基于多基因片段解析木腐真菌类群Schizoporaceae 相关物种的系统发育关系

文摘   2024-07-22 15:52   云南  

木栖真菌存在于活树、枯树、去皮树干、落枝以及人造木制品中,这些真菌的细胞壁和活细胞内的成分分泌各种酶,有效地将纤维素、半纤维素和木质素降解为简单的无机物,是森林生态系统中重要的分解者(Dai 2011;Yang et al. 2023; Luo et al. 2024; Deng et al. 2024)。裂孔菌科(Schizoporaceae Jülich) 和伏革菌科 (Corticiaceae Herter) 是木栖真菌的重要类群。

西南林业大学林学院真菌分类与分子系统学研究团队20245在国际真菌学期刊Mycological Progress (中科院三区,IF=2.1) 在线发表一篇题为 Molecular systematics and taxonomy reveal three new wood-inhabiting fungal species (Basidiomycota) from Yunnan Province, southern China 的文章。在对云南木材真菌多样性的调查中,发现了三个新分类群属于LyomycesMycobernardia。为了明确这三个物种的位置和关系,研究团队基于目前SchizoporaceaeCorticiaceae基因组学数据,并联合宏观子实体、体视子实层体、微观微细结构的形态学深度分析,证实了SchizoporaceaeCorticiaceae新的木腐真菌物种的存在,同时极大地刷新和扩展了目前国际对森林木腐真菌物种多样性和系统发育研究的认知。

 
Figure 1 Maximum parsimony strict consensus tree illustrating the phylogeny of Lyomyces and related genera in the family Schizoporaceae based on ITS+nLSU sequences. 

Schizoporaceae包括许多不同的子实体类型 (Larsson et al. 2006; Wu et al. 2022a),其中包括许多具有代表性的木质真菌分类群例如长齿的、似伏革的、多孔的,它们具有不同的子实层表面和囊状体(Yurchenko and Wu 2016; Riebesehl and Langer 2017; Yurchenko et al. 2017; Cui et al. 2019; Riebesehl et al. 2019; Wu et al. 2022a, b)。此外,Schizoporaceae的分类群引起白腐病(Langer 1994)Lyomyces P. Karst这个属中的L. sambuci (Pers.) P. Karst作为模式种是一个小的皮质类属,属于裂孔菌科(Schizoporaceae),其特征是具有倒置的担子果,光滑至短齿状的子实层表面;菌丝系统一体系,生殖菌丝具有锁状联合;担孢子薄到略厚壁,表面光滑(Karsten 1881; Bernicchia and Gorjón 2010)。根据MycoBank数据库 (http://www.MycoBank.org,于202446日访问) 和真菌索引 (http://www.indexfungorum.org,于202446日访问),目前Lyomyces已知约42(Rabenhorst 1851; Karsten 1881, 1882; Cunningham 1959, 1963; Wu 1990; Hjortstam and Ryvarden 2009; Xiong et al. 2009; Dai 2010, 2011; Yurchenko et al. 2013, 2017, 2020; Gafforov et al. 2017; Riebesehl and Langer 2017; Chen and Zhao 2020; Luo et al. 2021b, c; Viner et al. 2022; Guan et al. 2023).

伏革菌科 (Corticiaceae)是由Herter (1910) 发现的,其子实体呈伏革状或硬皮 (Ghobad-Nejhad et al. 2021) 。伏革菌科 (Corticiaceae) 包含了Capillosclerotium Prameela & Deeba, Corticirama Pilát, Corticium Pers, Erythricium J. Erikss. & Hjortstam, Galzinia Bourdot, Giulia Tassi, Laetisaria Burds, Lawreymyces Lücking & Moncada, Marchandiomyces Diederich & D. Hawksw, Necator Massee, Tretopileus B.O. Dodge and Waitea Warcup & P.H.B. Talbot (Wijayawardene et al. 2020) 这几个属。Mycobernardia Ghob.-Nejh 这个属的特征是:菌丝系统一体系,孢子弯曲、尿囊形及多个担子。伏革菌科 (Corticiales) 的分类和系统发育进化表明,分子研究有助于将许多伏革菌类真菌划分为不同的科和目,其中通过深度分析,支持伏革菌科 (Corticiales) 10个单系属的分类,同时Mycobernardia作为科学上的新属而被发现(Ghobad-Nejhad et al. 2021)

 
Figure 2. Maximum parsimony strict consensus tree illustrating the phylogeny of two new species and related species in the genus Lyomyces based on ITS sequences.

在生态学和生物地理学中,木栖真菌是担子菌门中一个被广泛研究的类群,是担子菌门中一个重要的类群,主要生长在硬木上,但也有少数种生长在针叶林上 (Wu et al. 2021; Yuan et al. 2021, 2022, 2023; Wang et al. 2023; Zhao et al. 2023; Zhou et al. 2023),世界上的物种多样性仍然不为人所知。裂孔菌科 (Schizoporaceae) 锈革孔菌目 (Hymenochaetale) 中被广泛研究的群体 (Dai 2012; Zhao et al. 2014; Viner et al. 2018; Cui et al. 2019; Riebesehl et al. 2019; Shi et al. 2019; He et al. 2020; Xu et al. 2020; Luo et al. 2021a; Wang et al. 2021; Guan et al. 2023) ,但其在中国的多样性仍不为人所知,特别是在亚热带和热带地区。本研究在云南省发现了3个新物种,这将进一步丰富我们对中国南方腐木真菌多样性的认识。

 
Figure 3. Maximum parsimony strict consensus tree illustrating the phylogeny of Mycobernardia and related genera in the family Corticiaceae based on ITS+nLSU sequences. Branches are labelled with maximum likelihood bootstrap value ≥ 70%, parsimony bootstrap value ≥ 50%, and Bayesian posterior probabilities ≥ 0.95.


木腐菌3个新物种发现于云南省境内,其中Lyomyces punctatomarginatus 发现于文山广南县八宝镇文山国家自然保护区Lyomyces lancangjiangensis 发现于临沧凤庆县澜沧江国家自然保护区;Mycobernardia yunnanensis 发现于曲靖麒麟区翠山森林公园。上述地区木生真菌资源极为丰富,但木腐菌资源情况调查还不全面,缺乏系统研究。因此,本研究聚焦上述地区木腐菌物种资源、多样性与分子系统学研究,发现了木腐菌新物种,丰富了云南省真菌物种多样性,揭示了木腐菌类群物种系统发育关系,强调了上述保护区保护成效和真菌资源价值,建议云南省管理机构提升对保护区的指导、技术支持和资金支撑,进而提升保护区新物种的保护和惠益共享。

 
Figure 4. Basidiomata of Lyomyces punctatomarginatus (holotype). Bars: a = 2 cm, b = 2 mm.


随后,研究团队从基因组学视角,开展了系统发育树构建、基因组差异比较、物种划界、基因组分歧时间估算等分析,所有结果都支持这一新发现的类群是不同于该属其他物种的新物种。

 
Figure 5. Microscopic structures of Perenniporiopsis sinensis (holotype): a section of the hymenium (A), hyphae from context (B), basidiospores (C), cystidioles (D), basidia and basidioles (E). Bars: A–E = 10 µm.


西南林业大学林学院森林保护专业赵长林教授为论文的通讯作者,西南林业大学2021级本科生李婍为论文的第一作者,同时森林保护本科生罗云轩参加了形态学观察和甄别工作。该研究获得国家自然科学基金面上项目 (Project No. 32170004),国家自然科学基金区域创新联合发展基金项目 (Project No. U2102220), 云南省兴滇人才青年项目 (YNQR-QNRC-2018-111) 资助。


            第一作者 李婍

原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s11557-024-01968-y

课题组网站:http://www.fungitaxonomy.com/charlie/imgart.asp?classid=2.html

图片:李婍

文字:李婍

校对:杨新

复审:杨新

终审:赵长林



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