中国松塔牛肝菌属的物种及其与宿主植物的协同演化研究

Species in the genus Strobilomyces forming ectomycorrhizal symbiosis with many tree species, are ecologically important. This genus possessing both generalist and specialist with host plants, is an ideal model for the study on speciation of the ectomycorrhizal fungi. China is the center of species diversity and modern distribution of Strobilomyces. Species delimitation within Strobilomyces is difficult, due to the morphological stasis and phenotypic plasticity, and the species diversity of this genus is heavily underestimated. We will employ integrated approaches including morphology, molecular phylogenetic analyses, biogeography and ecology to study this genus. The goals of the project are 1) to propose a standard for the species delimitation, to elucidate the phylogenetic relationships among the species, and to reveal the species diversity of Strobilomyces in China, and 2) to understand the relationship between the speciation and the evolution of host shift and host specificity, with the effect of important paleogeology and paleoclimate historical events, based on a fungal taxa selection of specialist and generalist with host plants. This project is of significant scientific importance in understanding the speciation, evolutionary history and co-evolution of ectomycorrhizal fungi with their host plants.

松塔牛肝菌属真菌可与多种树木形成外生菌根关系，具有重要的生态价值，兼具宿主广性和宿主专性物种，是研究外生菌根真菌物种演化的理想模型。中国是松塔牛肝菌属的物种多样性和现代分布中心。松塔牛肝菌形态分化滞后且形态可塑性较大，属内物种划分较为困难，其物种多样性被严重低估。本项目拟利用形态学、分子系统发育、生物地理学和生态学等综合手段，明确中国该属真菌分种标准，阐明属内物种间的系统亲缘关系，深入认识中国该属物种的多样性；选择该属重要宿主广性和宿主专性物种，结合重大古地质和古气候历史事件，揭示该属物种分化与宿主植物转换和宿主专一性演化的关系。本研究对认识外生菌根真菌的物种形成、进化历史及其与宿主植物的协同演化，具有重要科学意义。

松塔牛肝菌属（Strobilomyces）隶属于牛肝菌科，能与豆科、龙脑香科、壳斗科和松科等很多树种形成外生菌根关系，具有重要的生态价值。本项目通过广泛采样、借阅国内外标本馆馆藏标本，对采自非洲、大洋洲、欧洲、亚洲、北美洲和中美洲的该属460余份标本进行研究，基于rpb1-rpb2-tef1α-cox3四个基因片段，构建了该属的系统发育框架，将分子系统发育、形态学和生态学证据相结合，对全球松塔牛肝菌开展了系统、深入的研究，取得了如下成果：1）基于该属特征演化研究结果，提出了该属包含两个组的新分类系统，即松塔牛肝菌组（S. sect. Strobilomyces）和刺孢松塔牛肝菌组（S. sect. Echinati）；2）根据基因谱系一致性系统发育种识别法（GCPSR），共识别出该属49个系统发育种，通过与松塔牛肝菌25个模式种的对比研究，共界定出该属31个物种，其中包括8个新种（S. albidus, S. anthracinus, S. calidus, S. cingulatus, S. densisquamosus, S. douformis, S. microreticulatus and S. pinophilus），将过去发表的4种分别处理为其他物种的晚出异名，编制了亚洲松塔牛肝菌物种检索表；3）研究发现，中国西南山区汇集了亚洲2/3的物种，是松塔牛肝菌属的物种多样性中心。4）Detarioideae/Phyllanthaceae/Monotoideae是松塔牛肝菌属的祖先宿主植物，在该属真菌的扩散过程中至少发生了三次宿主转换事件，以上演化事件进一步证实了松塔牛肝菌属的非洲起源假说和间断分布格局。研究成果对认识外生菌根真菌的物种形成、进化历史及其与宿主植物的协同演化，具有重要科学意义。