中国来源的刺长孢霉属(Elongisporangium)一种及球孢霉属(Globisporangium)两种(霜霉目Peronosporales，卵菌门Oomycota)的形态学与系统发育分析

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Morphological and phylogenetic analyses of an Elongisporangium species and two Globisporangium species (Peronosporales, Oomycota) from China

　　

引言：中国广义腐霉属(Pythium sensu lato, s.l.)的物种多样性及地理分布尚待进一步补充和完善。本研究报道了原隶属于广义腐霉属的三种卵菌——刺长孢霉属(Elongisporangium)的Elongisporangium senticosum及球孢霉属(Globisporangium)的Globisporangium monoclinum和G. oryzicola为中国新记录种。 方法：基于形态学观察及核糖体DNA内转录间隔区(internal transcribed spacer region of the ribosomal RNA gene, ITS)与线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I gene, Cox1)序列构建的系统发育树，对这三种中国新记录种进行了图文描述。 结果：E. senticosum发现于海南省和广东省，其特征为具明显顶乳头突的卵形至椭圆形孢子囊、具尖刺装饰的藏卵器、多为同丝雄器及非满器藏卵孢子；G. monoclinum采自新疆维吾尔自治区，以具菌丝膨大、无游动孢子囊、光滑藏卵器、多为同丝雄器及近圆形/棍棒状/拳状雄器细胞为特征；G. oryzicola发现于江苏省，其特征为罕见菌丝膨大、无游动孢子囊、同丝或异丝有时下位雄器及薄壁藏卵孢子(0.8–1.1 μm)。 讨论：本研究为中国卵菌的分布研究提供了有价值的见解。

该研究发表于《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》。

一、研究背景与目的

广义腐霉属(Pythium sensu lato, Pythium s.l.)是卵菌门(Oomycota)中一类生活方式多样（腐生、寄生或兼性寄生）、广泛分布于水陆生境的重要微生物类群，包含许多重要的植物病原菌，可引致猝倒病、根腐病、茎腐病等，也可作为生防菌或动物病原。随着分类学修订，广义腐霉属已被拆分为多个独立属，包括狭义腐霉属(Pythium sensu stricto)、球孢霉属(Globisporangium，具球形菌丝膨大或孢子囊，含原Pythium clade E–G、I、J类群)、刺长孢霉属(Elongisporangium，具棍棒状或延长形孢子囊，含原Pythium clade H类群)、Phytopythium属及Pilasporangium属等。尽管全球已描述超过170种广义腐霉属物种，中国有记录约77种，但中国卵菌种属的多样性及地理分布仍有待补充。为此，研究人员在中国多地采集土壤样品开展卵菌分离鉴定，旨在发现中国新记录种并明确其形态与分子系统发育特征，以完善中国卵菌多样性本底资料。

二、主要关键技术方法

研究人员从海南、广东、新疆及江苏等地采集土壤样本，经选择性V8汁琼脂(V8 juice agar, V8A)培养基分离纯化获得卵菌菌株。对纯化菌株进行光学显微形态观测（孢子囊、藏卵器、雄器、藏卵孢子等），并在马铃薯胡萝卜琼脂(potato carrot agar, PCA)上测定生长温度范围与日生长速率。提取基因组DNA后，采用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)分别扩增核糖体DNA内转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS)及线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(cytochrome c oxidase subunit I, Cox1)基因并测序。选取GenBank中相关参考序列，使用ClustalX比对、BioEdit手动校正，以最大简约法(maximum parsimony, MP)及贝叶斯推断(Bayesian Inference, BI)构建ITS+Cox1联合数据集的系统发育树，并以Saprolegnia parasitica为外群评估分支支持率。

三、研究结果

3.1 分子系统发育(Molecular phylogeny)

研究人员对分离自土壤的6株待鉴菌株进行ITS及Cox1序列分析，并与58个分离物（代表52个分类单元）的ITS+Cox1联合数据集（长度1736 bp）进行最大简约法和贝叶斯推断系统发育分析。结果显示，所有中国分离株分别与Elongisporangium senticosum（菌株Chen 1002、1114）、Globisporangium monoclinum（菌株Chen 1725）、Globisporangium oryzicola（菌株Chen 509–511）的模式/参考序列聚为一支，且获得高简约法自举支持值(bootstrap proportion, BT≥99%)和高贝叶斯后验概率(Bayesian posterior probability, BPP=1.00)，证实这三组菌株分别为E. senticosum、G. monoclinum和G. oryzicola，系中国新记录。

3.2 分类学(Taxonomy)

Elongisporangium senticosum (Senda & Kageyama) H.D.T. Nguyen & C.F.J. Spies：菌落依培养基呈不同絮状/玫瑰花形；最适温25°C（最低4°C，最高35°C）；主菌丝宽可达6.0 μm，无菌丝膨大；孢子囊卵形至椭圆形，具明显顶乳头突，末端或间生，大小29.5–54.5×16.5–33.5(平均43.5×25.5) μm；同宗配合；藏卵器球形具尖锥状刺饰，直径23–32(平均26.5) μm；雄器多为同丝生(monoclinous antheridia)，偶异丝生(diclinous antheridia)，每藏卵器1–3个；藏卵孢子非满器(aplerotic oospore)，球形，直径19.5–26.5(平均23.5) μm，壁厚1.0–2.5 μm。凭证标本采自海南黎母山自然保护区(Dacrydium pectinatum下土壤)及广东云浮同乐大山自然保护区(Pinus massoniana下土壤)，保存于江苏农林职业技术学院(JAFLA)。

Globisporangium monoclinum (Abrinbana, Abdollahz. & Badali) H.D.T. Nguyen & C.F.J. Spies：菌落呈混合玫瑰花形/菊花形或絮放射形；最适温25°C（最低4°C，最高38°C）；主菌丝宽可达6.0 μm；具球至近球形有时丝状膨大的菌丝膨大(hyphal swellings)，直径14.6–26.4(平均22.9) μm；未见孢子囊及游动孢子；同宗配合；藏卵器光滑球形，直径18.8–25.8(平均21.5) μm，多位间生；雄器多为同丝生，有时下位(hypogynous)或异丝生，每藏卵器1–2个；藏卵孢子满器(plerotic)或非满器(aplerotic)，球形，直径15.3–22.6(平均18.7) μm，壁厚1–2 μm。凭证标本采自新疆和田皮山县沙漠土壤，保存于JAFLA。

Globisporangium oryzicola Uzuhashi & Tojo：菌落呈絮状；最适温28°C（最低5°C，最高35°C）；主菌丝宽可达7.0 μm；罕见球至近球形菌丝膨大，直径14.5–21.5(平均17.9) μm；未见孢子囊及游动孢子；同宗配合；藏卵器光滑或具突起，球形，直径16.5–23.5(平均20.4) μm；雄器同丝生或异丝生，有时下位，每藏卵器1–2个；藏卵孢子多为非满器，偶满器，球形，直径14.7–19.3(平均16.2) μm，壁薄(0.8–1.1 μm)。凭证标本采自江苏南京江宁区水稻(Oryza sativa)田土壤，保存于JAFLA。

四、讨论与结论总结

此前中国有77种广义腐霉属(Pythium s.l.)记录，本研究通过形态结合ITS和Cox1系统发育分析，首次报道Elongisporangium senticosum、Globisporangium monoclinum和G. oryzicola为中国新记录种。中国E. senticosum形态与原模式描述一致，区别于近缘种E. verrucosum在于藏卵器较大、藏卵孢子非满器及生长较慢。中国G. monoclinum形态与伊朗模式株基本一致，区别为有下位雄器(hypogynous antheridia)。中国G. oryzicola形态与日本模式株基本一致，区别于典型描述为有下位雄器及偶见满器藏卵孢子；其与近缘种G. sylvaticum（仅异丝生雄器、藏卵孢子壁较厚1–2 μm）和G. terrestris（藏卵孢子壁厚2–4 μm、生长慢9 mm/d）可明确区分。E. senticosum曾报道与蒙古栎等硬阔叶树根衰有关，G. oryzicola在日本报道为潜在水稻病原菌，G. monoclinum致病性尚不明。本研究扩展了中国卵菌属级、种级分布认知，为生物多样性保护及植物健康管理提供基础数据，未来将针对这三种新记录种在森林、荒漠及水稻产区开展寄主致病性评价以评估病害风险。