辽宁振兴虫草新种(Ophiocordyceps zhenxingensis sp. nov.)自然环境下有性与无性阶段的微生物组特征及生态功能解析

本研究首次报道了辽宁地区Hymenoptera幼虫病原真菌新种Ophiocordyceps zhenxingensis（振兴虫草），通过多基因系统发育（ITS/LSU/tef-1α/rpb1）和形态学分析确立其分类地位，并利用高通量测序揭示其有性（性孢子阶段）与无性（分生孢子阶段）繁殖期菌核与宿主表面复合体的微生物群落差异。研究发现Proteobacteria、Actinobacteriota和Basidiomycota为优势菌群，无性阶段微生物互作网络更复杂且代谢通路更活跃，为虫草发育阶段划分及菌-虫-微生物互作机制研究提供新证据。

　　

新种鉴定与系统发育分析

在辽宁西丰县振兴镇采集的80株无性阶段和50株有性阶段标本中，发现其寄生于膜翅目（Hymenoptera）幼虫头部，通过组织分离法获得GZUIFR ZX03（有性）和ZX04（无性）菌株。形态学观察显示：子座单生或多生圆柱状（3-6 cm），不育部淡棕色；子囊壳半埋生圆锥形（290-350×210-250 μm）；子囊圆柱状具顶帽（201.6-238.2×7.7-8.2 μm）；分生孢子梗分A（基部膨大）、B（管状）两型，分生孢子梭形（8.9-11.6×4.9-6.2 μm）。基于ITS-nrLSU-tef-1α-rpb1多基因联合分析（3732 bp）表明，该菌与Hirsutella gigantea（O. elongata无性型）和O. xifengensis聚于H. citriformis亚支（BI-PP/ML-BS=1/100），但宿主类型（膜翅目vs鳞翅目）和分生孢子形态差异支持其为新物种。

微生物群落特征

16S/ITS测序显示：

1. 细菌组成：Proteobacteria（宿主表面复合体36.48%/菌核48.54%）、Actinobacteriota和Bacteroidota为共有优势门。宿主表面复合体中Bradyrhizobium相对丰度较高（AHSC 4.59%/SHSC 4.19%），可能参与氮代谢；菌核中Sphingomonas更丰富（AS 7.64%）。

2. 真菌组成：宿主表面复合体以Basidiomycota为主（Tomentella 26.81%、Sebacina 29.57%），含大量菌根真菌；菌核中Ascomycota占优（AS 68.00%）。Venn图显示无性阶段真菌OTUs更多（AHSC 215 vs SHSC 185）。

网络结构与功能差异

1. 互作网络：无性阶段微生物节点更多（AHSC 217节点/1051边）、正相关性更强（94.39% vs 有性阶段66.87%），平均连接度达9.69%。

2. 代谢通路：KEGG分析显示无性阶段能量代谢（如碳水化合物代谢）、膜转运通路活跃；有性阶段次级代谢（如萜类合成）和DNA修复通路更显著。

生物学意义

1. 发育调控：无性阶段的高微生物多样性与复杂互作网络可能支撑菌丝扩展和营养获取；有性阶段增强的次级代谢或促进子实体色素合成。

2. 生态功能：宿主表面复合体中的菌根真菌（如Russula）可能通过拮抗病原菌促进虫草形成，而Bradyrhizobium的固氮作用可能影响宿主-真菌营养交换。该研究为虫草发育阶段划分及菌群功能研究提供了新视角。