纯白小菇（Mycenaceae）首例线粒体基因组揭示伞菌目进化新见解

《Mitochondrial DNA Part B》：Complete mitochondrial genome of Mycena pura (Mycenaceae, Agaricales)

本研究首次报道了伞菌科真菌纯白小菇（Mycena pura）的完整线粒体基因组（mitogenome），填补了该重要腐生真菌类群基因组资源的空白。该107,684 bp环状基因组包含14个保守蛋白编码基因（PCGs）、25个tRNAs、2个rRNAs及11个非保守开放阅读框（ORFs），其中7个基因携带18个内含子。系统发育分析证实其伞菌科分类地位，为真菌进化研究提供了关键分子基础。

　　

引言

伞菌属（Mycena）作为分类学最多样化且生态重要的腐生真菌类群，目前全球已记录1,382个物种。该属真菌以其小型子实体为特征，广泛分布于针叶林凋落物、阔叶木本残体等腐烂植物基质中，在碳循环和腐殖质分解中发挥关键作用。部分物种不仅具备促进药用天麻种子萌发的生物营养能力，还可产生抗生素化合物或呈现生物发光特性。分子系统学研究表明，伞菌属已从传统Tricholomataceae家族重新分类至伞菌科（Mycenaceae），其中纯白小菇（Mycena pura）因广泛分布性和胃肠炎中毒特性备受关注。线粒体基因组因其结构紧凑和进化保守性，成为研究真菌系统发育的重要工具，但伞菌科线粒体基因组数据长期缺失。

材料与方法

研究样本采自山西关帝山（37°43′39″ N, 111°30′29″ E），凭证标本保存于山西大学植物标本馆（编号SX19-4）。通过形态特征（紫红色菌盖、具水浸状条纹、白色具横脉菌褶）结合核基因（ITS、rpb2、tef1α）系统发育分析完成物种鉴定。采用CTAB法提取DNA后，通过Illumina NovaSeq 6000平台进行测序，并联合GetOrganelle和NOVOPlasty软件进行线粒体基因组组装。使用MFannot进行初始注释后经人工校正，最终通过OGDRAW生成环状图谱。

为明确分类地位，研究选取伞菌目17科9亚目33个物种及2个牛肝菌目外群，基于14个保守线粒体蛋白编码基因（atp6,8,9；cob；cox1-3；nad1-6,4L）的氨基酸序列进行系统发育分析。通过MUSCLE进行多序列比对，TrimAl修剪后拼接为4,116位点超矩阵。采用PartitionFinder确定最佳分区模型后，分别使用IQ-TREE（最大似然法）和MrBayes（贝叶斯推断）构建系统发育树。

结果

成功组装出107,684 bp环状线粒体基因组（GC含量27.83%，测序深度363.55×），包含14个保守PCGs、25个tRNAs、2个rRNAs和11个ncORFs。基因分布呈现明显链偏向性，仅atp8、trnR_1及7个ncORFs位于反向链。在cob、cox1、cox2、nad1、nad4L、nad5和rnl等7个基因中共检测到18个内含子，其中17个内含子携带GIY-YIG或LAGLIDADG归巢内切酶编码ORF，仅nad4L内含子无ORF。

系统发育分析显示，纯白小菇与裂褶菌（Schizophyllum commune）形成高支持度分支（BS=83%，PP=1.00），证实其伞菌科分类地位。尽管伞菌目大部分亚目呈现单系群结构，但光柄菇亚目（Pluteineae）的鹅膏科（Amanitaceae）和光柄菇科（Pluteaceae）未形成单系群，提示该亚目分类需进一步修订。

讨论与结论

本研究报道的伞菌科首例线粒体基因组显著大于多数伞菌目物种，其大规模内含子插入是基因组扩张的重要驱动因素。线粒体蛋白系统发育有力支持伞菌属归属于伞菌科及伞菌亚目（Mycenineae），解决了传统分类学争议。目前伞菌目11个亚目中仍有Phyllotopsidineae和Sarcomyxineae两个亚目无线粒体基因组数据，未来需加强这些关键类群的基因组资源建设，以完善伞菌目进化框架。该基因组为真菌比较基因组学和进化生物学研究提供了重要基础数据。