编辑推荐：
为解决冬虫夏草（O. sinensis）内生真菌细菌研究不足及资源保护问题，中国科学院西北高原生物研究所等单位研究人员，开展其内生真菌细菌群落结构与功能研究。结果揭示其独特结构和功能，意义在于为其培育和资源保护提供依据，值得一读。
在青藏高原那片广袤而神秘的土地上，有一种神奇的生物备受瞩目，它就是冬虫夏草（Ophiocordyceps sinensis），在中国又被亲切地称为 “冬虫草”。冬虫夏草可不是一般的植物，它其实是寄生真菌中华被毛孢（Hirsutella sinensis）和它的宿主蝙蝠蛾幼虫形成的特殊复合体。
冬虫夏草的一生充满了奇妙的变化。它的生命周期大致可分为几个关键阶段：一开始，真菌的孢子释放并在合适的环境下萌发，随后感染蝙蝠蛾幼虫；进入幼虫体内后，真菌开始生长，逐渐形成菌核；经过漫长的冬天，到了特定的时候，又会长出子座（一种特有的结构） ，最终产生新的孢子。而且，冬虫夏草可是传统中医药里的 “明星”，对治疗慢性肾病有重要作用。近年来，科研人员还从它身上发现了许多具有抗炎、抗氧化和抗肿瘤活性的成分，这让它的身价倍增。
然而，正是因为冬虫夏草的高药用价值和经济价值，它遭遇了一场生存危机。由于它生长在海拔 4000 米左右的青藏高原高寒草甸及周边地区，生长环境极为苛刻，加上其与宿主之间独特而严格的共生关系，导致野生资源十分有限。但人们的过度采集，让它的野生数量急剧减少，如今已被列入中国生物多样性红色名录。尽管在人工培育方面取得了一些初步进展，可想要实现大规模的工业化生产，还有很长的路要走。
除了生长环境和采集问题，冬虫夏草的研究中还有一个关键领域 —— 内生真菌细菌的研究。许多研究表明，内生真菌微生物组在真菌的子实体形成、孢子萌发、菌丝生长等过程中都发挥着至关重要的作用，甚至对合子的形成也有影响。在冬虫夏草的生长过程中，内生真菌微生物组在真菌的感染以及菌核和子座的形成中也扮演着不可或缺的角色。到目前为止，科研人员已经从冬虫夏草中分离出了 600 多种真菌菌株，还发现了 200 多种新的生物活性代谢物。但相比之下，对于内生真菌细菌的分离和相关菌株功能的研究却少之又少。
以往从真菌子实体中分离内生真菌细菌的传统方法是平板稀释法，这种方法虽然能分离出一些细菌，但耗时又费力。近年来，新的技术不断涌现，比如原位培养法（也叫 “分离芯片法” ） ，还有结合细菌培养和高通量测序技术的高通量分离鉴定技术，这些新技术为冬虫夏草内生真菌细菌的研究带来了新的希望。
随着测序技术的不断进步和成本的降低，越来越多的研究尝试通过高通量测序来探究冬虫夏草内生真菌微生物组的群落结构。这些研究发现，冬虫夏草不同部位（子座、菌核和覆盖在幼虫表面的外部菌丝皮层）的微生物群落结构存在明显差异，而且外部菌丝皮层的微生物群落结构与子座、菌核以及附着土壤中的都不一样。在真菌群落中，子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）是优势门类；在细菌群落里，变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）占主导地位。不过，之前的研究大多集中在高丰度类群，却忽视了那些相对丰度极低的稀有类群（在微生物群落中，相对丰度低于 0.01% 的类群 ）。其实，这些稀有类群在生态系统中也有着重要作用，所以研究冬虫夏草稀有内生真菌微生物组类群的群落结构就显得很有必要。另外，之前基于扩增子测序数据对微生物功能的预测，受限于引物偏好性和数据库中参考基因组的丰度，结果存在很大局限性，因此，基于宏基因组测序对冬虫夏草内生真菌微生物组进行功能研究就变得十分迫切。
为了深入了解冬虫夏草内生真菌细菌群落的奥秘，中国科学院西北高原生物研究所等单位的研究人员在《BMC Microbiology》期刊上发表了一篇名为 “Culture-dependent and -independent analyses reveal unique community structure and function in the external mycelial cortices of Ophiocordyceps sinensis” 的论文。这项研究就像是一场探秘之旅，为我们揭开了冬虫夏草内生真菌细菌群落的神秘面纱。
研究人员在这次探秘中运用了多种关键技术方法。他们从青藏高原祁连山地区采集了冬虫夏草样本和土壤样本，通过高通量测序技术对样本中的细菌 16S rRNA 基因的 V3 - V4 区域进行扩增和测序，以此来分析微生物群落结构；同时，利用宏基因组测序技术，研究内生真菌细菌的群落功能；还采用了高通量分离鉴定技术，从冬虫夏草的不同部位分离内生真菌细菌，探索其中的奥秘。
下面我们就来看看这次探秘都有哪些重要发现吧！
- 微生物群落结构差异：通过高通量测序，研究人员获得了大量的 16S rRNA 序列，并鉴定出了众多的操作分类单元（OTUs ，是在系统发生学或群体遗传学研究中，为了便于进行分析，人为给某一个分类单元设定的同一标志 ）。他们发现，在整个群落和丰富亚群落中，不同部位的序列数量没有明显的分布趋势，但在稀有亚群落中，从土壤到菌丝、菌核再到子座，序列数量呈下降趋势。在门水平上，整个群落和丰富亚群落的物种组成相似，变形菌门在所有样本中占主导地位，而稀有类群的内生真菌细菌物种分布较为均匀，没有明显的优势门类。在 OTU 水平上，研究人员找到了一些在不同部位富集的 OTUs ，而且大部分细菌门在土壤中富集，不过，外部菌丝皮层也有一些独特富集的细菌门。此外，在群落多样性方面，稀有亚群落中，外部菌丝皮层与菌核、子座的 α 多样性指数差异显著，而在丰富亚群落中这种差异很少见；在 β 多样性分析中，丰富亚群落中不同部位的关系更紧密。
- 微生物共现网络特征：研究人员对微生物共现网络进行分析后发现，网络中有不同的节点，分别属于稀有、中等和丰富亚群落。丰富亚群落的节点度和接近中心性明显高于稀有亚群落，而且丰富亚群落的边数更多。在这个网络中，丰富类群在维持共现网络拓扑结构的稳定性方面可能起着更关键的作用，而稀有类群的物种多样性更高。
- 功能差异与富集分析：通过宏基因组测序和功能注释，研究人员发现外部菌丝皮层的微生物群落功能与菌核、子座有显著差异。许多京都基因与基因组百科全书（KEGG ）功能类别只在外部菌丝皮层中富集，而且外部菌丝皮层中与碳、氮、磷循环相关的基因丰度最高，这表明这里的细菌群落可能在冬虫夏草的侵染、定殖和繁殖过程中提供重要的营养物质。相比之下，菌核和子座中富集的许多 KEGG 功能类别与疾病相关，这说明内生真菌细菌参与了冬虫夏草对宿主的侵染过程。
- 高通量分离鉴定结果：研究人员运用高通量分离鉴定技术，对大量样本进行处理，最终获得了不少成果。从物种注释结果来看，分离得到的细菌属于多个不同的分类单元，其中变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和拟杆菌门是优势门类。而且，研究人员成功分离出了 52 株细菌，这些细菌属于多个不同的属和种，其中还包括一个疑似新物种。同时，有一些细菌在高通量测序中未被检测到，但通过这种分离方法被成功发现。
综合这次研究的结果和讨论部分，我们能发现许多重要信息。研究结果表明，稀有亚群落的细菌多样性在土壤 - 菌丝 - 菌核 - 子座连续体中存在较大差异，这为研究微生物在冬虫夏草不同部位的分布规律提供了新的视角。外部菌丝皮层的细菌群落结构和功能与其他部位显著不同，它们可能在中华被毛孢的侵染和定殖过程中发挥着关键作用，这对于理解冬虫夏草的生长机制有着重要意义。此外，研究人员通过高通量分离方法获得了多种细菌菌株，包括疑似新物种，这不仅丰富了我们对冬虫夏草内生真菌细菌的认识，还为后续微生物与昆虫相互作用的研究以及冬虫夏草的大规模人工培育奠定了坚实的基础。
这项研究就像一把钥匙，为我们打开了深入了解冬虫夏草内生真菌细菌群落的大门。它不仅让我们对冬虫夏草的生长奥秘有了更清晰的认识，还为保护冬虫夏草的野生资源、实现其大规模人工培育提供了宝贵的理论依据，相信在未来，基于这些研究成果，我们能更好地利用和保护冬虫夏草这一珍贵的生物资源。
