墨西哥七种土壤青霉属和篮状菌属物种的首次记录及其生物技术潜力

《Taxonomy》：First Mexican Records of Seven Soil Penicillium and Talaromyces Species with Insights into Their Biotechnological Potential

　　

青霉属（*Penicillium*）和篮状菌属（*Talaromyces*）是丝状真菌中多样性最丰富的属之一，在土壤生态系统中发挥着重要的生态作用。尽管具有生态和生物技术相关性，但在墨西哥许多热带地区，这两个属的多样性记录仍不充分。本研究旨在利用整合分类学方法鉴定从墨西哥韦拉克鲁斯州（Veracruz）土壤中分离的青霉属和篮状菌属物种，并评估与其生物技术潜力相关的选定的功能性状。物种鉴定通过结合形态学和多基因系统发育分析的整合框架完成。功能表征包括漆酶（laccase）、锰过氧化物酶（manganese peroxidase, MnP）、木质素过氧化物酶（lignin peroxidase, LiP）、纤维素分解活性（cellulolytic activity）和磷酸盐溶解能力（phosphate-solubilizing capacity）的定性评估。共鉴定出7个物种，均为墨西哥首次报道：*Penicillium citreosulfuratum*、*P. citrinum*、*P. crustosum*、*P. mallochii*、*P. shanghaiense*、*Talaromyces albobiverticillius*和*T. aculeatus*。多个分离株表现出木质素分解、纤维素分解和磷酸盐溶解活性，表明它们在有机质分解、养分循环和可持续农业应用中的潜在作用。这些发现扩大了青霉属和篮状菌属在墨西哥的已知分布范围，有助于记录该国的真菌多样性，并证明了整合分类学在揭示热带土壤生态系统中此前未记录的真菌类群方面的价值。

**论文解读：墨西哥七种土壤青霉属和篮状菌属新记录及其生物技术潜力**

青霉属（*Penicillium*）和篮状菌属（*Talaromyces*）是丝状真菌中多样性极为丰富的类群，在土壤生态系统中承担着有机质分解、养分循环等重要生态功能。然而，墨西哥热带地区对这些属的多样性记录仍严重不足，许多历史记录仅依赖形态学特征，难以准确界定物种边界，尤其面对隐存种复合群时局限明显。此外，这两属真菌具有产生木质素分解酶、纤维素酶、溶解难溶性磷酸盐等生物技术相关性状的潜力，但相关功能在墨西哥土壤真菌中尚未得到充分评估。因此，研究人员开展了一项整合分类学与功能表征的研究，旨在鉴定墨西哥韦拉克鲁斯州土壤中的青霉属和篮状菌属物种，并初步揭示其生物技术价值。该研究成果发表于《Taxonomy》。

研究人员从2021年8月至2022年7月采集的韦拉克鲁斯州Jilotepec咖啡种植园土壤和Alamo Villa Hermosa烃污染土壤中分离获得15株真菌。主要技术方法包括：采用土壤颗粒过滤技术分离真菌；提取基因组DNA，通过PCR扩增内转录间隔区（ITS）、β-微管蛋白基因（benA）和钙调蛋白基因（cmdA）并测序；使用MAFFT进行序列比对，分别以最大似然法（ML）和贝叶斯推断（BI）构建ITS+benA+cmdA联合系统发育树；在四种培养基上观察宏观和微观形态特征；通过定性显色反应评估漆酶（laccase）、锰过氧化物酶（MnP）、木质素过氧化物酶（LiP）、纤维素酶活性及磷酸盐溶解能力。

**3.1 分子鉴定与系统发育分析**
通过对ITS、benA和cmdA序列进行BLASTn搜索和多基因联合系统发育分析，所有分离株均与其对应物种的外模式菌株或参考菌株聚在同一高支持度分支，从而在分子水平上确认了物种身份。每个物种的GenBank登录号及系统发育位置均得到明确记录。

**3.2 分类学**
基于形态学与分子证据的整合，共鉴定出7个物种，均为墨西哥首次记录：*Penicillium citreosulfuratum*、*P. citrinum*、*P. crustosum*、*P. mallochii*、*P. shanghaiense*、*Talaromyces aculeatus*和*T. albobiverticillius*。每个物种均提供了详细的形态描述、菌落生长速度、显微特征以及与近缘种的区分要点。例如，*P. citreosulfuratum*以黄色致密菌落和稀疏产孢为特征；*P. citrinum*具有由3–5个膨大顶囊的帚状枝；*P. crustosum*产大量蓝绿色孢子；*P. mallochii*为单轮生帚状枝；*P. shanghaiense*为双轮生至三轮生帚状枝；*T. aculeatus*具有粗糙的刺状分生孢子；*T. albobiverticillius*在YES和MEA培养基上产生红橙色扩散色素。

**3.3 功能表征**
通过定性酶学测定，多数菌株表现出锰过氧化物酶活性和磷酸盐溶解能力。其中，*P. citrinum*、*P. mallochii*和*T. albobiverticillius*对所有评估性状（木质素酶、纤维素酶、溶磷）均呈阳性，功能谱最广；*P. citreosulfuratum*和*P. shanghaiense*缺乏LiP和漆酶活性，但保留溶磷和纤维素酶能力；*T. aculeatus*除纤维素酶外均阳性；*P. crustosum*缺乏漆酶，但具有其他木质素酶和溶磷活性。这些结果表明，不同物种在有机质分解和养分 mobilization 方面存在功能分化。

**讨论总结**
讨论部分指出，墨西哥虽为生物多样性大国，但土壤微真菌的多样性记录仍远不完整。本研究的7个新记录种表明，韦拉克鲁斯州的热带土壤，尤其是咖啡种植园土壤，蕴藏着大量未被记录的真菌多样性。整合分类学（形态学+多基因系统发育）是准确界定青霉属和篮状菌属物种的关键手段，尤其对隐存种复合群而言。在分布与生态方面，*P. citrinum*和*P. crustosum*为全球广布种，生态适应性广泛；*P. citreosulfuratum*、*P. mallochii*和两种篮状菌属物种则表现出从热带到温带、从陆生到海洋环境的广泛生态关联；*P. shanghaiense*此前仅在中国上海报道，本研究为全球第二次记录，显著扩展了其地理分布。功能上，这些真菌的木质素分解、纤维素分解和溶磷能力暗示其在咖啡农业生态系统中的有机质分解和养分循环中具有潜在作用，并为可持续农业和生物技术应用提供了候选菌株。

**结论**
本研究记录了墨西哥7种青霉属和篮状菌属新记录种，增进了对热带土壤真菌多样性的认识，并扩展了这些类群的已知分布范围。形态学特征与基于ITS、benA和cmdA的多基因系统发育分析的整合，为物种鉴定提供了可靠依据，并证明了整合分类学在记录土壤真菌多样性中的价值。这些物种同时存在于咖啡种植园土壤和烃污染土壤中，凸显了青霉属和篮状菌属的生态适应能力，也强调了探索不同土壤环境以完善真菌名录的重要性。多个分离株表现出木质素分解、纤维素分解和磷酸盐溶解活性，暗示其在有机质分解、养分循环和土壤肥力维持中的潜在作用。其中，*Penicillium mallochii*、*P. citrinum*和*Talaromyces albobiverticillius*功能谱最广，是未来可持续农业和环境生物技术研究的重点候选菌株。总体而言，这些发现证实墨西哥热带土壤仍然是未充分记录真菌多样性的重要来源，也是具有潜在生态和生物技术价值的类群的宝贵资源库。