被孢霉科的形态、生理和分子系统发育学研究

Fungi of the family Mortierellaceae (Zygomycota) can be widely used in the areas of biotechnology and biotransformation; on the other hand, they are able to cause serious mortierellomycosis as well. In this study, a monograph of the Mortierellaceae will be performed for all the Chinese cultures and all the type or authentic strains from the whole world. Polyphasic methods based on morphological, physiological and molecular data comprising anamorphic and teleomorphic morphology, sexual compatibility, maximum growth temperature, polyunsaturated fatty acid and multigene phylogeny, will be applied to solve the scientific questions of the controversial attribution for Mortierellaceae, the generic classification system revision, the undefined species concept, and the unnatural evaluation for biodiversity. In addition, it is planned to disclose the biodiversity and geographic distribution of Mortierellaceae in China, expand mortierelloid resource library, provide foundation for the acceptance or rejection of Mortierellomycotina, delimitate the range of family, genus, and species, clarify inter-generic and inter-specific affiniation, establish a DNA barcode system for mortierelloid fungi, and designate types and ex-type cultures. This project will result in basic information, solid theoretical foundation, and sufficient resources preservation for the control of biological safety, prevention of diseases, and exploitation of the resources of the Mortierellaceae in China.

被孢霉科真菌可广泛应用在生物技术和生物转化领域，还能引起严重的被孢霉病。本项目以该科的中国菌株为主，结合国际模式或权威菌种的研究，期待达到专著性研究水平。根据有性型和无性型形态、性亲和配合、最高生长温度、多不饱和脂肪酸和多基因分子数据，开展形态、生理和分子等多相研究，重点解决1）具有争议的高阶归属，2）需要修订的属级分类系统，3）大量有待明确的物种概念，4）非自然的生物多样性评估等科学问题，实现该科更趋自然的属、种分类系统重建目标。期待取得如下成果：揭示我国该科生物多样性和地理分布状况，扩充我国被孢霉菌种资源库，提供被孢霉目和被孢霉亚门的成立是否合理的依据，界定科、属、种等分类学范围，理清属间和种间亲缘关系，建立该科DNA条形码系统，补充指定模式菌种和自模菌种。本项目的意义在于，为控制我国被孢霉生物安全，预防被孢霉病害和利用被孢霉生物资源提供基本的信息、坚实的理论依据和充足的资源储备。

被孢霉科真菌全世界广布，可广泛应用在生物技术和生物转化领域，在生态环境的生物修复方面具有潜在的价值,同时还能引起严重的被孢霉病。通过本项目的研究，在项目组已有数据的基础上，补充采集了新疆、西藏、广东、重庆、内蒙古、黑龙江、甘肃和广西样品共计1323份，新分离纯化保藏菌种826株，测定了最高生长温度范围，进行了性亲和配对试验，提取并测定了部分菌株的脂肪酸组成，提取到细胞总DNA，扩增到SSU、ITS、LSU rDNA、EF-1a、MCM7、act1和cox1等多基因并完成其序列测定、校对组装以及重建分子系统发育树，同时结合国际模式或权威菌种进行了详细的形态学观察描述。通过本项目的研究，基本解决了如下问题：1）明确了被孢霉科的分类位置，即被孢霉科隶属于真菌界，毛霉门，被孢霉亚门，被孢霉纲，被孢霉目。世界范围内的被孢霉科包含8个属122个种，中国的被孢霉科有4个属55个种，即Dissophora 1种，Echinochlamydosporium 1种，Haplosporangium 1种，Mortierella 52种；2）明确了该科一些物种概念，做出如下分类学处理，包括５个新种、重新界定了拉曼被孢霉和深黄被孢霉、2个新组合、５个异名处理、５个主模式指定、５个衍生主模式指定、３个后选模式指定、３个注释模式指定、３个衍生注释模式指定、３个可疑名称处理、４个中国新记录和21个西藏自治区新记录。通过本项目的研究，了解到我国被孢霉科广布，各省市均有其资源，但资源丰富的地区主要包括福建、吉林、黑龙江、内蒙古、西藏、云南等省和自治区；了解到我国被孢霉科生物多样性丰富，尤其是高海拔寒冷地区，比如西藏高原和内蒙古草原，这些高海拔地区蕴藏有极其丰富的低温被孢霉物种资源，可以用于脂肪酸的开发；通过多基因分子系统发育学研究明确了各类群的单系性、偏系性和多系性。经过研究，建立起了我国被孢霉分类系统和菌种库，可以用于指导生产实践。