文章推薦 |Mycology:中科院微生物研究所揭示植物病原銹菌主要特征的演化時序,借助早期分化特征

中國科學(xué)院微生物研究所揭示植物病原銹菌主要特征的演化時序,借助早期分化特征更新分類系統(tǒng)并建立3個新科


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https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21501203.2022.2089262

銹菌是真菌界擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、柄銹菌綱(Pucciniomycetes)、柄銹菌目(Pucciniales)真菌的統(tǒng)稱,全球報道8000余種,引起上千種重要農(nóng)林植物病害,產(chǎn)生黃色或鐵銹狀的病斑,對全球糧食與生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅,很多物種被列入各國重點檢疫對象。銹菌為專性寄生菌,并具有多達(dá)5種形態(tài)和功能不同的孢子階段,生活史極為復(fù)雜。大部分物種需要2種不同的寄主來完成生活史,其寄主和轉(zhuǎn)主間往往沒有規(guī)律性的關(guān)聯(lián)。由于銹菌無法離體培養(yǎng),使得其分類與系統(tǒng)演化的研究開展極為緩慢,在全球范圍內(nèi)的科、屬及物種的劃分存在巨大的爭議。
中國科學(xué)院微生物研究所蔡磊研究團(tuán)隊此前對柄銹菌目開展了代表性物種的形態(tài)比較和分子系統(tǒng)發(fā)育研究,明確了生活史各階段的產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)是相比孢子形態(tài)更早期分化的特征,并提出以早期分化特征(即銹孢子堆、夏孢子堆、性子器和冬孢子堆)為科級分類標(biāo)準(zhǔn)的新觀點,推翻了以往以孢子形態(tài)(如冬孢子形態(tài))為科級劃分依據(jù)的觀點(Zhao et al. Persoonia, 2020; Fungal Diversity, 2021)。近期,為進(jìn)一步驗證該分類觀點的合理性,團(tuán)隊成員以柄銹菌目內(nèi)柵銹菌亞目(Melampsorineae)內(nèi)相關(guān)科屬為研究對象,系統(tǒng)比較和分析了該亞目16屬160個包含模式物種的代表性物種的形態(tài)及分子序列數(shù)據(jù),進(jìn)一步確認(rèn)了性子器、銹孢子堆、夏孢子堆、冬孢子堆和擔(dān)子等是早期分化的特征,應(yīng)采用為科級水平的分類依據(jù);而性孢子、銹孢子、夏孢子、冬孢子及擔(dān)孢子等孢子特征是晚期分化的形態(tài)特征,應(yīng)采用為屬、種水平的分類界定。在全面評估柵銹菌亞目的基礎(chǔ)上,借助早期分化特征對該亞目內(nèi)科、屬分類系統(tǒng)做了大幅更新和修訂,建立Hyalopsoraceae, Nothopucciniastraceae 及Thekopsoraceae 三個新科,并恢復(fù)了金銹菌科(Chrysomyxaceae)及柱銹菌科(Cronartiaceae)的分類地位。該研究結(jié)果解決了這一類群科屬分類的爭議,為柵銹菌亞目建立起自然穩(wěn)定的分類系統(tǒng),為一系列重要病原銹菌尤其是檢疫性物種的快速檢疫和檢測奠定了基礎(chǔ)。

圖1 柵銹菌亞目真菌生活史各孢子階段重要特征的演化時序:性子器、銹孢子堆、夏孢子堆、冬孢子堆和擔(dān)子的特征是早期分化的特征,采用為科級水平的分類依據(jù);而性孢子、銹孢子、夏孢子、冬孢子及擔(dān)孢子的特征是晚期分化的形態(tài)特征,采用為屬、種水平的分類界定,據(jù)此對柵銹菌亞目內(nèi)科、屬分類系統(tǒng)做了大幅更新。

圖2 柵銹菌亞目系統(tǒng)發(fā)育骨架樹與主要形態(tài)特征的關(guān)聯(lián)
Tips
該研究成果在期刊Mycology: An International Journal on Fungal Biology上以“Applying early divergent characters in higher rank taxonomy of Melampsorineae (Basidiomycota, Pucciniales)”為題在線發(fā)表。微生物研究所真菌學(xué)國家重點實驗室趙鵬副研究員為第一作者,蔡磊研究員為通訊作者。研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略生物資源計劃、國家自然科學(xué)基金等的項目經(jīng)費(fèi)支持。
Please cite this article as
Peng Zhao, Yan Li, Yuanjie Li, Fang Liu, Junmin Liang, Xin Zhou, & Lei Cai. Applying early divergent characters in higher rank taxonomy of Melampsorineae (Basidiomycota, Pucciniales). Mycology, 2022, DOI: 10.1080/21501203.2022.2089262
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