红菇（Russula vinosa）种群具有较高的遗传多样性，每个子实体来自不同的克隆。空间距离-遗传相似性关系和空间格局分析的结果均表明，这一正红菇的种群结构可能是由短距离孢子传播产生的，而不可能是无性生长或长距离孢子传播形成的。在对隐花青鹅膏菌（Amanita manginiana）连续两年的种群结构进行了研究中，种群的每一个子实体也均来自不同的克隆。遗传相似性分析、AMOVA、遗传相似性-空间距离关系的结果均显示，这两年的种群在遗传相似性和种群结构上均具有显著差异。对此的一个合理的解释就是，这一外生菌根真菌种群来说，其个体由有性孢子发育为子实体的时间可能超过一年，因而2001和2002年的个体并非同一种群的连续世代。 外生菌根真菌群落可以定义为在一定地理范围和时间尺度内不同外生菌根真菌种群的组合。对外生菌根真菌群落的研究有助于揭示森林生态系统中菌根真菌与植物、菌根真菌与环境因子、以及菌根真菌之间的相互关系。在第三章中，我们应用点格局的分析方法和二元逻辑回归分析对外生菌根真菌的主要类群，即鹅膏菌科，牛肝菌科和红菇科，的空间格局及其与周围（5×5米样方）树种组成的关系进行研究。结果表明，某些树种与特定类群菌根真菌的子实体出现有负相关，而三个类群的外生菌根真菌在克隆生长上的差异并不是子实体空间分布的决定因素。而在较小尺度上（450平方米样方）研究也表明，三个主要外生菌根真菌类群的空间分布为聚集半径不等的集群分布，并且其空间分布不依赖于木本植物的分布。外生菌根真菌主要类群在空间分布上具有相互抑制的特点，而抑制能力的大小可能与菌根真菌地下菌丝体的分布范围及连续性有关。 外生菌根真菌的盆栽接种实验通常用来验证菌根真菌-宿主植物的相互关系，不但有理论意义，也是大田实验和大规模生产应用的基础。第四章中进行了两个实验，对外生菌根真菌多样性与宿主植物生长的关系以及菌根真菌与植物之间竞争平衡的关系进行了初步研究。在外生菌根真菌多样性对马尾松生长影响实验中，菌根真菌接种并未显著促进马尾松幼苗的生长和生物量积累，不同的菌种与地上、地下生物量的积累存在不同（正或负）的相关关系。外生菌根真菌的多样性水平与马尾松幼苗的针叶数量存在显著的正相关，并且随接种时间的延长相关关系更为显著。外生菌根真菌多样性水平还与马尾松幼苗地下生物量的累积呈显著的正相关关系。在外生菌根真菌对三种植物的竞争平衡和共存的影响实验中，外生菌根真菌接种没有显著促进马尾松幼苗的生长，但对漆树和枹栎幼苗的生长有显著影响。外生菌根真菌接种能够在两个外生菌根真菌宿主植物竞争中降低枹栎对马尾松的优势，在马尾松和漆树的竞争中降低马尾松的优势，并促使枹栎与漆树（一个外生菌根真菌宿主和一个非宿主植物）的竞争处于不稳定状态。 本文首次通过生态学的角度对外生菌根真菌的物种多样性、种群结构、群落中的空间格局、以及外生菌根真菌与植物生长的关系进行了较为全面的研究。在大型真菌的多样性方面，菌根和木生真菌比例的引入可以完善森林生态系统的健康评价体系，而分子数据库的建立使对大型真菌尤其是外生菌根真菌多样性的长期监测成为可能;在种群遗传结构方面，本文验证了红菇属和鹅膏菌属克隆较小的特点，以及红菇属菌根真菌以短距离孢子传播为主的繁殖特性，并首次从生活史特点的角度解释菌根真菌的种群结构的年度差异;在菌根真菌群落的空间格局方面，本文首次应用二元逻辑回归和点格局分析的方法研究外生菌根真菌的空间分布及菌根真菌－植物关系，并发现三个类群的外生菌根真菌在子实体分布上具有相互排斥的特点;在控制实验中，本文首次研究了菌根真菌接种的多样性水平对宿主植物的影响，首次研究了外生菌根真菌接种对三个物种之间竞争与共存的影响。虽然这些研究在很多方面都仅得到初步的结果，但我们希望这些探索可以为今后对外生菌根真菌的生态学研究提供有益的启示。

中国都江堰地区两种林龄森林中外生菌根真菌的多样性

外生菌根是重要的菌根类群，在自然界中分布广泛。外生菌根真菌参与了生物地球化学循环，是森林生态系统中的重要组分。由于外生菌根真菌的宿主植物通常是一些生态系统的优势种和建群种，并且这些真菌还参与了许多森林生态系统的有机和无机元素循环、物种的竞争和共存、生物多样性的维持、生态系统的演替等过程，因而对外生菌根真菌的研究有助于对这些生态系统维持和演替机制的深入理解。作者在中国四川都江堰地区选择了两个不同林龄的森林，应用分子生物学方法，研究了它们的外生菌根真菌群落组成。比较分析了两种年龄亚热带森林下真菌群落的物种组成、密度和多样性的差异，并分析了外生菌根真菌群落与宿主植物群落之间的相互关系，主要研究结果如下： (1) 用分子方法(巢式PCR, RFLP和DNA测序)鉴定了87个土样中的ECM真菌。共检测到70种真菌，属于13目21科30属，其中,子囊菌门5目6科6属8种,担子菌门8目15科24属62种。在担子菌门中，革菌目、红菇目和伞菌目三个目的真菌为常见种。 (2) 成熟林的ECM真菌物种数、密度和物种多样性都显著高于幼林。 (3) 少数几种ECM真菌在群落中占绝对优势，而大多数种类的相对多度和相对频度都较低。重要值（IV）至少在一个样地中大于4.0％的真菌共有12种。成熟林中，IV大于4.0％的ECM真菌有8种，分别是：Russula sp.01，Tomentella sp.01，Tomentella sp.04，Tomentella sp.05，Boletales-01，Lactarius sp.01，Tricholomataceae-01，Leptodontidium sp.01；幼林中IV大于4.0％的真菌有6种，分别是：Lactarius quietus，Russula sp.01，Tomentella sp.01，Tomentella sp.02，Tomentella sp.03， Trechisporales-01。 (4) 成熟林与幼林中的优势属有所不同，成熟林以绵菌属和红菇属最丰富，幼林以乳菇属最丰富，其次是绵菌属和红菇属； (5) ECM真菌群落与乔木群落关系密切，ECM真菌群落物种多样性随着菌根乔木群落物种多样性的增加而增加；ECM群落密度随着非菌根乔木群落密度的增加而降低；ECM群落物种数随着非菌根乔木群落物种数的增加而降低。 (6) ECM真菌群落间的相似性与菌根乔木群落间相似性之间呈显著正相关，即，菌根乔木群落之间越相似，则菌根群落之间也越相似；ECM群落间的相似性与非菌根乔木群落间的相似性之间无相关性。

丛枝菌根真菌对异质性环境中克隆植物的影响

克隆植物同一基株的相连克隆分株或克隆片段常常生长在资源条件不同的斑块中，分株间形成克隆整合和克隆可塑性以及克隆分工等有效地获取必需资源的生态适应对策，提高在异质性斑块生境中的适合度，适应环境的异质性变化。但在以往的克隆植物生态学的理论研究中，为了研究的简化和方便，往往忽略了土壤中微生物的作用。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)真菌是自然界中广泛存在的土壤微生物之一，可与大多数的高等植物形成共生菌根，影响植物的生长、发育及其在生态系统中的作用。 本文应用实验生态学方法，以蛇莓、狗牙根和白三叶为研究对象，在温室受控条件下，对异质养分斑块中的分株对接种AM真菌，探讨AM真菌对资源斑块中克隆植物的影响。 第一个实验设计单一磷养分斑块，以蛇莓(Duchesnea indica)和摩西球囊霉(Glomus mosseae)为研究对象，探讨丛枝AM真菌对克隆整合的影响。将蛇莓相连的两个分株，即分株对，分别种植在两个隔离的花盆中，各施以高磷和低磷营养液，保持或切断分株间匍匐茎连接，即间隔子，再将菌剂接种到低磷斑块中分株。结果发现间隔子状态和接菌处理都显著影响低磷斑块中蛇莓分株的根系生物量分配。对照处理中保持间隔子连接显著减少低磷斑块中分株生物量向根系的分配，接菌后这一差异显著减小。保持间隔子连接或接菌对高磷斑块中分株的根系生物量分配不显著。保持间隔子连接和接菌都显著增加低磷斑块分株的生物量在分株对生物量中所占比例，二者无显著交互作用。 第二个实验设计光照和养分斑块，以狗牙根(Cynodon dactylon)和摩西球囊霉为研究对象，探讨AM真菌对克隆植物非局域反应的影响。将狗牙根分株对的两个分株分别种植在两个花盆中，各施以光照强度与土壤养分交互斑块性环境条件，形成高养低光和高光低养斑块，保持或切断间隔子，再将菌剂接种到目标分株。结果发现对照处理中，间隔子状态显著影响分株的局域反应。高养斑块中保持间隔子连接的分株的根长显著大于间隔子断裂的分株的根长，高光斑块中保持间隔子连接的分株的根长显著小于间隔子断裂的分株的根长。高光斑块中保持间隔子连接的分株的叶面积显著大于间隔子断裂的分株的叶面积，间隔子状态对低光高养斑块分株的叶面积无显著影响。在低光高养斑块中，相对于间隔子断裂的分株，间隔子连接的分株将更多的生物量分配到根系，而在高光斑块中的分株则相反。这些都说明，无AM真菌侵染的情况下，狗牙根分株对的两个分株在实验中各自形成的克隆部分的分株形态反应都受到了克隆整合的作用，表现为非局域反应。接种AM真菌后，高光斑块中分株的根长和高养斑块中分株的叶面积在间隔子连接和断裂处理之间的差异显著减小。生物量分配的差异不受接菌的影响。对照处理中，高养斑块中间隔子连接的分株生物量和分株数显著高于间隔子断裂的分株，但高光斑块中分株之间无显著差异。接种AM真菌显著降低高养斑块中分株的生物量和分株数，对高光斑块中分株无显著影响。 第三个实验设计光照和养分交互斑块，以白三叶(Trifolium repens)和多种AM真菌为研究对象，探讨AM真菌及其多样性对克隆分工的影响。将间隔子连接(整合)或断裂(无整合)的白三叶分株对种植于光照强度和土壤养分交互斑块性资源条件下(即，高光低养和低光高养)，向分株对接种灭菌处理、单种或五种AM真菌的菌剂。结果发现，对照处理中，间隔子连接的分株对在光养交互斑块中与间隔子断裂的分株对相比较表现出克隆分工，即高光低养斑块中的分株的根系生物量分配增加，低光高养斑块中的分株的根系生物量分配减少。单菌处理没有影响对照处理中间隔子状态对分株对生物量分配的改变；多菌处理显著减小对照中生物量分配的改变；与单菌处理比较，多菌处理能显著减小生物量分配的改变。在高光低养斑块中，多菌处理显著抑制间隔子断裂分株的根生物量分配的增加。在低光高养斑块中，多菌处理完全抑制在对照处理中间隔子连接的分株的根生物量分配的增加。在对照处理中，间隔子连接分株的单叶面积、总叶面积、叶柄长、根长都与生物量分配趋势一致，表现出对丰富资源的特化。接菌处理能显著抑制这些形态指标的改变。多菌处理显著抑制这些指标的特化，并且抑制效果显著强于单菌处理。间隔子状态和AM真菌处理显著增加高光低养、低光高养斑块中分株及整个克隆片段的生物量和分株数。多菌处理抑制间隔子连接的克隆片段生物量和分株数增加。克隆片段的生物量和分株数在对照和单菌处理间无显著差异，在多菌处理中显著高于在单菌处理中。 以上三个实验说明，(1)AM真菌对克隆植物生长的影响与非克隆植物一样，受到植物种类和环境资源水平的影响；(2)AM真菌对异质性资源环境中克隆植物的影响由于植物不同而产生不同的效应；(3)提高AM真菌的多样性可能增强菌根对克隆植物的作用。 这些研究结果揭示出AM真菌与异质性环境中克隆植物整合作用、非局域反应和克隆分工作用的交互影响，表明克隆生长在生态系统中的重要性可由生物和非生物因素共同决定。

大白花杜鹃菌根真菌多样性的研究

杜鹃花属(Rhododendron L.)植物分布广泛，研究发现所有的杜鹃花科植物都能形成一种特殊的菌根——杜鹃花类菌根(Ericoid Mycorrhiza)。杜鹃花类菌根对杜鹃花科植物在营养胁迫的环境下生长起到重要的作用。近几年，对杜鹃花类菌根的生物学和生态功能的研究越来越重视。我国是杜鹃花属植物资源最为丰富的国家，因此研究杜鹃花属植物菌根真菌多样性，充分利用杜鹃花特有的菌根资源，促进杜鹃花迁地保护成功具有重大的意义。 本研究以分布较广并且是中国特有的杜鹃花属植物——大白花杜鹃(Rhododendron decorum Franch.)的野生植株为研究对象，应用直接扩增根中真菌ITS区的分子鉴定方法和T-RFLP(末端限制性片段长度多态性)的分析方法，来研究其菌根真菌的多样性；并结合生态化学计量学特征分析、宿主遗传相似性及其群落组成分析等内容，探讨大白花杜鹃的菌根真菌－宿主植物－根际土壤三者之间的关系。主要结果如下： (1)通过用直接扩增真菌ITS区序列，揭示了大白花杜鹃根部真菌的多样性，本研究发现，野生大白杜鹃根部的真菌种类比较丰富，至少有26个ITS-taxa，包括子囊菌和担子菌共5个真菌目：Helotiales、Lecanorales(≡Agyriales)、Onygenales、Sebacinales和Thelephorales，其中包括典型的ERM真菌——树粉孢属Oidiodendron sp.(Myxotrichaceae)真菌。另外还发现了黑色有隔内生菌(Dark septate endophyte，DSE)以及一些未命名的子囊菌。担子菌在本研究中占有较大比例，尤其是蜡壳耳菌目真菌；此外还有较典型的外生菌根真菌——革菌目真菌。 (2)大白花杜鹃野生植株与栽培植株在菌根真菌种类组成上，有一定的相似性；在忽略种源差异等条件下相较而言，前者的物种丰富度远高于后者。 (3)大白花杜鹃菌根真菌多样性和丰富度同它的根际土壤与叶片的C、N、P含量以及C/N、N/P、土壤pH值、宿主的海拔高度等都没有显著的相关关系。 (4)在大白花杜鹃的菌根真菌群落组成方面，整体上保持了相当程度的相似性，同时还保持了一定水平的差异；大白杜鹃菌根真菌的种类是丰富的，优势度指数表明其多样性水平很高。 (5)大白花杜鹃的遗传距离与其菌根真菌群落组成结构有极显著的相关关系，宿主的种内遗传差异可能对菌根真菌群落物种组成产生选择偏好。 (6)大白花杜鹃的群落组成与其菌根真菌群落组成有极为显著的关联性，伴生种的菌根类型可能会影响宿主植物菌根真菌的物种组成结构。

Novel cathelicidin-derived antimicrobial peptides from Equus asinus

In the present study, EA-CATH1 and EA-CATH2 were identified from a constructed lung cDNA library of donkey (Equus asinus) as members of cathelicidin-derived antimicrobial peptides, using a nested PCR-based cloning strategy. Composed of 25 and 26 residues, respectively, EA-CATH1 and EA-CATH2 are smaller than most other cathelicidins and have no sequence homology to other cathelicidins identified to date. Chemically synthesized EA-CATH1 exerted potent antimicrobial activity against most of the 32 strains of bacteria and fungi tested, especially the clinically isolated drug-resistant strains, and minimal inhibitory concentration values against Gram-positive bacteria were mostly in the range of 0.3-2.4 mu g center dot mL-1. EA-CATH1 showed an extraordinary serum stability and no haemolytic activity against human erythrocytes in a dose up to 20 mu g center dot mL-1. CD spectra showed that EA-CATH1 mainly adopts an alpha-helical conformation in a 50% trifluoroethanol/water solution, but a random coil in aqueous solution. Scanning electron microscope observations of Staphylococcus aureus (ATCC2592) treated with EA-CATH1 demonstrated that EA-CATH could cause rapid disruption of the bacterial membrane, and in turn lead to cell lysis. This might explain the much faster killing kinetics of EA-CATH1 than conventional antibiotics revealed by killing kinetics data. In the presence of CaCl2, EA-CATH1 exerted haemagglutination activity, which might potentiate an inhibition against the bacterial polyprotein interaction with the host erythrocyte surface, thereby possibly restricting bacterial colonization and spread.