中国黑色羊肚菌复合群物种的多样化时空格局和演化机制研究

True morels (Morchella spp., phylum Ascomycota) are highly expensive and popular edible fungi at home and abroad. Recent studies have shown Morchella is widely distributed in the Northern Hemisphere, and China is its modern speciation and diversity center covering almost half of the true morels species. As the recently rapid species-rich adaptive radiation complex and with the most wide distributions in China, black morels complex not only have diverse habitats,but also have closely related sympatric species.However, what are the mechanisms and driving force for this complex's differentation and speciation? How do those related species make reproductive isolation come true? And why sympatric related species exhibit divergent evolutionary patterns? To resolve those above questions,this project will choose black morels complex as the subject, use the phylogeographic and population genetic approaches combined with biological and ecological data, and construct 5 or 6-gene datasets for about 420 samples including 4 species and 28 populations, to uncover their diverse spatial-temporal patterns and evolutionary history, infer the part the uplift of Qinghai-Tibetan Plateau and the Quaternary Glaciations played in morels speciation process, clear the potential reasons for different fruiting seasons and divergent genetic structures existing in the sympatric related species, evaluate the relativity between reproductive modes and phylogeny of morels, and provide scientific theory basis for morels efficient protection and commercial cultivation.

羊肚菌属（Morchella）真菌是国内外著名的野生名贵食药用菌。新近的研究表明，该属广布于北温带，中国是其现代物种分化和多样性中心，该属近一半的物种见于中国。该属中的黑色羊肚菌复合群在中国分布最为广泛、生境多样且是快速辐射演化成种，有些近缘物种同域分布现象明显。然而，该复合群的物种是如何分化出来？其驱动力是什么？近缘物种间是如何实现基因隔离以保持各自物种的独立性？同域分布物种却呈现迥异演化格局的机制又是什么？这些问题有待研究。本项目拟选取黑色羊肚菌复合群为研究对象，采用谱系地理学和居群遗传学方法，利用5-6个分子标记，对4个物种和28居群共计约420号个体进行测序，研究物种的多样性时空格局和物种分化特点，探讨青藏高原隆升和第四纪冰期对物种形成的影响，澄清同域分布物种间的出菇季节差异、遗传关系和形成过程，评估物种繁殖方式与物种系统发育的相关性，为羊肚菌的有效保护和商业化栽培提供科学依据。

羊肚菌属（Morchella）真菌是国内外著名的野生名贵食药用菌。新近的研究表明，该属广布于北温带，中国是其现代物种分化和多样性中心，该属近一半的物种见于中国。该属中的黑色羊肚菌复合群在中国分布最为广泛、生境多样且是快速辐射演化成种，有些近缘物种同域分布现象明显。然而，该复合群的物种是如何分化出来？其驱动力是什么？同域分布物种却呈现迥异演化格局的机制又是什么？真菌的繁殖方式多样，对物种的演化和形成具有重要的作用，那么这些黑色羊肚菌的繁殖方式是什么？本项目以黑色羊肚菌复合群为研究对象，采用谱系地理学和居群遗传学方法，利用6个分子标记，对黑色羊肚菌复合群物种开展了谱系地理学和繁殖方式的研究，结果显示M.eohespera和Mel-13两个物种均具有丰富的私有单倍型，种内不同居群间具有显著性的遗传分化，但是遗传距离和地理距离均不相关；Mel-13的种群演化经历了近期的扩张，居群内具有较频繁的重组，而Mel-19的种群演化较稳定，居群以无性繁殖为主；羊肚菌属内不同物种间可能具有较频繁的杂交；黑色羊肚菌复合群物种的繁殖方式主要以异宗配合为主，部分孢子具有一定意义上的同宗配合能力，但是其子实体不能产生孢子；这两种交配型具有差异分布的现象，在物种的不同居群呈现不均一的分布。本项目解析了羊肚菌近缘物种的遗传多样性和遗传结构，同时发现青藏高原的隆盛和第四季冰期对羊肚菌的演化历史有重要的影响，再者揭示了羊肚菌繁殖方式和交配型差异分布，这为羊肚菌的栽培、菌种选育和产业化发展具有重要的指导意义。