草食动物厌氧真菌菌群结构分析(2)
3讨论11
致谢12
参考文献12
草食动物厌氧真菌菌群结构分析
前言
虽然早在1910年就在反刍动物瘤胃液中观察到有鞭毛的游动孢子，但直到1975年才确认其为厌氧真菌（Anaerobic fungi），且是奶牛瘤胃中重要的组成部分[6][7][8][9]。目前，厌氧真菌已经在至少50个反刍动物和非反刍草食性哺乳动物，以及草食爬虫类动物中发现[13][14][16]。在分类学上，厌氧真菌属于独立的一个门Neocallimastigomycota[10]，其存在于草食动物后肠和粪便及反刍动物瘤胃中[11][12][13]。目前厌氧真菌有6个属、20种之多，还有很多未被分类鉴定[9][15]。
起初，对厌氧真菌的鉴定使用的分子方法是18S rRNA序列分析法，就是将所要分析的微生物和其他的微生物种之间的18S rRNA的序列进行同源性的比较，根据它们之间亲缘关系的距离大小确定系统发育地位。Dore,Stahl 和Bowan最初利用18S rRNA的部分基因序列确定出厌氧真菌是属于真菌界的弧菌纲[23][24]。但是，随着研究的深入，研究学者发现这些厌氧真菌之间的18S rRNA基因拥有97%以上的相似度，而且呈现出非常高的保守性，因此，只用18S rRNA的基因序列来分析是无法区分厌氧真菌的种类的。
ITS序列是位于rRNA的编码基因18S rRNA和5.8S rDNA之间以及5.8S rDNA和28S rDNA之间的小基因片断，真核生物的细胞中的ITS序列要比18S rRNA的序列更加保守些，ITS序列是不会随着微生物所处的环境条件的变化和营养物质的缺乏等的问题而改变，它和18S rRNA—样，都可以看作为一种生物进化的时间标尺，同时也记录着生物进化的真实痕迹。因此，如果要更加真实地来揭示微生物物种之间的亲缘关系的距离大小和它们的系统发育地位，应该采用更加种内保守的ITS碱基序列。
后来，Li和Heath首次利用具有保守程度的ITS1区的序列对厌氧真菌的系统发育关系做了相关研究，他们发现 Orpinomyces、Neocallimastix和Piromyces三个属与Anaeromyces和Caecomyces的进化发育的距离比较远[27]。此后的研究，对于真菌的分类就更加趋向于了对ITS区域的比较。Brookman对Neocallimastix 和Piromyces 的ITS1区域进行了分析，研究发现这两个属之间也有明显的进化距离[25]。Fliegerova继续用同样的方法研究了瘤胃中厌氧真菌的两个多中心的属Anaeromyces和Orpinomyce之间的关系，他发现两个属在ITS1区域有非常明显的区别，并且与形态学的观察结果是相一致的；而瘤胃中的厌氧真菌也通过研究ITS2的序列被最终证实是不同于需氧弧菌的生物。以上这些研究都表明了是由于种属间的的ITS区域具有高度的变异性，这样才使得瘤胃厌氧真菌能够被准确鉴定[26]。
现有研究主要针对特定环境中一株或几株厌氧真菌菌株的分离培养物或其特征孢子进行研究[9][13][17][18][30]。这些研究对动物体内特定种属之间相关关系的研究提供了参考。但对厌氧真菌的系统发育程度及其在草食动物中的菌群结构组成报道尚不多见。
最近，针对Neocallimastigomycota门核糖体RNA转录间隔区的特异性PCR引物已经被报道[19][20]，这为深入研究草食动物厌氧真菌菌群结构及其特征提供了保障。
反刍动物从开始进食高纤文含量的饲料到分解为自身需要的营养成分，直至完全吸收，瘤胃内微生物是最主要的参与者。但因瘤胃复杂的环境，及厌氧微生物培养的苟刻条件，使得瘤胃微生态研究的进展缓慢。因此，有必要分析厌氧真菌菌群多样性与结构，根据纤文降解相关基因分析其纤文降解能力，了解不同种属厌氧真菌纤文降解能力的差异。为研究瘤胃真菌种属间进化发育的距离和分类提供基础同时为深入研究厌氧真菌纤文素酶和探讨其应用前景提供依据。