首页 > 分享 > 实属罕见？共生光合生物特性可比地衣共生菌特性更好地预测地衣表型吗？

实属罕见？共生光合生物特性可比地衣共生菌特性更好地预测地衣表型吗？

花匠小妙招
2025-10-26 15:15

关注我们，为您推送更多最新资讯。

文章导读

除了极少数例外，地衣菌体的形状和外观是由共生的地衣共生菌伴侣决定的，因此，地衣共生菌的鉴定通常可被用于地衣识别。然而，人们反复证明，表型数据往往与地衣共生菌基因进化不一致。本文介绍了红果地衣的三个种群，其中两个种群在形态、化学、生态和分布范围上明显不同。来自布拉格查理大学的 Jana Steinová 博士及其团队根据在欧洲采集的 64 个C. bellidiflora、C. polydactyla 和 C. umbricola 的标本，通过特异性分子标记，解释了地衣光体的特异性和物种分化，并将其研究成果发表在 Journal of Fungi 期刊上。

研究过程与结果

本研究在欧洲不同生物地理化学条件的地区采集了 64 个 C. bellidiflora、C. polydactyla 和 C. umbricola 标本进行分析 (图1)。作者选择了 5 种分子标记 (ITS rDNA、RPB2、EF-1α、mtSSU 和 cox1) 用来标记地衣共生菌，提取 DNA 进行 PCR 测序，比对序列并进行系统发育树分析、变异分解分析。最终的数据集包括 241 个序列，其中 205 个是新产生的 (51 个 ITS rDNA 序列、30 个 cox1 序列、EF-1α 的 29 个序列、mtSSU 的 27 个序列、RPB2 的 32 个序列、共生光合生物 ITS rDNA 的 33 个序列和肌动蛋白I型基因的 3 个序列)，另有 15 个从之前的数据集检索获得，21 个从 GenBank 下载获得。

图1. 本研究数据集标本所在的地理位置。

单体型网络分析表明，这三个物种的遗传变异水平非常低。支原体基因的单体型网络结构分析表明均与基于表型测定的地衣物种无关。贝叶斯分析得出的系统发育树拓扑结构与先前发表的 Asterochloris 系统发育树一致 (图2)。与 Cladonia 物种相关的共生光合生物被归类为 9 个 Asterochloris 谱系，其中 5 个是被发表确认过的物种，3 个属于未描述的物种，以及 1 个 (J2) 位于 A.magna 附近独立分支上的物种。此外，使用遗传距离、气候和底物作为解释变量的变异分区分析解释了地衣共生菌遗传距离中 79% 的变异性 (图3)。

图2. 基于 ITS rDNA 和肌动蛋白I位点组合数据集的 Asterochloris 共生光合生物的系统发育树贝叶斯分析。在相应的分支中报告对 ML (中间) 和 MP (右) 分析的贝叶斯后验概率值 (左) 和自举支持 (PP 仅显示 >0.95 的值，自举仅显示 >70）。点的颜色表示共生光合生物的起源物种，即蓝色=Cladonia bellidiflora，橙色=C.polydactyla，黄色=C. umbricola。与任何一种被研究的 Cladonia 物种相关的 Asterochloris 谱系用粗体表示。比例尺显示了每个位点的估计替代数。

图3. 本研究数据集标本所在的地理位置。

本文将这三个物种划分为：C. bellidiflora、C. polydactyla 和 C. umbricola，将该分类群统称为 C. polydactyla/C. umbricola。研究结果表明，在形态、繁殖、生化条件和地理分布方面，不同的地衣无法通过使用的五种地衣共生菌生物分子标记中的任何一种来区分 (其中两种被提议作为条形码标记，三种以前已成功用于物种划界研究)，但其相关的共生光合生物不同。本文研究结果突出了地衣共生中少数已知案例之一，共生光合生物的特性比地衣共生菌生物的特性更能解释地衣菌体的表型。

无论 C. bellidiflora 和 C. polydactyla/C. umbricola 是代表一个物种，还是两个分支或近期分支的物种，不同 Cladonia 表型与两个分化的共生光合生物库的相关性显而易见。地衣化地衣共生菌与一种或另一种共生光合生物库的特定关联可能是驱动地衣共生菌物种形成的力量之一，并可能与生态位分化密切相关。这与 C. bellidiflora 和 C. polydactyla/C. umbricola 生长的不同栖息地吻合，表明共生光合生物与底物是解释地衣共生菌遗传距离最相关因素的事实。与以往研究不同，本研究发现有性繁殖的物种比固化的物种对共生光合生物更有特异性。作者研究发现，产生性粒细胞的能力确实以某种方式与共生光合生物多样性和特异性有关，但这种关系未必是直接的。

研究总结

本研究使用五种地衣共生菌分子标记，但未能分离出三种红果地衣复合物 (C. bellidiflora、C. polydactyla 和 C. umbricola)。作者在所有研究的分子标记中检测到相当低水平的地衣共生菌生物序列遗传分化，发现与地衣共生菌生物数据相比，共生光合生物与区分鳞状芽胞杆菌和多指状体/本布里科菌的表型特征更一致。这些结果可以解释为地衣光形态的一个不寻常案例，即相同的地衣共生菌生物体根据相关的共生光合生物会形成不同形态，或者作为表型分化先于分子标记分离的最近物种形成的例子。在第二种情况下，作者假设可能是不同共生光合生物的关联触发形成地衣共生菌物种，这可能与生态位分化有关。有趣的是，与共生物种相比，共生类群落对其共生伙伴的特异性水平较低。