裂褶菌（Schizophyllum commune）局域种群揭示普通种群中隐藏的生态遗传分化过程

《Scientific Reports》：The local-scale populations reveal cryptic processes occurring in the general population of Schizophyllum commune fungus

本推荐聚焦裂褶菌局域种群遗传分化研究。为探究地形与环境因子影响，研究人员利用 SSR 标记分析其遗传结构，发现第聂伯河水流方向、河岸及海拔限制基因扩散，Sc-141 与 Sc-208 样本影响种群结构，为真菌扩散机制及保护提供新视角。

　　

裂褶菌（Schizophyllum commune）作为一种广泛分布的世界性木腐真菌，在生态系统中扮演着分解者的重要角色，其种群遗传多样性与环境互作机制一直是真菌生态学的研究热点。然而，以往针对局域尺度种群的研究较为有限，传统分子标记因灵敏度不足，难以揭示近缘种群间的微小遗传差异，导致对其基因流限制因素和微尺度空间结构认知模糊。例如，早期基于交配等位基因和等位酶的研究认为裂褶菌种群在大尺度上存在显著分化，但局域种群间的遗传异质性却被低估。因此，解析局域环境因子对裂褶菌遗传物质扩散的影响，成为理解其生态适应与进化过程的关键科学问题。

乌克兰国家科学院进化生态研究所的研究人员围绕这一科学问题展开深入研究。他们以基辅城市群内的裂褶菌局域种群为研究对象，通过高灵敏度的简单序列重复（SSR）标记，系统分析了不同地形特征（如河岸、海拔、河流流向）对种群遗传结构的影响。研究成果发表在《Scientific Reports》，为真菌局域种群分化机制提供了新的理论依据。

研究采用的关键技术方法包括：

1. 样本采集与培养：在基辅城市群内 8 个位点采集 78 份样本，涵盖第聂伯河左右岸、岛屿及不同海拔区域，通过液体葡萄糖 - 蛋白胨培养基进行纯培养。
2. 分子标记分析：利用 34 对 SSR 引物进行 PCR 扩增，通过聚丙烯酰胺凝胶电泳和银染技术检测等位基因变异，结合主成分分析（PCA）、 Mantel 检验等方法解析遗传距离与地理距离的相关性。
3. 生态因子关联分析：借助典范对应分析（CCA）探究地形因子（如河岸、海拔）与遗传结构的关联，通过网络分析（Network Graph）构建种群间的遗传关系网络。

研究结果

1. 局域种群遗传结构与地形因子的关联

通过主成分分析发现，第聂伯河水流方向是影响遗传物质扩散的关键因子。左岸低地（L_Ber）与右岸高原（如 Feofania）的种群在 PCA 空间中呈现明显分异，河流轴线与第一主成分高度重合（解释 52.7% 变异），表明水体流动显著限制基因自由扩散。典范对应分析进一步证实，河岸位置（左 / 右岸）和海拔差异是驱动遗传分化的主要环境压力（Axis 1, p=0.004），其中河岸因子的影响强于海拔。

2. 种群同质性与遗传核心样本的识别

Feofania（Feof）种群因地处狭窄峡谷，三面高坡形成天然地理屏障，成为遗传同质性最高的区域。该种群中 Sc-142 样本作为遗传变异中心（CGA），与其他样本保持高强度遗传连接。此外，Sc-141（Push-V 种群）和 Sc-208（L_Ber 种群）分别作为南北区域的遗传核心，其基因流方向呈现由北向南的趋势，与第聂伯河主干及支流流向一致。

3. 岛屿与河岸种群的遗传连通性

岛屿种群（i_Dolob、i_Venec）与河岸种群（Desen）的遗传相似性分析表明，下游岛屿种群（i_Venec）因直接与第聂伯河主河道接触，遗传异质性更高（边缘截断值 26%），而上游 Desen 种群与岛屿种群的相似性达 38%，显示水体传播是基因交流的主要途径。网络分析揭示，Sc-225（i_Venec）等样本的遗传谱系可追溯至上游种群，印证了河流作为 “基因传送带” 的作用。

4. 地理距离与遗传分化的量化关联

Mantel 检验显示，全局种群的地理距离与遗传变异呈中等正相关（R=0.2352, p=0.0001）。分阶段分析表明，当纳入岛屿种群后，相关系数略有下降（R=0.2238），暗示大型水体在促进远距离种群基因交流的同时，也可能通过地形隔离加剧局域分化。

研究结论与意义

本研究通过高灵敏度 SSR 标记，首次在微尺度上揭示了裂褶菌局域种群的遗传分化机制，证实地形因子（河流流向、河岸类型、海拔）通过限制基因流驱动种群结构形成。Feofania 等封闭地形成为遗传多样性的 “储存库”，而第聂伯河及其支流则主导了南北向的基因扩散。研究结果不仅修正了 “局域种群遗传同质化” 的传统认知，也为真菌分子生态学提供了新的研究范式 —— 即结合微卫星标记与生态因子分析，可有效解析短距离种群的隐秘分化过程。

此外，研究识别的 Sc-141 和 Sc-208 等关键遗传核心样本，为真菌传播路径追踪和保护策略制定提供了分子靶点。对于具有相似生活史的腐生真菌而言，本研究揭示的地形 - 遗传关联模型具有普适性，有助于预测气候变化下真菌群落的动态响应，为森林生态系统保护和农业病害防控提供理论支撑。

（全文约 2000 字）