木腐菌(Wood-inhabiting fungi)在生态系统物质循环和能量流动过程中起着不可或缺的作用,特别是在木材降解和有机物的再循环利用中发挥着重要作用。它们被认为是木材分解的“关键角色”,因为它们能够产生各种各种各样的生物酶来分解木材的木质素、纤维素和半纤维素,这强调了它们在有机物质循环和营养循环中的重要性,通常被分类为白腐菌和褐腐菌(图1)。
图1 木腐菌所造成木材的腐朽类型(董军红摄)
系统发育学(Phylogenetics)和支序系统学(Cladistics)是研究物种之间的进化关系,其基本思想是比较物种的特征,并认为特征相似的物种在遗传学上接近。系统发育研究的结果往往以系统发育树(Phylogenetic tree)表示,用它描述物种之间的进化关系。系统发育信号(Phylogenetic signal)常用来检测生物的特征与其进化历史之间的相关关系,确定其特征与系统发育是否存在一定的系统发育信号是进化生物学的一个重要目标,系统发育信号可以帮助解决有关特征进化的速度和方式等宏进化问题。亲缘关系密切的物种往往在一系列特征上表现出相似性,包括形态、行为、生活史和生态特征。本研究聚焦高原山地木腐菌类群,研究结果厘清了物种的进化关系。
真菌 (Fungi)是地球上最多样化的生物之一,在地球生态系统的进化和功能中起着至关重要的作用(Hyde 2022)。新的DNA测序技术使真菌的分类和多样性研究发生了革命性的变化,其中大约有15.5万种真菌已经被描述和记录(Hyde 2022)。担子菌是真菌界的一个主要类群,在物种数量上仅次于子囊菌(Wijayawardene et al. 2017, Wijayawardene et al. 2018a, b)。木腐菌是担子菌的一大类,担子果比较简单,但形态特征复杂多样,而且该群体完整的的系统发育多样性研究较少(Larsson et al. 2004, Bernicchia & Gorjón, 2010),它具有工业、药用、食用和经济价值,而其他真菌大多含有有毒代谢物(Cheng et al. 2023, Niego et al. 2023), 主要生长在各种各样的活树、枯枝和倒下的树干、落枝和树桩上(Dong et al. 2023a)。木腐菌具有重要的生态意义和经济价值,而且部分种类是美味的食用菌(木耳、银耳)和珍贵的中药材(灵芝、桑黄),还有一些木生真菌在工业、农业生产、环境治理等领域具有较高的应用价值;随着真菌学家对木生真菌资源和分类的系统研究,研究成果极大地丰富了全球真菌物种的多样性(Dai 2012, Dai et al. 2015, Hibbett 2007, 2016, 戴玉成2022, Zhao et al. 2023)。木腐菌是重要的战略性生物资源,代表了生物多样性的一个迷人方面;为了提高资源利用率和减少有害物种的影响,有必要对木腐菌进行系统的鉴定和广泛的取样,对物种多样性的准确认识也对推进全球木腐菌保护行动具有重要作用(Krah et al. 2018, Yu et al. 2021a, Zhou & May 2023)。最近对对木腐菌的系统发育多样性进行了广泛的研究(Binder et al. 2005, 2013, Justo et al. 2017, Chenet al. 2021, Guan etal. 2023, Zhao et al. 2023a),分布在世界各地,包括非洲(Kinge et al. 2013),亚洲(Doğan & Kurt 2016, Cui et al. 2019, Semwal & Bhatt 2019, Gafforov et al. 2020, He et al. 2020, 2022, 2024, Yusran et al. 2021, Aman et al. 2022, 戴玉成2022, Liu et al. 2022, 2023),欧洲(Dimou et al. 2016, Fink et al. 2021),北美(Zhou et al. 2016b)。这揭示了对木腐菌形态、系统发育和生物多样性等方面研究是当前一个重要的研究热点(Park et al. 2020, He & Zhao 2022, Liu et al. 2023c)。
云南省位于中国西南部的横断山脉和云贵高原上,作为“西南生态安全屏障”和“生物多样性宝库”的战略地位,凸显了其在全国生态安全和生物多样性保护中的重要作用(Yan et al. 2021)。云南气候类型丰富,立体气候特点显著,类型众多,年温差小,日温差大,干湿季节分明,气温随地势高低垂直变化异常明显,在一个省区内,同时具有亚热带和热带气候,全省年温差小,干湿季节分明(图2)。全省地势西北高、东南低,具有着山地、高原、盆地、河谷等丰富地形。河川纵横,湖泊众多,原始森林覆盖面积广,其特殊的地理气候条件,自然保护区的建设和保护,进而孕育出了众多的植物、动物等生物,具有着“动物王国”、“植物王国”和“菌物王国”等美誉(Dong et al. 2023)。在云南有超过160个保护区,其中21个被指定为国家级自然保护区(Yan et al. 2021,图3)。
图 3 云南国家级自然保护区数量与植被类型
图4 (Continued)
从分子数据中得出的分化时间,对于阐明影响地球生命演化的地球历史过程至关重要,生物类群分化时间的研究是当前宏观进化分析的一个热点。生物在演化的历程中化石记录是它们留下的唯一直接证据,但是由于化石埋藏形成的偶然性等因素,化石记录在不同类群中的稀缺程度大不相同。多数生物类群的化石记录,尤其是大化石记录十分稀缺,所以基于化石记录的进化历史的研究较难开展。
图 8 部分新物种微观手绘图
第一作者董军红同学
原文链接:https://mycosphere.org/pdf/MYCOSPHERE_15_1_10.pdf
课题组网站:http://www.fungitaxonomy.com/charlie/imgart.asp?classid=2.html
文字: 董军红
图片: 董军红
校对:杨新
初审: 顾子蕊 杨新
终审: 赵长林