类型a:学术研究报告
1. 主要作者及机构、发表期刊与时间
本研究由Yanping Jiang(1,2,3)、Karolina Dukik(2,4)、Jose F. Muñoz(5)、Lynne Sigler(6)、Ilan S. Schwartz(7,8)、Nelesh P. Govender(9)、Chris Kenyon(10)、Peiying Feng(11)、Bert Gerrits van den Ende(2)、J. Benjamin Stielow(2,12)、Alberto M. Stchigel(13)、Hongguang Lu(1)、Sybren de Hoog(2,3,4)共同完成。研究发表于《Fungal Diversity》期刊,2018年5月17日在线发表。
2. 学术背景与研究目标
本研究聚焦于Ajellomycetaceae科(Onygenales目)的系统发育、生态学及分类学,重点关注该科中的致病性真菌,如Blastomyces、Emergomyces、Emmonsia和Emmonsiellopsis等属。Ajellomycetaceae科包含多种哺乳动物病原体,可引起系统性真菌病(如芽生菌病、组织胞浆菌病等),但部分新近发现的属(如Emergomyces)的分类地位和致病机制尚不明确。
研究目标包括:
1. 通过多基因测序(RPB2、TEF3、TUB2、LSU、ITS)结合形态学和生理学分析,明确这些真菌的系统发育关系;
2. 研究温度依赖性双相性(thermal dimorphism)的转化动态,揭示其从菌丝体到酵母样或阿迪孢子样(adiaspore-like)形态的转变机制;
3. 描述新物种(如Blastomyces silverae、Emergomyces canadensis等),并评估其致病性与生态分布。
3. 研究流程与方法
研究分为以下主要步骤:
(1)菌株收集与预处理
- 研究对象:68株菌株,包括Ajellomycetaceae科的致病菌和环境分离株,来源涵盖临床样本(人类和动物)、土壤等。
- 菌株保存机构:荷兰Westerdijk真菌生物多样性研究所(CBS)、加拿大阿尔伯塔大学真菌标本馆(UAMH)、英国国家病原真菌保藏中心(NCPF)。
(2)形态学与生理学分析
- 培养条件:在麦芽提取物琼脂(MEA)上,于6–42°C范围内测试生长速率和形态变化,重点关注24°C(腐生相)、33°C(中间相)和37°C(耐热相)。
- 显微观察:通过玻片培养技术观察分生孢子形成、菌丝结构及温度诱导的形态转化(如酵母样细胞或阿迪孢子的形成)。
- 生理测试:包括脲酶活性、环己酰亚胺耐受性及溶血性分析。
(3)分子系统发育分析
- 基因测序:对5个基因区域(RPB2、TEF3、TUB2、LSU、ITS)进行扩增和测序,生成291条新序列并提交至GenBank。
- 数据分析:采用最大似然法(ML)和贝叶斯推断(BI)构建系统发育树,使用RAxML和MrBayes软件,以Arthroderma flavescens作为外群。
- 条形码分析:通过R包(spider和ape)评估各基因片段的鉴别能力,确定最有效的分类标记。
4. 主要研究结果
(1)系统发育关系
- 多基因分析将Ajellomycetaceae科分为5个高支持率的进化枝(Clade I–V),对应不同的属级分类单元。
- Clade I:包含Emmonsia crescens和Emergomyces属(如E. africanus、E. pasteurianus),后者主要感染免疫缺陷宿主。
- Clade II:Blastomyces属,包括B. dermatitidis、B. helicus(原Emmonsia helica)及新种B. silverae。
- Clade V:环境菌Emmonsiellopsis,与致病菌亲缘较远。
(2)形态与生理特征
- 温度依赖性转化:
- Blastomyces和Emergomyces在37°C下形成酵母样细胞,而Emmonsia crescens产生厚壁阿迪孢子(直径可达140 μm)。
- Emergomyces的酵母细胞较小( μm),适合在免疫缺陷宿主体内扩散。
- 生理差异:
- Emergomyces对环己酰亚胺敏感,而Blastomyces耐受性较强;脲酶活性在Emmonsia中快速阳性,Blastomyces则延迟。
(3)新分类修订
- Blastomyces parvus(原Emmonsia parva)被重新归类为Blastomyces属。
- 描述4个新种:Blastomyces silverae、Emergomyces canadensis、E. europaeus和Emmonsia sola。
5. 研究结论与意义
- 分类学价值:解决了Emmonsia和Blastomyces的长期分类争议,明确了Emergomyces作为独立属的地位。
- 医学意义:揭示了Emergomyces与HIV相关感染的关联性,为临床诊断提供分子依据。
- 生态学启示:Emmonsia crescens主要感染啮齿类动物,而Blastomyces和Emergomyces更倾向于人类宿主,提示宿主适应性分化。
6. 研究亮点
1. 多基因联合分析:首次整合RPB2、TEF3等高变基因,显著提升分类分辨率。
2. 温度转化动态:系统比较了不同属的形态转化阈值,为致病机制研究奠定基础。
3. 新病原体发现:Emergomyces canadensis等新种的描述扩展了对机会性病原菌的认知。
7. 其他价值
- 开发的滑动窗口分析法(sliding window analysis)为真菌条形码研究提供了新工具,显示TUB2和RPB2的鉴别效能优于ITS。
- 菌株资源(如CBS 142607)的公开将促进后续比较基因组学研究。