不同环境条件下的黏菌对其内细菌的选择机制研究

Myxomycetes are a group of eukaryotic organism having both characters of protozoan and fungi, and the taxonomy of myxomycetes has been controversial. Myxomycetes are widely distributed in a variety of terrestrial ecosystems. Bacteria are not only important food sources of myxomycetes, but also exist in plasmodia and fruiting bodies which may provide some kind of advantages for myxomycetes. Endo-plasmodial bacteria also have close relationships with the living environments and substrates of myxomycetes. Based on our previous work on resource investigation, ontogeny, phylogeny and endo-plasmodial bacteria, we want to know how myxomycetes select and collaborate with endo-plasmodial bacteria, how endo-plasmodial bacteria affect the nutritional metabolism of plasmodia, and also the dynamic changes of endo-plasmodial bacteria population in plasmodia. These results will provide basic information for the nutrition metabolism, distribution character and genetic evolution of myxomycetes.

黏菌是一类兼具原生动物和真菌特征的真核生物，其分类地位一直存在争议。黏菌广泛分布于多种陆地生态系统中，细菌不仅是黏菌重要的食物来源，在课题组前期的研究中发现黏菌内包含多种内细菌，内细菌存在于黏菌原生质团和子实体中，可能为黏菌的生存提供有利条件。黏菌内细菌种群不仅与黏菌的生长环境、基质类型关系紧密，在遗传进化上黏菌内细菌也与黏菌存在密切关联。本项目拟在课题组已有的黏菌资源调查、个体发育、系统发育及内细菌多样性研究的基础上，阐明以下问题：黏菌内细菌在原生质团中的动态分布特征；黏菌内细菌对黏菌原生质团营养代谢功能的影响；黏菌对其内细菌的选择机制。为诠释黏菌的营养代谢、分布特征及遗传演化及提供科学依据。

黏菌是一类兼具原生动物和菌物特征的真核生物，为研究不同环境条件下的黏菌对其内细菌的选择机制，本项目通过开展黏菌资源调查，明确了青藏高原东南部、横断山脉三江并流区域、甘肃省干旱区、祁连山区及秦岭-大巴山等5个典型生态区黏菌的多样性与分布特征；在此基础上，采用扩增子测序技术对不同环境下的黏菌内细菌及环境细菌多样性进行比较分析，发现细菌不仅是黏菌重要的食物来源，也存在于黏菌生活史的多个阶段，作为与黏菌生命活动关联密切的微生物，环境条件的差异影响了黏菌内细菌的多样性，黏菌原生质团中的优势菌群主要来源于环境，而稀有菌群可能来源于黏菌自身携带；通过比较3目4科6属的126份黏菌原生质团内细菌多样性，明晰了同种黏菌原生质团对环境细菌摄取的相似趋向，同时明确了黏菌原生质团对环境细菌种群的调节作用；通过建立不同环境下的黏菌原生质团摄食模型及转录组分析，初步明确了绒泡菌目原生质团的基础代谢功能；通过比较不同环境下的黏菌原生质团转录组差异表达情况，发现黏菌原生质团在以细菌为食物源时，功能基因表达更加复杂，增加了有机氮化合物生物合成途径的富集，并解析了黏菌内细菌对原生质团代谢功能的影响，明确了原生质团利用细菌时的代谢途径；通过比较不同环境下的黏菌原生质团宏转录组的表达差异，阐明了原生质团内细菌的特征种群与特征代谢功能间的关联，随着黏菌内细菌优势种群的改变，优势内细菌关联的特征代谢途径为黏菌原生质团提供了稳定的基础代谢功能，从内细菌代谢功能方面揭示了黏菌原生质团对优势内细菌的选择机制。综上，本研究为诠释黏菌的营养代谢、分布特征、遗传演化以及与环境微生物的互作关联提供了科学依据。