北美分布区外扩张的宽叶红门兰(Epipactis helleborine)种群中发现的高子囊菌多样性及新型真菌关联

《Mycologia》:High ascomycete diversity and novel fungal associations found in expanding Epipactis helleborine populations outside their native range

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月30日 来源:Mycologia 2.2

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  宽叶红门兰(Epipactis helleborine)为引入北美洲并持续扩张分布区的兰科物种。尽管已有大量研究探讨该兰科植物在原产地范围内的菌根特异性,发现其与子囊菌门(Ascomycota)尤其是Wilcoxina属具有广泛关联,但北美洲的相关研究仍较稀少

  
宽叶红门兰(Epipactis helleborine)为引入北美洲并持续扩张分布区的兰科物种。尽管已有大量研究探讨该兰科植物在原产地范围内的菌根特异性,发现其与子囊菌门(Ascomycota)尤其是Wilcoxina属具有广泛关联,但北美洲的相关研究仍较稀少。研究人员在加拿大温哥华岛混合生境中采集了该物种45份根状茎与36份土壤样本,评估了与其种群及相关土壤关联的真菌多样性,并与原产地研究结果进行比较。通过扩增核核糖体内部转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS2)并进行BLAST检索及系统发育重建,研究人员证实:随着宽叶红门兰在北美西部向北扩张,其种群持续与多样化子囊菌群(尤以Wilcoxina spp.为主)形成关联;同时检测到根状茎与Rhexocercosporidium属(含已知腐生菌与植物病原菌)的新型关联。结果表明,该兰科植物可配对广泛真菌伙伴,可能通过利用不同真菌类群间不同程度的系统发育生态位保守性实现,这对进一步地理扩张及引入新大陆具有广泛启示。
研究背景方面,兰科植物的种子缺乏胚乳与子叶,发育早期依赖共生菌根真菌提供营养,其后营养策略可由专性自养、部分菌异养至专性菌异养不等,因而菌根特异性呈连续谱。多数地生兰与担子菌门(Basidiomycota)Rhizoctonia类真菌关联,但宽叶红门兰在原产地欧洲及亚洲常与子囊菌(尤其Wilcoxina、Tuber、Ceratobasidium)共生,且北美东部种群以Tuber为主。该物种自19世纪末引入北美洲,已在温哥华岛建立并持续北扩,然而北美西部扩张前沿种群的真菌伙伴组成尚不明确,种子风媒远距传播后能否遇适真菌定植是扩张瓶颈。基于此,研究人员在代表温哥华岛扩张序列的三处区域(Qualicum、South Nanaimo、Victoria)开展调查,以检验外来种群是否维持与原产地类似的子囊菌主导格局并识别新关联。
主要技术方法上,研究人员于2024年6月在上述三区域各选3个种群,每种群随机挖取5株健康植株根状茎(共45份),并于每种群四向距10米、深5厘米处采土壤(共36份);DNA用Omega试剂盒提取,扩增ITS2区(引物fITS7/ITS4),Illumina NextSeq双端300 bp测序;原始读长经DADA2流程降噪得扩增子序列变体(amplicon sequence variants, ASVs),以UNITE数据库赋分类,按11000读长稀疏;α多样性用ART ANOVA、β多样性用PERMANOVA(Bray-Curtis与Jaccard)、核心菌群用core_members与指示种分析;高频ASV结合GenBank同源序列用MAFFT对齐、RAxML-NG建最大似然树(TIM2+G4 / TPM3+G4模型)。
研究结果部分,ITS测序与群落表征小节显示:测序成功66份中的62份,保留约6830万读长,得881 ASVs;土壤真菌丰富度、Shannon多样性均显著高于根状茎,Qualicum最高、Victoria最低;β多样性在样本类型与区域间均显著分化(PERMANOVA伪F=4.05, P<0.001),土壤群聚离散度更低而根状茎内多样更高。根状茎中子囊菌占约94%–97%,优势属为Exophiala、Ilyonectria、Rhexocercosporidium、Tuber、Wilcoxina;核心菌为ASV1/ASV2(Wilcoxina)与ASV192(Endoradiciella),指示种分析增补ASV4/ASV6(Rhexocercosporidium)为根状茎特异。系统发育分析小节指出:ASV1/ASV2嵌入北美松属分离Wilcoxina集群,与欧亚北美宽叶红门兰既往序列聚为两大支;ASV4/ASV6在UNITE定为Rhexocercosporidium(BLAST近Leptodontidium),树中分两弱支持支,分别邻未培养子囊菌与Leptodontidium spp.,属级判定以UNITE为准。
讨论部分总结:土壤真菌丰富度高于根状茎符合组织选择性定植预期,Qualicum(植物园)高多样或源于有机质与水肥输入,Nanaimo(扰动城乡)偏低;宽叶红门兰在温哥华岛延续原产地以Wilcoxina为主的子囊菌通用型(generalist)菌根,同时Tuber留存,证明其对系统发育邻近真菌的生态位保守性可利用;Rhexocercosporidium属含腐生/病原种,既往文献无宽叶红门兰关联记录,本次仅在根状茎出现且无表型病害,提示该兰可能借Helotiales内共享系统发育背景拓宽伙伴谱。结论部分译文如下:研究人员证实宽叶红门兰在北美西部北扩进程中持续与多样化子囊菌关联,温哥华岛种群以Wilcoxina为主(同原产地优势),并新检出与Rhexocercosporidium(含腐生与植物病原)的关联;这进一步支持该兰为真菌通用型,并假设其通过利用不同真菌类群间不同程度的系统发育生态位保守性快速适应新伙伴;该进化可塑性对后续地理扩张及跨洲引入具广泛意义,数据可提升空间与时间尺度下菌根特异性认知,并为气候变化下的分布模型与管理提供依据。全文发表于《Mycologia》。
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