中国山西土壤中弯孢尼斯菌与山西尼斯菌的发现——形态学与多基因系统发育分析揭示尼斯菌属两个新种

《MycoKeys》:?Morphological and phylogenetic analyses reveal two new species of Niesslia (Niessliaceae, Hypocreales) from China

【字体: 时间:2026年01月20日 来源:MycoKeys 3.6

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  本研究针对尼斯菌属物种形态特征细微、难以仅凭形态学准确鉴定的问题,开展了基于中国山西城市土壤可培养真菌的调查。研究人员通过多基因(ITS、LSU、TEF1、TUB、ACT)联合系统发育分析和详尽的形态学比较,成功鉴定并描述了尼斯菌属的两个新物种——Niesslia curvispora 和 N. shanxiensis,并提供了其形态描述、图示与分子数据。该研究丰富了尼斯菌属的物种多样性,为其分类学研究和生态功能探索提供了重要资源。

  
在微生物世界的隐秘角落,生活着一类名为尼斯菌属(Niesslia)的真菌。它们通常栖息在腐烂的植物和真菌基质上,甚至土壤中也能发现它们的踪迹。这些小个子真菌具有重要的生态功能,有些种类能够分解木质素和纤维素,有些则作为寄生虫或生防菌发挥作用,例如N. mucida和N. nordinii被认为具有防治植物病原菌的潜力,而N. gamsii和N. bulbillosa甚至能寄生谷物孢囊线虫(Heterodera filipjevi)的卵。然而,对尼斯菌属的研究却面临着一个棘手难题:许多物种的完整生活史尚不明确,且形态差异极其细微,仅凭形态特征几乎无法准确区分不同物种。更令人困惑的是,尽管Index Fungorum中记录了128个尼斯菌名称,但根据Gams等人2019年的研究,该属仅包含约50个纯培养物种和约40个仅从标本已知的物种,且该属被证明是多系群。这种分类学上的不确定性严重制约了人们对尼斯菌属物种多样性、地理分布和生态功能的深入理解。
为了解决这些问题,来自贵阳人文科技学院的研究团队在山西省太原市的城市绿地土壤中进行了可培养真菌区系调查,并成功分离到6株尼斯菌属菌株。通过对这些菌株进行综合研究,他们在国际真菌学期刊《MycoKeys》上发表了研究成果,揭示了尼斯菌属的两个新物种。
研究人员主要运用了几项关键技术:首先,他们通过稀释平板法从山西太原迎泽公园和太原动物园的土壤样本中分离纯化真菌;其次,利用光学显微镜对菌株的显微形态特征进行观察和记录;最关键的是,他们提取了菌株的基因组DNA,并扩增了5个基因片段——核糖体内转录间隔区(ITS)、大核糖体亚基(LSU)、翻译延伸因子1-α(TEF1)、部分β-微管蛋白2(TUB)和部分γ-肌动蛋白(ACT)基因,进行多基因系统发育分析;最后,基于最大似然法和贝叶斯推断法构建系统发育树,确定新菌株的分类地位。
系统发育分析
基于ITS、LSU、TEF1、TUB和ACT五个基因片段联合数据集构建的系统发育树显示,本研究涉及的六个菌株清晰地形成了两个独立的高支持率分支。其中三个菌株(ZY 25.001-25.003)组成了一个100%支持率的亚支,代表新种Niesslia curvispora;另外三个菌株(ZY 25.004-25.006)组成了另一个100%支持率的亚支,代表新种N. shanxiensis。系统发育分析表明,N. curvispora与包含N. hepworthiae、N. libertiae、N. neoexosporioides、N. nieuwwulvenica、N. phragmiticola和N. pseudoexilis的支系有较近的亲缘关系,而N. shanxiensis则与N. artocarpi关系最近。尽管贝叶斯推断中这些聚类关系的支持率较低,但两种分析方法构建的系统发育树拓扑结构是一致的,证实了两个新种的独立分类地位。
新种描述
Niesslia curvispora 的命名源于其弯曲的孢子形态。该菌在PDA培养基上生长较慢,14天菌落直径24-27毫米,呈白色;在OA培养基上生长稍快,菌落平坦,灰色。其分生孢子梗呈单瓶霉状,基部适度厚壁,有时具螺旋状顶端,长度45-64微米。分生孢子无色透明,光滑薄壁,弯曲的 elongated-cylindrical 形状,大小6.5-11.5 × 1.5-2.5微米。形态上,N. curvispora与N. dimorphospora和N. rhizomorpharum都产生弯曲孢子,但与前者的区别在于更短的分生孢子梗和不同的孢子形状,与后者的区别在于孢子形状和大小差异。基因序列比对显示,N. curvispora与最近亲缘种N. hepworthiae在ITS区域有7.9%的差异,进一步支持其新种地位。
Niesslia shanxiensis 以发现地山西省命名。该菌在PDA上菌落粉末状,有黑色轮纹,直径15-17毫米;在OA上生长较快,菌落毡状,直径34-35毫米。其分生孢子梗基部厚壁,总长36-49微米。分生孢子圆柱形,两端圆润,大小2.5-5 × 1-2微米。最特别的是,该菌产生丰富的褐色厚垣孢子,呈葡萄簇状,近球形至球形,大小11-16微米。形态上,N. shanxiensis与N. aeruginosa和N. loricata都能产生厚垣孢子,但与前者相比具有更短的分生孢子梗和更大的厚垣孢子,与后者的区别在于孢子形状和厚垣孢子大小。系统发育上,虽然N. shanxiensis与N. artocarpi亲缘关系最近,但两者在分生孢子形态、大小以及厚垣孢子的存在与否上有明显区别,基因序列差异也支持其作为独立物种(ITS区域差异达11.5%)。
本研究通过综合形态学与多基因系统发育分析,成功描述了尼斯菌属的两个新种,为理解该属的物种多样性提供了重要资料。研究结果强调,在尼斯菌属这类形态特征细微的真菌分类中,DNA条形码和系统发育分析是不可或缺的工具。值得注意的是,尽管Gams等人2019年对大量尼斯菌株进行了多基因测序,但未进行系统发育分析或核苷酸序列差异比较,而本研究则填补了这一方法学上的空白。
研究还指出,尼斯菌属的分类学研究仍面临挑战:许多物种的完整生活史未知,实验室条件下难以产生有性态,且该属已被证实为多系群。这些问题的解决有待于更广泛的物种采样和更全面的分子数据积累。未来研究应当扩大采样范围,纳入更多尼斯菌属物种的数据,从而进一步厘清该属内物种的恰当分类地位。
这项研究不仅丰富了中国的真菌多样性记录,也为尼斯菌属的分类学研究和生态功能探索奠定了坚实基础。随着更多新物种的发现和描述,科学家将能更深入地理解这类微小真菌在生态系统中的重要作用,以及它们在生物防治和生物活性物质生产方面的潜在应用价值。
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