迷你网柄菌的分类个体发育及分子系统学的研究-丘成桐中学科学奖.PDF

参赛队员姓名： 孟祥非 中学： 东北师范大学附属中学 省份： 吉林省 国家/地区： 中国 指导教师姓名： 李玉 论文题目： 一种新模式生物的生物学研究 ——迷你网柄菌的分类、个体发育及分子系 统学的研究 1 一种新模式生物的生物学研究 ——迷你网柄菌的分类、个体发育及分子系统学的研究 孟祥非 摘要：网柄细胞状黏菌（dictyostelid cellular slime molds ）生长于土壤、枯枝落 叶层及动物粪便上，主要以细菌为食的一类特殊生物。这类肉眼难以观察到的生 物，野外很难被采集到，据我个人所知，大部分都是在实验室培养获得，因其独 特的外观特征和简单的生活循环过程，是遗传学、细胞学及发生生物学研究中较 为理想的实验材料之一。另外，我查阅资料发现网柄细胞状黏菌是研究吞噬作用、 反吞噬（细菌毒素）作用、人类疾病的致病机理及治疗和细胞凋亡的重要模型生 物。网柄细胞状黏菌还可以作为田地土壤环境变化的 “指示剂”，通过网柄菌种 群及数量的改变，得知土壤理化性质的变化，以便监督土地的质量及健康状况， 进而促进农作物产业健康发展。因此，对网柄细胞状黏菌物种的深入认识，明晰 其生活史特征及分子系统学关系，无论对其进行科学研究还是实际应用都具有重 大意义。 自1869 年德国真菌学家Oskar Brefeld 发现第一种网柄菌毛霉状网柄菌 Dictyostelium mucoroides 以来，现在已报道百余种网柄菌，而我国网柄菌的研究 尚属起步阶段。目前，我国共报道网柄菌57 种，其中网柄菌属Dictyostelium46 种，轮柄菌属Polysphondylium 10 种，管柄菌属Acytostelium 1 种（仅台湾有报道）。 本研究培养得到一种个体较小、孢子球圆形且无极粒的网柄细胞状黏菌新种 迷你网柄菌Dictyostelium minimum ，对其进行详细的形态特征描述和讨论；同时 对它进行个体发育研究，通过悬滴培养法和水琼脂培养基-大肠杆菌培养法，获 得了从孢子到孢子的生活史全阶段特征；为了更好地确认其分类地位及其在网柄 菌中所处的系统位置，对其进行基于ITS 和 SSU 的分子系统学研究，并与网柄 菌其他种的序列一起构建系统发育树，综合分析两个系统发育树，结果表明迷你 网柄菌D. minimum 在Group4 中，与大量传统意义上网柄菌属Dictyostelium 的种 聚类在同一个组中。 关键词：网柄菌属，分类，生活史，系统发育 2 目录 摘要2 第一章 前言4 1.1 网柄细胞状黏菌的分类学及个体发育研究4 1.2 网柄细胞状黏菌的分子系统学研究5 1.3 网柄细胞状黏菌的应用5 1.4 本研究目的及意义6 第二章 形态分类学研究6 2.1 材料与方法6 2.1.1 主要器材6 2.1.2 培养基7 2.1.3 网柄菌分离7 2.2 迷你网柄菌Dictyostelium minimum 的形态学特征 8 2.3 讨论 8 第三章 个体发育研究 10 3.1 材料与方法 10 3.2 迷你网柄菌的生活史特征 10 3.3 讨论 11 第四章 分子系统学研究 12 4.1 材料 12 4.1.1 主要仪器及设备 12 4.1.2 所需试剂 12 4.2 方法 12 4.2.1 实验所用试剂配制 12 4.2.2 DNA 的提取 12 4.2.3 基因组DNA 的检测 13 4.2.4 PCR 扩增 13