对共域分布的Beauveria bassiana分离株进行的基因组分析和交配试验表明,该物种存在一个由多种隐秘物种组成的复杂群落

《Mycologia》:Genomic analyses and mating tests among sympatric isolates of Beauveria bassiana provide evidence for a diverse cryptic species complex

【字体: 时间:2025年11月19日 来源:Mycologia 2.6

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  本研究对澳大利亚昆士兰分离的14株巴西尔氏菌进行了重组和基因流动分析,结合基因组测序和交配型实验,发现这些菌株分为四个遗传组,组间存在高FST值表明无基因流动,组内B3和B4存在重组证据(如低关联指数和SplitsTree网状结构),但不同组间无法形成性结构,支持隐秘物种假说。

  在本研究中,科学家们对澳大利亚昆士兰地区土壤中采集的14株*Beauveria bassiana* s.l.(广义的*Beauveria bassiana*)进行了基因组测序与组装,并在它们的交配类型基因座(mating type locus)上进行了基因分型。通过对这些基因组数据的分析,研究者们构建了核基因组和线粒体基因组的系统发育树,并进一步评估了这些菌株之间的重组现象。研究的主要目的是探究这些菌株是否在自然环境中存在基因流动,并判断是否存在隐秘的物种(cryptic species)。

研究结果显示,昆士兰的这14株*Beauveria bassiana*形成了一个与其他国家菌株明显不同的基因簇,并进一步细分为四个遗传群体。这些群体之间表现出较高的两两FST值,表明它们之间缺乏基因交流。在四个遗传群体中,仅有一个群体同时含有MAT1-1和MAT1-2两种交配类型,而其余三个群体则仅含有一种交配类型。为了进一步验证这些菌株之间是否存在性或准性重组,研究者进行了交叉实验,并利用菌丝体相容性(vegetative compatibility)和性结构(如合成菌丝体synnemata和假性子囊壳perithecia-like structures)作为判断标准。结果显示,在同一遗传群体中,具有相反交配类型的菌株能够发生菌丝融合,并形成synnemata和perithecia-like结构,但并未形成完整的性结构(如子囊asci或子囊孢子ascospores)。相反,不同遗传群体的菌株之间则无法进行菌丝融合,表明它们之间缺乏性或准性重组的可能性。

为了进一步验证是否存在重组现象,研究者还分析了这些菌株的连锁不平衡(linkage disequilibrium)。结果显示,其中两个遗传群体(B3和B4)具有较低的关联指数(index of association),表明这些群体内部可能存在重组。然而,这四个遗传群体之间没有重组的证据。这些结果支持了*Beauveria bassiana*是一个包含多个隐秘物种的复杂群体。

研究者还对核基因组和线粒体基因组的系统发育树进行了比较,发现它们在某些群体中表现出一致的结构,而在其他群体(如中国来源的G1和G2)中则存在不一致。这种核-线粒体基因组的不一致可能源于准性重组或历史上的杂交事件。尽管存在这种不一致,研究者认为昆士兰的四个遗传群体更可能代表四个隐秘物种,而非同一物种内的基因型变异。

此外,研究还发现,不同培养基对菌丝体相容性和性繁殖的诱导具有显著影响。例如,在SDAY培养基上,具有相反交配类型的昆士兰菌株能够形成synnemata和perithecia-like结构,而在OMA培养基上则没有观察到类似现象。这表明特定的环境条件可能对性繁殖的发生具有关键作用。然而,尽管在某些实验条件下观察到了部分性结构的形成,研究者并未发现完整的性繁殖过程,这可能意味着在实验室条件下性繁殖难以被诱导,或者需要特定的环境刺激。

研究者还指出,*Beauveria bassiana* s.l.的多样性可能不仅仅是基因型的差异,而是由于其作为隐秘物种的结构。这些隐秘物种可能在生态功能、宿主适应性以及抗药性等方面存在显著差异,这可能对它们作为生物防治剂的使用具有重要影响。因此,明确这些隐秘物种的分类和特性对于优化其在农业中的应用具有重要意义。

研究的发现还表明,尽管*Beauveria bassiana*具有性繁殖的潜力,但在自然环境中,其繁殖方式可能以准性为主。准性繁殖允许两个遗传上相容的菌株融合,并通过染色体丢失、重组等过程产生新的基因型。这种机制可能有助于在缺乏明显性结构的情况下维持基因多样性。然而,研究者也强调,需要进一步的实验来明确不同培养基和环境条件对性繁殖的诱导作用,以及隐秘物种之间是否存在潜在的基因交流。

总体而言,本研究为理解*Beauveria bassiana*的遗传多样性及其繁殖机制提供了新的视角。研究结果不仅支持了这一物种作为隐秘物种的复杂性,还为未来在生物防治领域中寻找更具宿主特异性或更高效的菌株提供了理论依据。此外,研究结果也强调了在进行基因组分析和繁殖研究时,需要考虑环境条件对实验结果的影响,以及不同基因组数据(如核基因组和线粒体基因组)之间的潜在不一致。这些发现对于推动*Beauveria bassiana*的分类学研究和应用开发具有重要意义。
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