基于多基因系统发育的欧洲与北美丝盖伞属Petiginosae组物种多样性厘清

《Mycological Progress》：Disentangling the species diversity of Inocybe sect. Petiginosae (Inocybaceae) in Europe and North America

　　

一项基于ITS、LSU和RPB2 rDNA序列数据对欧洲和北美丝盖伞属（Inocybe）Petiginosae组物种的多基因系统发育评估得以开展，旨在实现系统性修订。在北方寒带至北极-高山生态系统中采集的标本显示出出乎意料的高遗传多样性，并揭示了多个新物种。共计22个支系被鉴定为分布于欧洲和北美的独立物种。其中，7个支系代表已有描述的物种，即I. duploparvula、I. egenula、I. glareophila、I. jacobi、I. nigrodisca、I. petiginosa和I. subexilis。其余15个支系被描述为新种，即I. abscondita、I. algida、I. baeocarpa、I. boreonematoloma、I. dryadophila、I. ignota、I. inconspicua、I. melleicolor、I. parilis、I. patellaris、I. paulula、I. peregenula、I. perjacobi、I. pseudotsugae和I. tepidula。此外，还恢复了两个包含来自北极-高山地带环境ITS数据的受支持支系，表明还有更多未描述的物种有待鉴定。为I. petiginosa指定了后选模式并选择了附加模式。研究人员提出将Inocybe rufoalba和I. fulvella视为I. petiginosa的同物异名，并将I. nematoloma视为I. subexilis的同物异名。先前被鉴定为I. nematoloma、源自北方寒带湿润针叶林的标本在此被描述为I. boreonematoloma。研究人员确认I. subexilis和I. nigrodisca均存在于欧洲。除了对新种的描述外，还对已有描述的物种提供了修订后的描述。基于形态学、生态学、寄主偏好和地理分布，提供了一个分种检索表。

一、研究背景与科学问题

丝盖伞属（Inocybe）是伞菌纲中一个种类繁多且分类困难的类群。其下的Petiginosae组由Heim于1931年建立，特征为小型子实体（菌盖直径通常小于25毫米）、具白色易消失的外菌膜、细长且顶部呈红紫色的菌柄、无气味、小型且具结节的孢子以及具结晶囊状体。该组的模式种为Inocybe petiginosa。

长期以来，欧洲和北美对该组物种的认识存在显著不足。在欧洲，多数常见真菌文献和专著中仅收录了I. petiginosa一种，这很可能是因为其他物种较为罕见且未被频繁采集。然而，此前的研究已零星描述了其他物种，如法国的I. jacobi、瑞士高山带的I. egenula、法国湿润针叶林的I. nematoloma，以及北美的I. nigrodisca和I. subexilis。但这些物种间的界限模糊，尤其是I. petiginosa与北美物种之间的混淆问题长期存在。例如，北美的研究者曾报告难以确认I. nigrodisca和I. subexilis的物种身份，并指出它们与I. petiginosa的混淆。尽管后续有专著（如Ludwig 2017年的《Pilzkompendium》和《Funga Nordica》）处理了该组内更多的物种（分别涉及4种和7种），但其中一些物种的分类归属仍存疑，例如《Funga Nordica》中包含的I. ambigua、I. castanea和I. argenteolutea可能应归入其他组。

此外，丝盖伞科（Inocybaceae）真菌已知与多种乔木和灌木形成外生菌根（ectomycorrhiza, ECM）。它们在森林生态系统中与栎属（Quercus）、桦木属（Betula）、柳属（Salix）、山毛榉属（Fagus）、松属（Pinus）和云杉属（Picea）等共生，在北极-高山生态系统中则与矮桦（Betula nana）、仙女木属（Dryas）、拳参属（Bistorta）、柳属和嵩草属（Kobresia）等共生。因此，准确界定该组的物种对于理解这些生态系统的真菌多样性和共生关系至关重要。

综上所述，Petiginosae组在欧洲和北美的物种多样性被严重低估，许多标本的鉴定存在错误，急需一次基于整合方法（结合形态学、生态学和分子序列数据）的系统性修订来厘清该组的物种组成。

二、研究内容与结论

本研究旨在利用整合方法（整合形态学、生态学和分子序列数据），对欧洲和北美分布的Petiginosae组物种进行系统性厘清和分类学修订。通过对大量标本（包括模式标本）的多基因系统发育分析，研究人员取得了以下主要发现和结论：

1. 1.
   该组包含了出乎意料的高遗传多样性，共鉴定出22个分布于欧洲和北美的独立物种支系。
2. 2.
   在这22个物种中，7个为已有描述的物种，其余15个为新种。
3. 3.
   为模式种I. petiginosa指定了后选模式（lectotype）和附加模式（epitype）。
4. 4.
   提出了多项同物异名处理：Inocybe rufoalba和I. fulvella被处理为I. petiginosa的同物异名；I. nematoloma被处理为I. subexilis的同物异名。
5. 5.
   确认了I. subexilis和I. nigrodisca这两个原描述于北美的物种也分布于欧洲。
6. 6.
   研究发现，除了上述22个物种外，还存在至少两个仅包含环境ITS序列数据的受支持支系，暗示该组仍有更多未描述的物种。
7. 7.
   研究提供了所有22个物种的详细形态学描述（包括对已有物种的修订描述），并编制了一个基于形态学、生态学、寄主偏好和地理分布的分种检索表。

三、关键技术方法

研究人员采用了综合性的技术方法。首先，通过常规野外采集技术获取标本，并存放于不同标本馆。微观形态学检查在3%氢氧化钾（KOH）和1%刚果红溶液中进行，使用配备相差镜头的蔡司显微镜，并通过软件进行数字测量。从干燥标本馆标本中提取DNA，使用特定引物扩增核糖体内部转录间隔区（nrITS）、核糖体大亚基（nrLSU）和RNA聚合酶II第二大亚基（RPB2）三个基因片段。对于旧模式标本，在洁净实验室中使用全新试剂盒和引物进行DNA提取和PCR扩增。测序由商业服务提供商完成。系统发育分析方面，分别使用最大简约法（Maximum Parsimony, MP）在PAUP*软件中和最大似然法（Maximum Likelihood, ML）在IQ-TREE软件中对拼接后的数据集进行分析，并通过自举检验评估分支支持度。

四、研究结果详解

1. 系统发育分析

基于122条序列、3357个字符（排除歧义区域后剩余3263个字符）的数据集进行分析。MP分析得到1100棵同等最简约树，自举分析在Petiginosae组内恢复了26个受支持的末端支系。ML树的拓扑结构和分支支持值与MP树高度一致。在这些支系中，22个被鉴定为分布于欧洲和北美的独立物种，其中包括7个已知种和15个新种。另外两个支系包含来自北极-高山地带的环境ITS数据。

2. 分类学处理——Inocybe petiginosa

这是该组的模式种。研究人员为其指定了后选模式和附加模式。通过研究模式标本和原始文献，将I. rufoalba和I. fulvella处理为其同物异名。该种的主要特征是菌盖纤维绒状，赭褐色常带红色调，与山毛榉属和栎属树木共生，广泛分布于欧洲。

3. 分类学处理——Inocybe nigrodisca

该种原描述于北美，本研究首次通过分子数据证实其也存在于欧洲。其主要特征包括菌盖中心深棕色至黑褐色，菌柄颜色与I. petiginosa相似但子实体更小，生于针叶林湿地，囊状体顶端晶体冠下方有明显的颗粒状微晶体。

4. 分类学处理——Inocybe duploparvula

该种原描述自德国柏林的一个公园。本研究表明其在欧洲更常见，主要与欧洲赤松（Pinus sylvestris）和桦木属植物在酸性沙砾土壤上共生，是一个分布较广的物种，常被误定为I. jacobi。

5. 分类学处理——Inocybe tepidula（新种）

该新种在宏观和微观形态上与I. petiginosa相似，但具有平均更长的孢子和更短更宽的菌柄囊状体，囊状体壁在KOH溶液中黄色较浅，且局限于地中海生态系统，与圣栎（Quercus ilex）等树种共生。

6. 分类学处理——Inocybe peregenula（新种）

该新种与I. egenula相似，但具有平均更大的孢子、更密集的菌褶以及纤维绒状的菌盖表面。它主要分布在北极-高山地带的钙质土壤上，与柳属和仙女木属植物共生。

7. 分类学处理——Inocybe inconspicua（新种）

该新种与I. peregenula相似，但孢子略小、菌柄更长、菌褶密度较低，且生态位不同，生长在北方寒带湿润富饶的云杉混交林中。

五、讨论与结论

本研究通过多基因系统发育分析，成功厘清了欧洲和北美丝盖伞属Petiginosae组的物种多样性，将其从传统认知的少数几种扩展至22个独立物种。这一结果表明，该组的物种多样性被严重低估，尤其是在北极-高山和北方寒带生态系统中，隐藏着大量的隐存种和新种。

研究强调了整合分类学方法（结合形态学、生态学和分子数据）在解决复杂真菌类群分类问题中的重要性。单纯的形态学观察往往难以区分这些形态相似的近缘种，而生态学特征（如寄主偏好和栖息地类型）和分子数据则为物种界定提供了关键证据。例如，I. petiginosa与山毛榉属和栎属专性共生，而I. nigrodisca则偏好针叶林湿地，这种生态位的差异是区分它们的重要依据。

本研究的意义不仅在于增加了对真菌多样性的认识，还为未来的生态学研究、生物地理学分析和保护生物学工作奠定了坚实的分类学基础。提供的分种检索表和修订描述将使真菌学家能够更准确地鉴定该组物种。同时，研究中发现的尚未命名的环境序列支系，预示着该组仍有进一步探索的空间，特别是在北极-高山地区。