微生物所真菌学国家重点实验室在酵母菌系统学研究方面取得重大进展

  • 韩梅 (中国科学院微生物研究所)
  • 创建于 2016-01-14
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主要以单细胞形式存在和繁殖的担子菌称为担子菌酵母,已发现700余种,其中包括隐球菌和毛孢子菌(丝孢酵母)等重要的人类条件致病菌。分子系统学研究发现,担子菌酵母并未形成一个独立的系统发育类群,而是与丝状担子菌一起分散在伞菌亚门(Agaricomycotina)、锈菌亚门(Pucciniomycotina)和黑粉菌亚门(Ustilaginomycotina)等3个亚门的不同类群中。由于形态简单,传统上担子菌酵母与其它酵母菌一样,主要以生理生化等性状为分类依据,因而形成了一套独立于丝状担子菌的分类系统,且与丝状真菌的分类系统基本不兼容。分子分类方法的应用也显示目前界定的许多担子菌酵母属及以上高等级分类单元是异源的。随着大量新种不断被发现,这些分类单元的异源性进一步增加,愈加凸显了现行担子菌酵母分类系统的不合理性。

为了适应真菌系统学和生物多样性研究的发展和新命名法规的实施,迫切需要对现行担子菌酵母分类系统进行更新。为此,微生物所真菌学国家重点实验室的白逢彦研究组与荷兰皇家科学院(KNAW)真菌多样性研究中心(CBS)合作,完成了绝大多数担子菌酵母已知种的多基因序列分析,所测基因包括3个rRNA基因(18S, ITS+5.8S, 26S),3个单拷贝蛋白基因(EF-1α,RPB1,RPB2)和1个线粒体基因(CYTB)。通过整合相关丝状担子菌的相应基因序列,用不同算法,包括Bayesian inference, maximum likelihood和neighbour-joining等进行了单基因和多基因树构建,比较清楚地揭示了绝大多数属、种间的系统发育关系。进而应用数量分析方法,包括PRBO(phylogenetic rank boundary optimization)和GMYC(general mixed Yule coalescent)等,对根据系统树界定的目、科和属进行了量化评估,以检验各个等级分类单元界定的合理性。再结合形态和生理生化等表型特征,并遵循“一种真菌一个名称”的新命名法规,白逢彦实验室与国际同行合作,对整个担子菌酵母和相关丝状担子菌的分类系统进行了更新,共建立了3个新纲、3个新目、25个新科、46个新属、1个新种名和324个新组合,并对8个原有科和37个原有属进行了修订。新系统根据亲缘关系实现了担子菌酵母和丝状担子菌分类系统的有机整合,前者属于3个亚门中的10个纲、27个目、63个科和153个属。在这一新分类系统中,除少数高等级分类单元尚需加入更多丝状担子菌进行更加明确的界定或调整外,大多数分类单元都已成为单系类群。

这一研究成果主要由6篇研究论文构成,1篇于2014年发表在Persoonia期刊上,另5篇以专刊形式于2015年发表在Studies in Mycology期刊上。真菌学国家重点实验室的王启明博士和刘新展博士为第一或共同第一作者,白逢彦研究员和荷兰CBS的T. Boekhout博士为共同通讯作者,共有来自8个国家的16位作者不同程度地参与了这一成果的合作研究、数据分析和论文写作过程。相关研究课题先后得到了国家自然科学基金委员会杰出青年科学基金项目、重大国际合作项目和面上项目,以及荷兰皇家科学院中荷合作项目等的资助。

相关论文

1. Wang QM, Theelen B, Groenewald M, Bai FY*, Boekhout T*. 2014. Moniliellomycetes and Malasseziomycetes, two new classes in Ustilaginomycotina. Persoonia 33: 41–47.
2. Liu XZ#, Wang QM#, Theelen B, Groenewald M, Bai FY*, Boekhout T*. 2015. Phylogeny of tremellomycetous yeasts and related dimorphic and filamentous basidiomycetes reconstructed from multiple gene sequence analyses. Studies in Mycology 81: 1–26.
3. Wang QM, Groenewald M, Takashima M, Theelen B, Han PJ, Liu XZ, Boekhout T*, Bai FY*. 2015. Phylogeny of yeasts and related filamentous fungi within Pucciniomycotina determined from multigene sequence analyses. Studies in Mycology 81: 27–53.
4. Wang QM, Begerow D, Groenewald M, Liu XZ, Theelen B, Bai FY*, Boekhout T*. 2015. Multigene phylogeny and taxonomic revision of yeasts and related fungi in the Ustilaginomycotina. Studies in Mycology 81: 55–83.
5. Liu XZ, Wang QM, Göker M, Groenewald M, Kachalkin AV, Lumbsch HT, Millanes AM, Wedin M, Yurkov AM, Boekhout T*, Bai FY*. 2015. Towards an integrated phylogenetic classification of the Tremellomycetes. Studies in Mycology 81: 85–147.
6. Wang QM, Yurkov AM, Göker M, Lumbsch HT, Leavitt SD, Groenewald M, Theelen B, Liu XZ, Boekhout T*, Bai FY*. 2015. Phylogenetic classification of yeasts and related filamentous fungi within Pucciniomycotina. Studies in Mycology 81: 149–189.

责任编辑:宋超