《Journal of Fungi》：Insights into the Species Diversity and Features of Fungi in the Fusarium heterosporum Species Complex
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在本研究中，研究人员详细分析了从被麦角菌属（Claviceps spp.）侵染的禾本科（Poaceae）植物中分离的4株镰刀菌（Fusarium）菌株以及1株从丝路蓟（Cirsium arvense）茎部分离的菌株，这些菌株采集自俄罗斯两个相距遥远的地区。通过
在本研究中，研究人员详细分析了从被麦角菌属（Claviceps spp.）侵染的禾本科（Poaceae）植物中分离的4株镰刀菌（Fusarium）菌株以及1株从丝路蓟（Cirsium arvense）茎部分离的菌株，这些菌株采集自俄罗斯两个相距遥远的地区。通过翻译延伸因子1-α（translation elongation factor 1-α, tef）和RNA聚合酶第二大亚基（RNA polymerase second largest subunit, rpb2）基因片段的系统发育分析，研究人员对这些真菌进行了准确鉴定。其中4株属于Fusarium heterosporum物种，而一株菌株MFG 13060与历史参考菌株BBA 62226在F. heterosporum物种复合体（F. heterosporum species complex, FHSC）内形成了一个独特分支。研究展示了FHSC内真菌无性型（anamorph）结构的形态特征。所有分析的F. heterosporum菌株均为异宗配合（heterothallic），需要配偶进行交配。在杂交实验中获得了F. heterosporum的可育子囊壳（perithecia），并详细描述了有性型（teleomorph）结构。通过高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS/MS）筛选19种镰刀菌典型产生的霉菌毒素，发现这些菌株只能在灭菌稻米基质上产生串珠镰刀菌素（moniliformin, MON）。有必要重新评估FHSC真菌的物种多样性、分布和重要性，以阐明F. heterosporum、麦角菌属真菌和禾本科植物之间不明确的关系。
**论文解读：Fusarium heterosporum物种复合体的物种多样性与特征研究**
**研究背景、问题与意义**
Fusarium heterosporum物种复合体（FHSC）包含F. heterosporum、F. graminum以及新近描述的F. qiannanense。这些物种的分类学地位长期存在争议，尤其在形态特征与近缘种的区分上缺乏明确界限。此外，关于其生殖方式的数据相互矛盾，有报道认为其为同宗配合或异宗配合，但未得到充分验证。生态学研究显示，该复合体真菌主要侵染禾本科（Poaceae）植物，并与麦角菌属（Claviceps spp.）存在密切关联——F. heterosporum常从麦角菌的菌核中分离，但两者之间的互作关系尚不明确。由于传统形态鉴定方法难以准确区分物种，且毒素产生能力报道不一，亟需借助现代分子系统学手段重新评估FHSC的物种多样性、分布及生态功能。本研究旨在对分离自俄罗斯不同地区、被麦角菌侵染的禾本科植物上的镰刀菌菌株进行精准鉴定和特征描述，以厘清FHSC内的物种界限、生殖特性及产毒潜力，为理解该复合体与寄主植物及麦角菌的生态关系提供基础。
**主要技术方法**
研究人员从俄罗斯西北部和南部两个相隔遥远的地区采集标本，从被麦角菌（Claviceps spp.）侵染的禾本科植物（黑麦草属Lolium sp.、狗牙根Cynodon dactylon、冰草属Elytrigia sp.、早熟禾属Poa sp.）上分离出4株镰刀菌，并从丝路蓟（Cirsium arvense）茎部分离出1株菌株（MFG 13060）。采用CTAB法提取基因组DNA，对翻译延伸因子1-α（tef）和RNA聚合酶第二大亚基（rpb2）基因片段进行PCR扩增和测序，结合贝叶斯和最大似然法进行多基因系统发育分析。形态学研究在PDA、SNA和CLA培养基上进行，测量菌落生长速率、分生孢子及厚垣孢子等特征。通过MAT1-1和MAT1-2特异引物进行交配型PCR鉴定，并在以胡萝卜琼脂加草木樨（Melilotus albus）茎的培养基（CMA）上开展杂交实验以诱导有性阶段。温度生长实验设置5–35°C梯度。产毒能力分析采用高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS/MS）检测灭菌稻米基质中的19种镰刀菌常见毒素。
**研究结果**
**3.1 分子系统发育**
基于tef和rpb2基因的多位点系统发育分析表明，4株菌株与14株参考F. heterosporum菌株以高支持率（ML/BP 100/1.0）聚类——其中1株与模式菌株CBS 391.68位于同一亚支，另3株构成姐妹亚支。菌株MFG 13060与参考菌株BBA 62226形成明确分支（ML/BP 100/1.0），证实其为FHSC内一个独立的系统发育谱系。
**3.2 形态学描述**
F. heterosporum菌株：菌落絮状至毡状，白色至黄白色，生长速率6.1–6.5 mm/天。气生菌丝上产生侧生单瓶梗，分生孢子多变（卵形、梭形或新月形），1–3个分隔，大小差异显著。分生孢子座形成大量3–7分隔的镰刀形大分生孢子，顶细胞尖，基细胞具足突。厚垣孢子生于菌丝中，链生或单生，黄色至浅赭色，壁光滑或粗糙，通常单细胞，偶见双细胞。
Fusarium sp. MFG 13060：菌落毡状，白色至奶油色，生长速率4.7 mm/天。气生菌丝中几乎无典型小分生孢子，但分生孢子座丰富，呈亮橙色。大分生孢子多具3–4分隔，顶细胞细长，基细胞具足突或具缺刻。未见厚垣孢子。
**3.3 交配型与杂交**
PCR鉴定显示：F. heterosporum菌株MFG 58943携带MAT1-2型，另3株（MFG 58273、MFG 58278、MFG 58281）携带MAT1-1型；Fusarium sp. MFG 13060为MAT1-2型。将F. heterosporum的MAT1-2菌株与MAT1-1菌株共培养于CMA培养基上，2周后在草木樨茎上及附近观察到大量成熟子囊壳。子囊壳卵形至近球形，深紫色至蓝黑色，平均大小137.6×125.9 μm。子囊棒状，内含8个轻微弯曲的孢子（平均123.8×17.5 μm）。子囊孢子具3个主要分隔，椭圆形至纺锤形，在隔膜处缢缩，平均22.0×5.6 μm，偶见1、2或5个分隔。MFG 13060与F. heterosporum菌株未发生交配。
**3.4 温度对生长的影响**
在5°C时，除MFG 58278外，F. heterosporum菌株均能生长（0.1–0.2 mm/天）；10–30°C范围内，F. heterosporum生长速率是MFG 13060的1.4–2.7倍。最适温度均为25°C，F. heterosporum菌落直径73–78 mm，MFG 13060为56 mm。30°C时菌株间出现差异，MFG 58943生长减慢（7.8 mm/天），其余F. heterosporum菌株为10.5–11.6 mm/天。35°C时MFG 58273和MFG 13060停止生长，其他菌株仍缓慢生长（0.5–2.3 mm/天）。
**3.5 毒素产生能力**
所有5株菌株在灭菌稻米基质上培养后，仅产生串珠镰刀菌素（moniliformin, MON）。F. heterosporum菌株的MON浓度范围为301.2–9688.9 μg/kg（平均4785.5 μg/kg），而Fusarium sp. MFG 13060仅产生15.1 μg/kg。其余18种毒素（包括T-2毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮等）均未检出。
**讨论与结论**
讨论部分指出，基于tef和rpb2的系统发育分析巩固了FHSC内的物种界定，并揭示了菌株MFG 13060与BBA 62226构成一个潜在的新分类单元。形态学比较显示，F. heterosporum在气生菌丝中产生大量形态各异的分生孢子，而MFG 13060则更多依赖分生孢子座产生大分生孢子；厚垣孢子在F. heterosporum中存在但在MFG 13060中缺失，且厚垣孢子的形态变异较大。杂交实验明确证明F. heterosporum为异宗配合，且不同地理来源的菌株携带不同的MAT等位基因（西北部为MAT1-2，南部为MAT1-1）。有性阶段产生的子囊孢子比文献报道的更大，可能因水中快速膨胀所致。温度实验表明这些菌株适应10–30°C范围，但最适生长温度一致为25°C。毒素分析仅发现MON产生，这与部分前人研究结果一致（但另有研究报道其他毒素），作者强调次生代谢产物受菌株、底物和环境因素影响，建议利用分子鉴定技术重新评估FHSC内的产毒谱。
研究结论翻译如下：本研究试图阐明F. heterosporum分类群的物种界限，包括系统发育、形态学分析、生态特征和毒素生产数据。从俄罗斯两个不同地区有麦角病迹象的禾本科植物分离的4株菌株被鉴定为F. heterosporum。一个在Fusarium heterosporum物种复合体内遗传上相近的Fusarium sp.从丝路蓟（Cirsium arvense）分离。确认了F. heterosporum的异宗配合和有性生殖能力。当所有菌株在灭菌稻米上培养时，研究人员仅从19种分析的镰刀菌毒素中检测到串珠镰刀菌素（moniliformin）的产生。考虑到现代鉴定技术，需要进一步研究以阐明FHSC代表的物种多样性和地理分布，并澄清Fusarium与Claviceps真菌之间不明确的关系。该论文发表在《Journal of Fungi》。
