《MycoKeys》：Two novel species of sooty mould fungi (Capnodiales, Dothideomycetes) from China
編輯推薦：
本研究針對(duì)中國(guó)煤炱菌多樣性嚴(yán)重不足、物種界定模糊的問(wèn)題，開(kāi)展了華南地區(qū)煤炱菌的系統(tǒng)分類學(xué)研究。研究人員結(jié)合形態(tài)學(xué)與多基因位點(diǎn)（ITS, LSU, tef1-α, rpb2）系統(tǒng)發(fā)育分析，從鵝掌柴和南嶺黃檀葉片上鑒定出兩個(gè)新物種——Conidiocarpus nanshanense和Polychaeton cengongense。該結(jié)果不僅豐富了中國(guó)煤炱菌(Capnodiaceae)的物種名錄，也為深入理解該類群在植物-昆蟲(chóng)-真菌互作中的生態(tài)功能提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，對(duì)揭示熱帶、亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性與功能具有重要科學(xué)價(jià)值。
想象一下，漫步在亞熱帶的森林中，你可能會(huì)在一些植物的葉片上看到一層薄薄的、烏黑的、像煤煙一樣的覆蓋物。這并非工業(yè)污染，而是一類特殊的真菌群落——煤炱菌。它們通常附生在植物葉片表面，依靠蚜蟲(chóng)、粉虱等刺吸式昆蟲(chóng)分泌的蜜露為生。雖然這層“黑色面紗”可能會(huì)遮擋陽(yáng)光，影響植物的光合作用，進(jìn)而被傳統(tǒng)觀點(diǎn)視為有害生物，但越來(lái)越多的研究表明，它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中可能扮演著更為復(fù)雜的角色，例如分解蜜露、防止其他病原菌滋生，從而在植物與昆蟲(chóng)的互動(dòng)中充當(dāng)“緩沖器”。
然而，要深入了解這些神秘真菌的生態(tài)功能，第一步是準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)它們是誰(shuí)。隸屬于糞殼菌綱(Capnodiales)、煤炱菌科(Capnodiaceae)的煤炱菌，在全球熱帶和亞熱帶地區(qū)廣泛分布，是構(gòu)成煤炱群落的主要成員。遺憾的是，盡管中國(guó)是全球生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)之一，此前有正式記錄的煤炱菌科物種卻寥寥無(wú)幾，僅有四種。這種巨大的知識(shí)空白嚴(yán)重限制了我們對(duì)中國(guó)豐富真菌資源的認(rèn)知，也阻礙了對(duì)其生態(tài)學(xué)、物種形成及與宿主植物、昆蟲(chóng)協(xié)同進(jìn)化關(guān)系的深入探索。物種鑒定的準(zhǔn)確性是這一切研究的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)上，煤炱菌的分類嚴(yán)重依賴形態(tài)特征，如分生孢子器(conidiomata)的大小、形狀、膨大部位以及孢子的形態(tài)。但環(huán)境因素常常導(dǎo)致形態(tài)特征發(fā)生趨同進(jìn)化或可塑性變化，使得僅憑形態(tài)難以準(zhǔn)確界定物種，甚至可能將不同的種誤判為同一種，或?qū)⑼粋�(gè)種錯(cuò)誤地分割。因此，整合形態(tài)學(xué)與分子系統(tǒng)發(fā)育學(xué)的“整合分類學(xué)”方法，已成為現(xiàn)代真菌分類學(xué)研究，特別是解決疑難類群分類問(wèn)題的金標(biāo)準(zhǔn)。
針對(duì)上述中國(guó)煤炱菌多樣性未知、分類框架不清的問(wèn)題，一支由中國(guó)和泰國(guó)學(xué)者組成的研究團(tuán)隊(duì)在《MycoKeys》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)新研究。他們對(duì)中國(guó)貴州和廣東兩省的森林進(jìn)行了調(diào)查采樣，旨在發(fā)現(xiàn)和描述新的煤炱菌物種，并利用多基因系統(tǒng)發(fā)育分析厘清其分類地位，從而為中國(guó)煤炱菌的多樣性本底調(diào)查和后續(xù)研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
為了開(kāi)展這項(xiàng)研究，研究人員運(yùn)用了幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)方法。首先，他們?cè)?025年春季和夏季分別從廣東深圳的鵝掌柴(Schefflera macrostachya)和貴州岑鞏縣的南嶺黃檀(Dalbergia assamica)的活體葉片上采集了被煤炱菌侵染的樣本。隨后，他們通過(guò)體視顯微鏡和光學(xué)顯微鏡對(duì)樣本的菌落特征、分生孢子器、孢子等進(jìn)行了詳細(xì)的形態(tài)學(xué)觀察、測(cè)量和拍照記錄。在分子生物學(xué)方面，研究團(tuán)隊(duì)從純培養(yǎng)的菌絲體中提取DNA，并使用了四對(duì)通用引物對(duì)四個(gè)基因片段進(jìn)行PCR擴(kuò)增和測(cè)序，這四個(gè)基因分別是：內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(Internal Transcribed Spacer, ITS)、大亞基核糖體RNA基因(Large subunit ribosomal RNA gene, LSU)、翻譯延伸因子1-α基因(translation elongation factor 1-α, tef1-α)和RNA聚合酶II第二亞基基因(RNA polymerase II second largest subunit, rpb2)。獲得的序列與從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)下載的參考序列一同，經(jīng)過(guò)比對(duì)、修剪后，采用最大似然法(Maximum Likelihood, ML)和貝葉斯推斷(Bayesian Inference, BI)構(gòu)建了多基因聯(lián)合系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，以確定新分離菌株在煤炱菌科中的進(jìn)化位置及其與近緣種的關(guān)系。
研究結(jié)果
系統(tǒng)發(fā)育分析
基于ITS、LSU、rpb2和tef1-α四個(gè)基因片段聯(lián)合構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)表明，煤炱菌科包含八個(gè)屬，分別為Conidiocarpus、Phragmocapnias、Capnodium、Hyphocapnodia、Polychaeton、Chaetocapnodium、Heteroconium和Leptoxyphium。本研究中發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)新物種隸屬于不同的屬：其中一個(gè)與Phragmocapnias屬物種構(gòu)成姐妹群，歸入Conidiocarpus屬；另一個(gè)則與Capnodium屬物種構(gòu)成姐妹群，歸入Polychaeton屬。系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)強(qiáng)有力地支持了這兩個(gè)新譜系是獨(dú)立于已知物種的進(jìn)化單元。
新物種分類學(xué)描述
研究人員對(duì)兩個(gè)新物種進(jìn)行了正式的形態(tài)學(xué)描述和命名，并提供了詳細(xì)的顯微照片。
- •
南山分生果孢菌(Conidiocarpus nanshanenseJ.P. Sun & X.Y. Zeng)：
此菌采自廣東深圳南山公園的鵝掌柴葉片正面。其鑒別特征在于：分生孢子器細(xì)長(zhǎng)，具長(zhǎng)柄，膨大的產(chǎn)孢區(qū)域位于其中上部。分生孢子器大小為(342–493) × (27–53) μm，平均423 × 39 μm。柄長(zhǎng)118–280 μm。頸部明顯，高66–120 μm。孔口圓形，直徑7–14 μm。分生孢子透明，單細(xì)胞，橢圓形，大小4.1–6.4 × 2.4–3.3 μm，平均5 × 2.7 μm，內(nèi)含1-2個(gè)明顯的油滴。在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)14天，菌落直徑達(dá)16 mm。系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，該菌與C. fici-septicae親緣關(guān)系最近，但支持率顯示其為獨(dú)立分支(BS/PP = 96%/0.96)。盡管形態(tài)上與C. fici-septicae、C. caucasicus和C. cinnamomi有相似之處，但其分生孢子器尺寸、孔口寬度、孢子大小等測(cè)量數(shù)據(jù)以及獨(dú)特的宿主（鵝掌柴，五加科）和地理分布（廣東），結(jié)合分子數(shù)據(jù)的差異，共同支持其作為一個(gè)新物種。
- •
岑鞏多剛毛孢菌(Polychaeton cengongenseJ.P. Sun & X.Y. Zeng)：
此菌采自貴州岑鞏縣的南嶺黃檀葉片正面。其關(guān)鍵特征在于：分生孢子器無(wú)柄，膨大的產(chǎn)孢區(qū)域位于其中下部。分生孢子器大小為(182–263) × (19–46) μm，平均224 × 34 μm。頸部高62–125 μm。孔口較大，直徑10–23 μm。分生孢子透明，橢圓形，大小4.2–6.5 × 1.7–4.0 μm，平均5.1 × 2.3 μm。在PDA培養(yǎng)基上，菌落呈橄欖綠色，直徑約15.6 mm。系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上，該菌與已知的唯一擁有分子數(shù)據(jù)的Polychaeton citri構(gòu)成高支持率的姐妹群(BS/PP = 96%/1)。雖然同屬，但P. cengongense的分生孢子器更小、孔口更寬、孢子更小，并且宿主植物截然不同（南嶺黃檀，豆科），這些差異證實(shí)了其新物種的地位。
研究結(jié)論與討論
本研究成功鑒定并描述了兩個(gè)來(lái)自中國(guó)亞熱帶森林的煤炱菌新物種：Conidiocarpus nanshanense和Polychaeton cengongense。這一發(fā)現(xiàn)顯著擴(kuò)充了煤炱菌科在中國(guó)，特別是在貴州和廣東等采樣不足地區(qū)的物種記錄，凸顯了中國(guó)作為真菌多樣性熱點(diǎn)地區(qū)的巨大潛力以及開(kāi)展更系統(tǒng)普查的緊迫性。
研究的核心結(jié)論與重要意義體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
首先，這項(xiàng)研究是整合分類學(xué)在解決煤炱菌復(fù)雜分類問(wèn)題上的成功實(shí)踐。例如，C. nanshanense在形態(tài)上與C. fici-septicae高度相似，容易誤判。然而，基于四個(gè)基因位點(diǎn)的系統(tǒng)發(fā)育分析清晰地將它們劃分為不同的進(jìn)化譜系。這有力地證明，在煤炱菌這類形態(tài)可塑性強(qiáng)的類群中，單純的形態(tài)比較可能導(dǎo)致錯(cuò)誤分類，而多基因系統(tǒng)發(fā)育分析是確保物種界定準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。研究結(jié)果支持了Conidiocarpus是一個(gè)單系群的假說(shuō)，并修正了僅依據(jù)分生孢子器大小作為該屬物種劃分主要標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。
其次，研究深化了對(duì)特定屬分類界限的認(rèn)識(shí)。關(guān)于Polychaeton和Capnodium的屬間關(guān)系以及Polychaeton屬內(nèi)的物種界定，學(xué)界長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議。P. cengongense的發(fā)現(xiàn)和描述，為這個(gè)分子數(shù)據(jù)極度匱乏的屬增添了首個(gè)來(lái)自中國(guó)且宿主為豆科植物的新成員，為其提供了至關(guān)重要的形態(tài)與分子參照，為未來(lái)厘清該屬的分類界限和完善物種鑒定體系奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。
再者，研究揭示了有趣的宿主特異性與生態(tài)分化跡象。P. cengongense寄生在豆科的南嶺黃檀上，而此前該屬唯一有分子數(shù)據(jù)的物種P. citri則寄生于蕓香科的酸橙上。兩者在科和目一級(jí)分類階元上完全不同，無(wú)任何重疊，這可能暗示了Polychaeton屬內(nèi)存在基于宿主植物的生態(tài)分化。同樣，C. nanshanense發(fā)現(xiàn)于五加科的鵝掌柴，也與該屬其他已知物種的宿主（如樟科、桑科、蕓香科植物）不同。這些新的宿主記錄豐富了我們對(duì)煤炱菌宿主范圍的理解。
最后，研究為重新審視煤炱菌的生態(tài)角色提供了線索。文中提到，野外觀察發(fā)現(xiàn)新物種的定殖密度與蚜蟲(chóng)種群密度呈正相關(guān)，且未導(dǎo)致宿主落葉。這支持了一個(gè)新觀點(diǎn)：煤炱菌可能是昆蟲(chóng)蜜露的“專性分解者”，通過(guò)清除葉片上富糖的蜜露，防止其引發(fā)次生真菌感染，從而在植物-昆蟲(chóng)互作中扮演有益的“緩沖”角色，而非單純的危害者。這挑戰(zhàn)了其傳統(tǒng)“有害真菌”的標(biāo)簽，指向了更復(fù)雜的生態(tài)功能。
總之，這項(xiàng)研究不僅為中國(guó)真菌多樣性寶庫(kù)增添了新成員，其采用的整合分類學(xué)方法也為厘清其他形態(tài)多變的真菌類群提供了范本。所獲得的詳實(shí)形態(tài)描述與多基因序列數(shù)據(jù)，構(gòu)成了未來(lái)研究煤炱菌生物地理學(xué)、宿主特異性及生態(tài)功能的寶貴基礎(chǔ)。隨著更多物種被發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)，我們將能更全面地揭示這些森林中“黑色面紗”下的奧秘，以及它們?cè)诰S系亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)平衡中所扮演的微妙角色。
