多基因系统发育、形态学研究及致病性分析揭示了两种新的球孢菌属（卵菌门）物种，它们分布于伊朗西北部的淡水生境中

《Frontiers in Microbiology》：Multigene phylogeny, morphology, and pathogenicity uncover two novel Globisporangium species (Oomycota) from freshwater habitats in northwestern Iran

本研究在伊朗东阿塞拜疆省河流和灌溉渠分离出四个Globisporangium菌株，通过多基因（ITS、cox1、cox2）系统发育分析和形态学特征鉴定为新种G. parvizense和G. sarabense，并证实其 cucumber致病性。

　　在伊朗西北部地区，尤其是东阿扎尔拜占庭（East Azarbaijan）的淡水生态系统中，科学家们发现了一种名为 *Globisporangium* 的水生真菌。通过对河流和灌溉渠道中的样本进行多基因系统发育分析以及形态学特征的研究，研究人员成功地识别出四个 *Globisporangium* 分离株，并从中描述了两个新物种：*Globisporangium parvizense* sp. nov. 和 *G. sarabense* sp. nov.。这些新物种不仅在形态上具有独特性，而且表现出对黄瓜幼苗的高度致病性，特别是在根部和茎部引起腐烂。这项研究为 *Globisporangium* 在伊朗淡水环境中的多样性提供了新的视角，同时为该属的分类学和系统发育关系提供了重要的补充信息。

*Pythium* 作为水霉门（Oomycota）中一个具有广泛生态影响的属，长期以来被研究者关注。该属包含超过200个物种，广泛分布于陆地和水生生态系统中，并且在农业、自然生态系统以及动物健康方面具有重要意义。例如，*Pythium* 可以引起多种植物病害，包括幼苗猝倒、根部和茎部腐烂等，对农作物产量造成严重影响。此外，某些 *Pythium* 种类还能够感染人类和犬类，引发一种名为“水霉病”（pythiosis）的严重疾病，影响皮肤和血管组织。因此，对 *Pythium* 属的分类学研究不仅有助于理解其生态功能，还对农业管理和公共卫生具有重要价值。

近年来，随着分子技术的发展，*Pythium* 属的分类体系经历了重大变革。早期的分类主要基于核糖体DNA（rDNA）的ITS区域和28S rDNA的D1-D3域，将该属划分为11个类群（A–K）。随后，多基因系统发育分析进一步细化了这一分类，将原类群合并为10个组，并将其中一个组（K类群）重新归类为新属 *Phytopythium*。这一分类的更新反映了水霉类真菌在系统发育上的复杂性，也说明了传统形态学分类方法在某些情况下可能不足以准确界定物种边界。因此，现代研究越来越多地采用多基因数据结合形态学特征，以提高分类的准确性。

伊朗作为重要的农业生产国，长期以来在 *Peronosporomycetes* 中研究植物病原菌，但对 *Saprolegniomycetes* 等其他水霉类群的生态和分类研究相对较少。因此，本研究旨在填补这一空白，通过多基因系统发育分析和形态学观察，探讨伊朗东阿扎尔拜占庭地区农业灌溉系统中 *Globisporangium* 的多样性。研究结果表明，该属在该地区的淡水环境中具有显著的分布，且其成员在形态和基因组上表现出一定的多样性。这不仅扩展了我们对水霉类真菌多样性的认识，也为伊朗农业生态系统中的病原体防控提供了新的思路。

为了确保研究的科学性和严谨性，研究人员采取了多种方法对 *Globisporangium* 分离株进行分析。首先，样本采集工作在东阿扎尔拜占庭的河流和灌溉渠道中进行，采集了草本植物 *Cynodon dactylon* 的根部组织以及水面上的藻类样本。在实验室中，这些样本经过表面灭菌处理后，在NARF培养基上进行培养，以分离出可能的 *Globisporangium* 分离株。随后，通过hyphal tip method方法在WA培养基上进行纯化，以确保分离出的菌株为单一菌种。纯化后的菌株被保存在CMA培养基中，并在10°C下储存，以便后续研究使用。

在形态学分析方面，研究人员观察了这些菌株在不同培养基上的生长模式，并记录了其生殖结构和孢子的特征。为了获得更准确的形态数据，实验还使用了经过灭菌的亚麻籽和黑麦草碎片，模拟了自然环境中的条件。通过显微镜拍摄，研究人员能够详细记录这些菌株的形态特征，包括孢子囊、卵囊、雄器和卵孢子等结构。这些数据被整理成表格，以比较新发现的物种与其他已知 *Globisporangium* 种类之间的差异。此外，研究人员还测试了菌株在不同温度下的生长情况，以确定其最适生长温度和生长速率，这有助于理解其生态适应性。

在系统发育分析方面，研究人员提取了菌株的基因组DNA，并通过PCR技术扩增了三个关键的基因区域：ITS-rDNA区域、线粒体 *cox1* 基因和 *cox2* 基因。这些基因序列随后被上传至GenBank，并与已知的 *Globisporangium* 物种进行比对，以确定其分类地位。研究人员使用了多种分析方法，包括最小进化（Minimum Evolution）、最大似然（Maximum Likelihood）和贝叶斯推断（Bayesian Inference），以构建系统发育树并评估不同基因区域对分类的贡献。分析结果表明，新发现的两个物种在系统发育树上形成了两个独立的分支，且具有较高的支持率，进一步验证了它们的分类地位。

除了分类学研究，本研究还评估了这两个新物种对黄瓜幼苗的致病性。研究人员选择黄瓜作为测试植物，因为它是一种常见的水霉类病原体宿主。通过将菌株接种到黄瓜种子上，并在温室中进行培养，观察到了明显的病害症状，包括冠部和根部腐烂，以及幼苗的死亡。这些症状的出现表明，这两个新物种在农业环境中可能具有重要的病原学意义。此外，研究人员还通过显微镜检查了感染植物组织，确认了孢子和卵孢子的存在，并通过Koch氏法则进一步验证了其致病性。

研究结果不仅揭示了伊朗东阿扎尔拜占庭地区 *Globisporangium* 的多样性，还突显了水霉类真菌在农业生态系统中的潜在危害。由于这些真菌能够通过水传播，它们可能在灌溉系统中长期存在，并在适宜条件下对农作物造成感染。因此，对这类病原体的监测和防控措施显得尤为重要。特别是伊朗作为黄瓜的重要生产国，其农业区域普遍靠近河流和其他水体，这使得水霉类病原体更容易传播并影响作物健康。因此，加强水体和土壤中病原菌的监测，对于保障农业生产安全具有现实意义。

此外，本研究还强调了多基因系统发育分析在分类学研究中的重要性。虽然ITS序列在许多研究中被广泛用作DNA条形码，但在某些情况下，其分辨率可能不足以区分某些物种。例如，对于 *G. parvizense*，ITS序列仅显示出少量的差异，而 *cox2* 序列则提供了更高的分辨率。相比之下，*G. sarabense* 在ITS序列上表现出更大的差异，表明该基因区域在区分某些 *Globisporangium* 物种方面更具优势。这些发现说明，不同基因区域对物种鉴定的贡献可能不同，因此在分类研究中，采用多基因分析方法可以提高分类的准确性和可靠性。

本研究还提出了两个新物种的命名和描述，它们分别以研究人员的父名和采样地点命名，体现了对科学工作者及其研究区域的尊重。对于 *G. parvizense*，其特征包括较窄的菌丝、球形的孢子囊、以及每个卵囊中形成两个卵孢子。而 *G. sarabense* 则表现出不同的孢子囊形态，包括柠檬形和球形，且其每个卵囊中仅形成一个卵孢子。这些形态特征的差异为区分新物种提供了重要的依据，也说明了该属内部的多样性。

从生态角度来看，这些新发现的 *Globisporangium* 物种可能在水生环境中扮演重要角色，同时它们也可能对农业生态系统产生影响。由于黄瓜在生长过程中经常接触灌溉水，这为水生病原体进入陆地环境提供了可能的途径。因此，研究这些病原体的传播机制和生态适应性，对于制定有效的防控措施具有重要意义。此外，这些病原体在自然环境中的存在可能对农业可持续性构成挑战，特别是在灌溉系统中，它们可能通过水流扩散，影响多个作物品种。

总的来说，本研究不仅扩展了对伊朗水生生态系统中 *Globisporangium* 多样性的认识，还强调了多基因系统发育分析和形态学研究在分类学中的重要性。通过结合分子数据和形态特征，研究人员能够准确描述这两个新物种，并验证其致病性。这些发现为农业病害的防控提供了新的方向，也提醒人们关注水生真菌对陆地农业的潜在影响。未来的研究应进一步探索这些病原体的生态适应性、传播途径以及在不同环境条件下的致病能力，以更好地理解和管理它们在农业生态系统中的角色。