朱學泰, 杜 璠, 冶曉燕, 范佳馨, 蔣長生
( 1. 西北師范大學 生命科學學院, 蘭州 730070; 2. 臨夏回族自治州農(nóng)業(yè)科學院, 甘肅 臨夏 731100; 3. 連城國家級自然保護區(qū)管理局, 甘肅 永登 730333 )
膠瘤菌屬(新擬)(Carcinomyces)由Oberwinkler和Bandoni于1982年建立,最初置于異擔子菌綱(Heterobasidiomycetes)、膠瘤菌科(新擬)(Carcinomycetaceae)中,所屬目當時未確定(Oberwinkler & Bandoni, 1982)。該屬真菌通常寄生于某些擔子菌子實體或植物上(Fungsin et al., 2002;Crous et al., 2019),常導致宿主的局部組織腫瘤狀生長,形成透明至半透明膠質狀菌癭結構,新鮮時呈無色至淡黃色;其菌絲末端可同時形成分生孢子梗和擔子。
孔生膠瘤菌(新擬)(Carcinomycespolyporina)發(fā)表于1970年,最初被置于銀耳屬(Tremella)中(Reid, 1970);1982年,Oberwinkler和Bandoni因其具菌癭狀的子實體,將其并入了膠瘤菌屬(Oberwinkler & Bandoni, 1982);但是1986 年Ginns將膠瘤菌屬的模式種Carcinomyceseffibulatus并入了鏈孢耳屬(Syzygospora)中(Ginns, 1986),自此研究者就膠瘤菌屬是否成立產(chǎn)生了爭議,孔生膠瘤菌的歸屬問題也懸而未決。
近年來,銀耳綱的分子系統(tǒng)發(fā)育分析研究結果顯示,Carcinomyceseffibulatus(Ginns & Sunhede, 1978)、Carcinomycesarundinariae(Fungsin et al., 2002)和孔生膠瘤菌,應隸屬于擔子菌門(Basidiomycota)、銀耳綱(Tremellomycetes)、銀耳目(Tremellales)、膠瘤菌科、膠瘤菌屬,與鏈孢耳屬親緣關系較遠(Liu et al., 2015;Crous et al., 2019)。Crous 等(2019)依據(jù)分子系統(tǒng)學和形態(tài)學的證據(jù),發(fā)表了物種Carcinomycesnordestinensis,所構建的系統(tǒng)發(fā)育樹也支持膠瘤菌屬成立,隸屬于銀耳目、膠瘤菌科。
膠瘤菌屬真菌此前在我國未見有報道。本研究對采集自我國的1號該屬真菌標本進行了形態(tài)解剖學與分子系統(tǒng)學研究。
所研究標本于2019年8月1日采自甘肅省蘭州市永登縣,連城國家級自然保護區(qū)內(nèi)棚子溝,針闊混交林中,地理位置為102°44′55.257″ E、36°37′42.288″ N,海拔1 941 m,主要植被為青海云杉(Piceacrassifolia)、青杄(P.wilsonii)、紅樺(Betulaalbosinensis)等。標本采集號為ye629,標本館保藏號為HKAS 115765。
使用Panasonic lux 10相機拍攝生態(tài)照片;用解剖鏡(Motic SMZ-171)觀察干標本的顏色、形狀等;制作徒手切片,使用5%的KOH溶液制作水封片,在光學顯微鏡(ZEISS AX10)下觀察顯微結構,用Canon 70D相機拍攝顯微照片。分別選取20個成熟的分生孢子和擔孢子進行測量,長、寬以(a) b~c (d)表示,a和d分別表示測量的最小值與最大值,b、c表示90%的置信區(qū)間;孢子長寬比用Q表示,Qm= Q的均值 ± 標準差(Wu et al., 2016)。
用CTAB法提取標本的總DNA,對ITS(internal transcribed spacer內(nèi)轉錄間隔區(qū)片段)進行擴增,引物為ITS5/ITS4(ITS5:5′-GGAA GGTA AAAG TCAA GG -3′,ITS4:5′- TCCT CCGC TTAT TGAT ATGC -3′)(White et al., 1990)。PCR產(chǎn)物由北京奧科鼎盛生物科技有限責任公司測序,所得的基因序列用BioEdit進行手動校對調(diào)整(Hall, 1999),在NCBI中進行BLAST比對,最終將準確的序列信息提交至GenBank庫中。
參考Liu 等(2015)的研究結果,從GenBank數(shù)據(jù)庫中選取相關的ITS序列,加上本研究獲得的序列構建矩陣。使用RAxML 8.1.24軟件基于最大似然法ML(maximum likelihood)構建系統(tǒng)發(fā)育樹,堿基替代模型為GTRGAMMAI,其余參數(shù)設置均為默認值(Stamatakis, 2014);使用MEGA 7.0.26軟件基于鄰接法NJ(neighbor joining)進行系統(tǒng)發(fā)育分析;Bootstrap均重復1 000次以獲得統(tǒng)計學支持。
所選序列的物種名稱、來源地及GenBank登錄號見表1。
表 1 構建系統(tǒng)發(fā)育樹的ITS序列信息Table 1 Informations of ITS sequences used to construct phylogenetic tree
基于ITS 序列,采用最大似然法和鄰接法構建系統(tǒng)發(fā)育樹,二者的拓撲結構基本一致,僅支持率略有差異,最大似然法構建的系統(tǒng)發(fā)育樹見圖1,ML和NJ的支持率BP(Bootstrap percentages)分別用BP1和BP2表示。結果顯示,本研究的序列與來自西班牙的孔生膠瘤菌標本AM20序列聚在一起,獲得很高支持率(BP1=100, BP2=100),且與包括模式種Carcinomyceseffibulatus在內(nèi)的膠瘤菌屬物種以高支持率(BP1=99, BP2=98)聚為一支。
分支上從左到右分別為最大似然法(ML)和鄰接法(NJ)經(jīng)1 000次重復后的Bootstrap支持率。The Bootstrap percentages (BP) of maximum likelihood (ML) and neighbor joining (NJ) analyses from 1 000 replicates are shown respectively from left to right on the major branches resolved.圖 1 基于ITS序列采用最大似然法構建的分子系統(tǒng)發(fā)育樹Fig. 1 Molecular phylogenetic tree based on an ITS dataset using maximum likelihood
基于標本HKAS 115765進行的形態(tài)特征研究,結果如下。
寄生于多孔菌的子實層上(圖2),形成半透明至透明的膠質狀菌癭,新鮮時稍具乳白色,干燥后變薄膜狀,呈土褐色至黑褐色。分生孢子梗與分生孢子常見;分生孢子梗短棒狀;分生孢子長橢圓至紡錘形,光滑,薄壁,無色,(3.5) 4.4~5.4 (8.0) × (1.5) 2.5~3.0 (4.5) μm,Qm= 1.80 ± 0.12。擔子近球形,9.8~12.8 × 8.8~11.0 μm,具縱向分隔;小梗2個或4個,長可達8 μm;擔孢子球形至近球形,無色,(4.8) 5.0~5.5 (6.0) × (4.5) 4.6~4.8 (5.1) μm,Qm= 1.10 ± 0.01,可萌發(fā)后形成分生孢子(圖3)。有鎖狀聯(lián)合。
A. 宿主菌的背面觀; B. 宿主菌的腹面觀; C. 宿主菌子實層及生長于其上的膠質狀孔生膠瘤菌菌癭。a. 膠質狀的孔生膠瘤菌菌癭。標尺: A, B=5 mm,C=2 mm。A. Dorsal view of parasitifer; B. Ventral view of parasitifer; C. Hymenium of parasitifer and the gelatinous mycocecidium of C. polyporina on it. a. Gelatinous mycocecidium of C. polyporina. Bars: A, B=5 mm, C=2 mm.圖 2 孔生膠瘤菌及其宿主菌的宏觀形態(tài)Fig. 2 Fruitbody of Carcinomyces polyporina and its parasitifer
A. 孔生膠瘤菌的原擔子; B. 孔生膠瘤菌縱裂的成熟擔子; C. 孔生膠瘤菌的擔孢子萌發(fā); D. 孔生膠瘤菌的分生孢子梗; E. 孔生膠瘤菌的橢圓形分生孢子; F. 孔生膠瘤菌的近球形擔孢子; G. 宿主菌的臘腸形擔孢子。標尺=5 μm。A. Probasidium of C. polyporina; B. Basidium with longitudinally septation of C. polyporina; C. Basidiospore germination of C. polyporina; D. Conidiophore of C. polyporina; E. Elliptic conidia of C. polyporina; F. Subglobose basidiospore of C. polyporina; G. Botuliform basidiospore of parasitifer. Bars=5 μm.圖 3 孔生膠瘤菌和宿主菌的顯微結構Fig. 3 Microstructure of Carcinomyces polyporina and its parasitifer
綜合形態(tài)特征與分子系統(tǒng)學研究結果,確認該標本為孔生膠瘤菌:
Carcinomycespolyporina(D. A. Reid) A. M. Yurkov, 2015
=TremellapolyporinaD. A. Reid, Trans. Br. Mycol. 1970
分布:英國(Reid, 1970;Roberts, 2007)、北美(Setliff, 1982)、西班牙(Millanes et al., 2011)、波蘭(Karasiński & Wokowycki, 2015)、中國。
本研究基于分子系統(tǒng)學與形態(tài)學的研究結果證實采自甘肅連城國家級自然保護區(qū)的標本HKAS 115765為Carcinomycespolyporina,是我國新記錄屬、種。Carcinomyces源于希臘文Καξχο,意為“癌癥、腫瘤”,又因其膠質狀的子實體,故將其中文名擬為“膠瘤菌”;其種加詞“polyporina”表示該物種常寄生于多孔菌類真菌的子實層上,所以本文將該種的中文名擬定為“孔生膠瘤菌”。王耀等(2010)報道鏈孢耳菌(Syzygosporamycetophila)在中國的分布時,曾提及該物種所屬的科Carcinomycetaceae,但并未給出相應的中文名稱,本文根據(jù)詞語含義,將其中文名擬定為“膠瘤菌科”。
系統(tǒng)分類研究方面,膠瘤菌屬的模式種Carcinomyceseffibulatus曾被研究者置于鏈孢耳屬中(Ginns,1986),鏈孢耳屬目前隸屬于線黑粉菌目(Filobasidiales)、線黑粉菌科(Filobasidiaceae)(Millanes et al., 2011;Liu et al., 2015),Index Fungorum系統(tǒng)目前采信這一處理, 將膠瘤菌屬放置于線黑粉菌目、線黑粉菌科(http://www.indexfungorum.
org/Names/NamesRecord.asp?RecordID=823057)。但是,Liu 等(2015)構建的銀耳綱系統(tǒng)發(fā)育樹顯示,Carcinomyceseffibulatus、C.arundinariae和C.polyporina以高支持率單獨聚為一支,形成銀耳目中的1個單屬科——膠瘤菌科;鏈孢耳屬的模式種Syzygosporaalba則位于線黑粉菌目、線黑粉菌科的分支上,與膠瘤菌屬親緣關系較遠。
形態(tài)特征方面,膠瘤菌屬物種大多寄生于擔子菌的子實體上,在宿主上形成菌癭,擔子近球形或圓柱形,成熟后具有縱向或十字形分隔;線黑粉菌科物種多寄生在地衣上,擔子管狀或長棒狀,無隔。目前,分子系統(tǒng)學和形態(tài)解剖學的證據(jù)均顯示,膠瘤菌屬應隸屬于銀耳目、膠瘤菌科,而非線黑粉菌目、線黑粉菌科,Index Fungorum系統(tǒng)中膠瘤菌屬的系統(tǒng)發(fā)育位置相關信息需要進行訂正。
膠瘤菌屬目前確認的物種僅4種:Carcinomyceseffibulatus(模式種)(Ginns & Sunhede, 1978)、C.arundinariae(Fungsin et al., 2002)、C.nordestinensis(Crous et al., 2019)和孔生膠瘤菌(C.polyporina)(Reid, 1970)。作為寄生型的真菌,這些物種的寄生方式復雜而獨特,如C.effibulatus目前僅發(fā)現(xiàn)寄生在櫟金錢菌(Collybiadryophila)的子實體上(Ginns, 1986);Carcinomycesnordestinensis被發(fā)現(xiàn)寄生于紅心鳳梨(Bromeliaantiacantha)的葉片上,同時是紫花風鈴木(Handroanthusimpetiginosus)的內(nèi)生菌(Crous et al., 2019);孔生膠瘤菌的已知宿主有奶油波斯特孔菌(Tyromyceslacteus)和波狀薄孔菌(Antrodiasinuosa)(Reid, 1970;Roberts, 2007)。本研究標本的宿主總DNA未能獲得,僅根據(jù)子實體擦傷變藍、擔孢子臘腸形等形態(tài)特征,推測是波斯特孔菌或其近緣類群,準確的鑒定還有待更多標本的獲得和研究。
孔生膠瘤菌此前在歐洲、美國均有報道(Reid, 1970;Setliff, 1982;Roberts, 2007;Millanes et al., 2011),此次在我國的發(fā)現(xiàn),是該物種在東亞地區(qū)的首次報道。隨著真菌多樣性研究的廣度和深度不斷拓展,孔生膠瘤菌和膠瘤菌屬其他物種必然會在更多的地方被發(fā)現(xiàn),其分布規(guī)律和生態(tài)特征也會更加明晰。