杨祝良研究组在珍稀野生食用菌演化研究中获得新进展

羊肚菌属（Morchella）和块菌属（Tuber）真菌是享誉中外的名贵野生食用菌，受到广泛关注。近日，中国科学院昆明植物研究所杨祝良研究组杜习慧博士、赵琪工程师和冯邦博士采用两属的代表物种开展了群体遗传学和谱系地理学研究，取得了可喜进展。

杜习慧博士和赵琪工程师长期从事羊肚菌属真菌的物种多样性、分子进化和栽培研究。通过与国外同行的合作研究发现，羊肚菌属主要包含三个主要分支，即黑色羊肚菌、黄色羊肚菌和变红羊肚菌分支。其中，黑色羊肚菌分支在中国广泛分布且经历了快速辐射演化，部分物种具有同域分布的现象。他们以黑色羊肚菌分支的两个近缘且同域分布的物种（三地羊肚菌Morchella eohespera和Mel-13）为主要研究对象，开展了群体遗传学研究。发现三地羊肚菌和Mel-13经历了不同的种群演化历史，前者种群演化较稳定，后者则经历了种群扩张；前者的居群主要呈现无性繁殖结构，仅具有有限的有性重组，而后者则经历了相对频繁的有性重组事件；黑色羊肚菌复合群内至少5个物种之间出现同域分布现象，并且至少在7个物种之间检测到了水平基因转移现象。该研究所揭示的不同物种不同居群繁殖方式和演化历史的差异以及可能的杂交和近交现象，将为栽培羊肚菌的菌种选育和育种提供指导和参考。结果以“High inbreeding, limited recombination and divergent evolutionary patterns between two sympatric morel species in China”为题在Scientific Reports发表。文章链接为http://www.nature.com/articles/srep22434。以上研究获得973项目、国家自然科学基金项目和中国科学院“西部之光”人才项目等基金资助。

块菌仅产生埋藏于地下的子囊果，其孢子依赖于松鼠等小型哺乳动物作为媒介进行传播。在中国西南三江并流地区，分布有印度块菌复合群（Tuber indicum complex）。金沙江、澜沧江和怒江等大江大河是动物扩散的天然障碍，可能对印度块菌复合群的孢子传播有阻隔作用，进而铸就了印度块菌复合群现今的遗传结构。冯邦博士通过谱系地理学研究对这一假说进行了验证，研究发现：（i）印度块菌复合群下包含两个单系分支，两个分支存在分布区重叠但遗传差异明显且无基因交流，并非过去认为的同一物种的不同生态型，而应作为两个不同的物种处理，分别为印度块菌（T. indicum）和喜马拉雅块菌（T. himalayense）；（ii）印度块菌遗传结构明显，其遗传结构的形成受到古红河（尤其是澜沧江流域）和当代河流的共同影响。第四纪冰期的气候波动使其分布区发生向南退却和向北回迁的循环变动，促进了金沙江流域不同居群间的基因交流；（iii）尽管与印度块菌分布区相似，遗传模式相同，喜马拉雅块菌的遗传多样性却明显低于印度块菌，该种也未检测到明显的遗传结构。鉴于目前印度块菌和喜马拉雅块菌的资源破坏较为严重，结合遗传多样性分析结果，该研究也对资源开发与保护提出了建议。以上结果以“Drainage isolation and climate change-driven population expansion shape the genetic structures of Tuber indicum complex in the Hengduan Mountains region”为题在Scientific Reports发表。文章链接为http://www.nature.com/articles/srep21811。以上研究获得973项目、国家自然科学基金项目和中国科学院“青年创新促进会”人才专项等基金资助。

图1 三地羊肚菌Morchella eohespera的单倍型分布图和单倍型网状图

图2 羊肚菌Mel-13的单倍型分布图和单倍型网状图

图3 印度块菌复合群（Tuber indicum complex）单倍型分布特征、单倍型网状图及系统发育关系