通过多基因序列分析研究冬虫夏草菌与寄主昆虫的协同进化

作为地球上的两大生物类群，真菌与昆虫会发生协同进化。然而，迄今为止的研究都集中在昆虫和与其共生的真菌之间，尚无寄生性的病原真菌与其宿主昆虫间协同进化的研究报道。名贵中药冬虫夏草是由冬虫夏草菌寄生蝙蝠蛾科昆虫的幼虫而形成的。冬虫夏草是研究协同进化的理想材料，但由于缺乏冬虫夏草菌与寄主昆虫合适的分子标记，尚未对二者的协同进化关系进行系统研究。本项目将选择代表性产地广泛采集冬虫夏草样品，通过构建shotgun基因组文库筛选冬虫夏草菌多种高效的分子标记，同时选择寄主昆虫适宜的多基因标记；利用分子群体遗传学方法分析冬虫夏草菌与寄主昆虫的遗传结构；结合生物地理学和生物信息学的手段分析驱动冬虫夏草菌适应性进化的因素，最终阐明冬虫夏草菌与寄主昆虫的协同进化关系。研究结果不仅能丰富协同进化的内涵，而且对冬虫夏草的保护生物学及人工规模化培育具有极为重要的意义。

本项目从青藏高原不同地域采集了900多枚冬虫夏草样品，并从中分离了59个冬虫夏草菌株。构建了冬虫夏草菌的shotgun基因组文库，并从所构建的文库中随机选择33个基因片段测试了其在4个冬虫夏草样品间的核苷酸多样性，最终找出一些新的可用于冬虫夏草菌群体遗传学研究的分子标记基因。以七个分子标记基因，以及121个冬虫夏草样品为材料，分析了冬虫夏草菌的群体遗传结构。研究发现，冬虫夏草菌不但在地理种群内而且在地理种群间都表现出明显的遗传分化。西藏南部种群具有最高的遗传多样性，可能是冬虫夏草菌的起源中心。冬虫夏草菌的遗传分化程度随纬度梯度的增加而增加，而与经度和海拔的相关性不强。造成冬虫夏草菌遗传分化的原因仍有待今后深入研究。