免费文献传递   相关文献

Diversity of Botryosphaeria spp., as Endophytes in Poplars in Beijing, Based on Molecular Operational Taxonomic Units

基于分子可操作分类单元的北京地区杨树内生葡萄座腔菌属真菌多样性


树木内生真菌的多样性是树木健康和树木与环境互作的基础,基于分子可操作分类单元的DNA条形码在揭示微生物多样性上起着重要作用。依据DNA条形码标准和技术,经由来自公共核酸数据库(NCBI)中葡萄座腔菌属及其相关属的ITS序列有效化以及对杨树皮层组织分离培养真菌ITS序列扩增和亲缘关系分析发现,该属真菌是常见的杨树内生真菌,在北京地区的杨树上存在葡萄座腔菌、红葡萄座腔菌和小葡萄座腔菌3个种群,葡萄座腔菌为优势种群,每个种群内也存在遗传分化。

Diversity of endophytic fungi in trees is a key to tree health and interaction between trees and environment. Operational taxonomic units based on molecular DNA barconding an important role in disclosing microbiological diversity. Based on criteria and techniques of DNA barcoding approaches, a validation database on ITS sequences of Botryosphaeria genus and its related fungi downloaded from public nucleotide databases in NCBI, was constructed for determining the strains from endophytes in poplars in Beijing area, along with their ITS amplification and phylogenetic relationship analysis. The results showed that there were three populations of Botryosphaeria species parasitic in poplars as endophytes,B. dothidea, B. rhodina and B. parva. Strains of each population had genetica diversity. The approaches and results, presented in this paper,would contribute to a comprehensive understanding endophyte diversity in poplars and promoting researches on relationships between poplar hosts and Botryosphaeria pathogen as well as poplar canker fungal pathagenesis and control.


全 文 :第 50 卷 第 1 期
2 0 1 4 年 1 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50,No. 1
Jan.,2 0 1 4
doi:10.11707 / j.1001-7488.20140117
基于分子可操作分类单元的北京地区杨树
内生葡萄座腔菌属真菌多样性*
李如华 严东辉 冯小慧 孙晓明
(中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林保护学重点实验室 北京 100091)
摘 要: 树木内生真菌的多样性是树木健康和树木与环境互作的基础,基于分子可操作分类单元的 DNA 条形码
在揭示微生物多样性上起着重要作用。依据 DNA 条形码标准和技术,经由来自公共核酸数据库(NCBI)中葡萄座
腔菌属及其相关属的 ITS 序列有效化以及对杨树皮层组织分离培养真菌 ITS 序列扩增和亲缘关系分析发现,该属
真菌是常见的杨树内生真菌,在北京地区的杨树上存在葡萄座腔菌、红葡萄座腔菌和小葡萄座腔菌 3 个种群,葡萄
座腔菌为优势种群,每个种群内也存在遗传分化。
关键词: 内生真菌; Botryosphaeria; DNA 条形码; 分类; 多样性
中图分类号: S718. 81 文献标识码:A 文章编号:1001 - 7488(2014)01 - 0109 - 07
收稿日期: 2013 - 07 - 09; 修回日期: 2013 - 10 - 14。
基金项目: “十二五”国家高新技术研究和发展计划项目(863) (2012AA101501) ; 引进国际先进林业科学技术计划项目(2013-4-10)。
* 严东辉为通讯作者。
Diversity of Botryosphaeria spp.,as Endophytes in Poplars in Beijing,
Based on Molecular Operational Taxonomic Units
Li Ruhua Yan Donghui Feng Xiaohui Sun Xiaoming
(Key Laboratory of Forest Protection of State Forestry Administration Research Institute of Forest Ecology,
Environment and Protection,CAF Beijing 100091)
Abstract: Diversity of endophytic fungi in trees is a key to tree health and interaction between trees and environment.
Operational taxonomic units based on molecular DNA barconding an important role in disclosing microbiological diversity.
Based on criteria and techniques of DNA barcoding approaches,a validation database on ITS sequences of Botryosphaeria
genus and its related fungi downloaded from public nucleotide databases in NCBI,was constructed for determining the
strains from endophytes in poplars in Beijing area,along with their ITS amplification and phylogenetic relationship
analysis. The results showed that there were three populations of Botryosphaeria species parasitic in poplars as endophytes,
B. dothidea,B. rhodina and B. parva. Strains of each population had genetica diversity. The approaches and results,
presented in this paper,would contribute to a comprehensive understanding endophyte diversity in poplars and promoting
researches on relationships between poplar hosts and Botryosphaeria pathogen as well as poplar canker fungal pathagenesis
and control.
Key words: endophyte; Botryosphaeria; DNA barcoding; classification; diversity
真菌几乎参与了所有地球生态系统的作用过
程,但对其多样性和生态功能的认识还极其缺乏。
保守估计地球上真菌有 100 多万种,而目前命名和
描述的只有 10 万多种 (Hibbett et al.,2013; Cai et
al.,2011; Schoch et al.,2012)。传统的分离培养真
菌方法和依靠形态特征鉴定的技术方法已经不能适
应当今人们对真菌生物多样性及其功能认识的要
求,因而依靠分子标记序列建立的分子可操作分类
单元对认识微生物多样性将发挥越来越重要的作
用,如通过宏基因组学技术,地球上各类环境中的微
生物的多样性得以发现和鉴定(Hibbett et al.,2013;
Buée et al.,2009);但是分子可操作分类单元需要建
立在国际公共核酸数据库(NCBI,EMBL,DDBJ)中
参考序列的正确性和生物学及生态信息可靠性的基
础上 ( Vrlstad et al.,2011; Begerow et al.,2010 )。
近年来发展起来的 DNA 条形码技术为更好地利用
林 业 科 学 50 卷
分子可操作分类单元提供了平台。DNA 条形码旨
在利用适用范围最广的共同引物,在环境组织材料
靶标物种中全体核酸有效提取以及分子标记序列有
效扩增和测序的基础上,利用统一的一段标准化
(450 ~ 800 bp)长度的分子标记序列,借助具有明确
定义的核酸数据库,对物种进行鉴别,因此,DNA 条
形码体系是目前能较完善地识别物种种类多样性的
分子可操作分类单元体系(Hibbett et al.,2013; Cai
et al.,2011; Schoch et al.,2012)。
葡萄座腔菌属(Botryosphaeria)真菌的多个种可
在包括杨 ( Populus )、柳 ( Salix )、榆 ( Ulmus )、槐
(Sophora japonica )、桉 ( Eucalyptus )、苹果 ( Malus
pumila )、 梨 ( Amygdalus )、 樱 桃 ( Cerasus
pseudocerasus)、桃 ( Amygdalus)等涉及 20 多科 300
多种树木上引起树木溃疡病(张星耀等,2003)。虽
然该属内种间以及近缘属种的系统进化发育已有较
为广泛的研究,但目前并未获得理想的种间关系归
属,属内种几经调整和归类,仍然有待于对其系统进
化进行再认识。引起我国杨树溃疡病的葡萄座腔菌
属真 菌 种 类 归 属 名 称 就 有 葡 萄 座 腔 菌 ( B.
dothidea)、茶藨子葡萄座腔菌 (B. ribis)、贝伦格葡
萄座腔菌(B. berengeriana) (张星耀等,2003; 王金
利等,2007)。但 Slippers(2004)等利用形态特征结
合 ITS、EF-1α、β-tubulin 等标记认为贝伦格葡萄座
腔菌是葡萄座腔菌的同型,不建议使用贝伦格葡萄
座腔菌这一名称。另外,该属作为内生菌在生态系
统中占据重要位置,其多态性水平高,空间内横向传
输广,寄主范围可塑性高,从专化性到广谱性都存在
(Slippers et al.,2007)。而国内对其性质的认识还
不足。另外,虽然功能基因如 COI、EF-1a 和 Tubulin
等的序列在一些真菌种类鉴定中是更好的分子标
记,但 核 糖 体 内 部 转 录 间 隔 子 序 列 ( ribosomal
internal transcribed spacer,ITS)的进化速率在绝大多
数真菌种类中表现的种间间隔距离,与当前分类和
鉴定体系表现较为一致,并在新一代测序技术研究
环境样本真菌多样性中得到应用 ( Buée et al.,
2009)。因此,ITS 被国际真菌 DNA 条形码联盟推
荐为真菌的通式性 DNA 条形码 ( Schoch et al.,
2012)。现有的国际核酸数据库中,相关葡萄座腔
菌属真菌 ITS 序列存在很多冗余的、过短的、归属错
误的以及生态信息不可靠等问题。因此,笔者依据
DNA 条形码的标准,在分离培养内生菌以及建立葡
萄座腔菌属可靠国际公共核酸数据库 ITS 序列数据
库的基础上,对北京地区生长的杨树葡萄座腔菌属
内生菌多样性进行研究,旨在利用宏基因组学知识
和技术研究和揭示杨树寄主环境微生物群的生态作
用,促进真菌与杨树寄主互作机制和杨树枝干病害
如溃疡病的控制新策略的进一步研究。
1 材料与方法
1. 1 材料及分离培养
样本材料来自北京地区各区县分布生长的杨树
皮层组织。每区县选样点 2 ~ 3 处,每处样树 3 ~ 5
株。树龄 10 ~ 30 年,树林面积 0. 3 hm2以上,树高
10 ~ 20 m。选取离地 1. 5 ~ 2. 0 m 的高度,用小刀
(每次取样前用 70% 酒精消毒)取健康树皮 2 ~ 4
cm2,放入灭菌褐皮信封中,再放入自封袋中。取下
材料在 8 ~ 24 h 内,放入4 ℃冰箱中,并在 10 天之内
用于分离培养。
将采集的杨树树皮用 75%的酒精擦拭,进行表
面消毒,用灭菌刀切成 3 mm × 3 mm 小块,1. 5%次
氯酸钠浸泡 1 min,无菌水冲洗 3 遍,然后放入 PDA
培养基上。每一样本类型、每一皿中放入 4 块,27
℃倒置培养 3 天。待组织切口部位有菌丝长出时,
用接种针挑取边缘菌丝转接到 PDA 平板上继续培
养,纯化 2 ~ 3 次后得到单一菌种。对于纯化菌株进
行形态观察,包括菌落、菌丝特征等。
1. 2 DNA 提取及 ITS-PCR 扩增
固体培养基上生长旺盛的菌株直接刮取菌丝,
收集放入 1. 5 mL 离心管中,用于 DNA 提取; 或进
行液体发酵培养获得菌丝体,将菌接入液体培养基,
摇床培养 4 天后,过滤收集菌丝,蒸馏水冲洗,晾干,
进行 DNA 提取。DNA 提取,采用试剂盒法(博迈德
公司),取约 0. 05 g 菌丝,放入 1. 5 mL 离心管中,放
入液氮中,用研磨杵进行研磨,然后按照试剂盒进行
操作。DNA 样经 0. 8%琼脂糖凝胶(含 EB)电泳检
测 DNA,和超微核酸蛋白测定仪 ( Nanodrop ND-
1000)测量 DNA 含量,- 20 ℃保存备用。
利用真菌通用引物 ITS1 / ITS4 (White et al.,
1990)扩增核糖体内部转录间隔区 ITS1-5. 8S -ITS2
序列。PCR 扩增体系为 25 μL,包括 12. 5 μL 2 ×
Taq plus MasterMix(博迈德公司)、引物( pm·μL - 1 )
各 1 μL、DNA 模板 1 μL、9. 5 μL ddH2O。反应程序
为: 94 ℃预变性 4 min,94 ℃变性 30 s,55. 6 ℃退火
30 s,72 ℃延伸 1 min,31 个循环,最后 72 ℃延伸
4 min。取 5 μL PCR 产物样品,加入 2 μL 的 6 ×
Loading Buffer ,以 MarkerII 或 Marker D2000(天根公
司)为分子量标准,在 2. 2%琼脂糖凝胶(含 EB)中
120 V,电泳 40 ~ 60 min,观察电泳结果。
将 PCR 扩增产物切胶回收、纯化,进行测序(三
011
第 1 期 李如华等: 基于分子可操作分类单元的北京地区杨树内生葡萄座腔菌属真菌多样性
博远志公司),测序引物和扩增引物相同。
1. 3 杨树皮层葡萄座腔菌属真菌的 DNA 条形码
鉴定
以 Botryosphaeria 和 ITS 为关键检索词,在 NCBI
非冗余公共核酸数据库中,利用 Blastn 工具搜索相
似序列,并以 fasta 格式全部下载至本地。经 ITS 质
量控制,剔除长度不足、含不确定碱基、镶嵌的序列,
调整倒置序列; 以 Botryosphaeria 属名、菌株来源为
公共知名微生物菌库(ATCC、CBS),相关 DNA 条形
码参考序列由 NCBI 下载后,只留下可靠的来自公
共菌库(ATCC、CBS)和已在同行评审期刊发表的菌
种。所测序列的可操作分子分类单元鉴定依 Blast,
选取符合相似性大于 97%、序列长度比对覆盖率大
于 75%及参考序列中分值最高者进行同源性比较,
通过 Score 和 E-value 值进行判定相似性大小。
利用 MEGA version 5. 21 对 ITS 序列进行系统
发育树构建,分析序列间的亲缘关系(无根),序列
比对利用 MAFFT 在线工具进行。3 种建树方法
(ML、NJ、MP)均分别用来建树,以互证亲缘关系的
正确性。建树方法中的替代方法采用 Tamura-Nei
模型,Bootsrap1000,结合培养学、形态学特征对试验
菌株进行系统发育分析。
2 结果与分析
2. 1 北京地区杨树内生真菌多样性
对北京地区 13 个区县进行抽样调查,从毛白杨
(Populus tomentosa),北京杨 ( P. × beijingensis),银
白杨(P. alba),美洲黑杨(P. deltoides),箭杆杨(P.
nigra var. thevestina),加杨 ( P. × canadensis),青杨
(P. cathayana)等上共采获 359 块树皮,经在 PDA
培养基上分离培养,获真菌纯化菌株 274 株。菌株
以 ITS 序 列 ( GenBank accession: KF29370-
KF294012)在公共核酸数据库(NCBI)中 Blast,结果
表明北京地区杨树干部皮层的主要内生真菌种类来
自子囊菌的 23 个属和担子菌的 3 个属(裂褶菌属、
肉片齿菌属、叉丝孔菌属)(图 1),其中,子囊菌中的
葡萄座腔菌属和黑腐皮壳属为主要菌种,分别占
43. 3%和 17. 6%,其次是链格孢属、白座壳菌属、茎
点霉属、白粉寄生孢属、枝孢属、毛二孢菌、新壳梭孢
属等子囊菌属的种类占 1. 0% ~ 8. 0% ; 担子菌中分
离频次最高的种类是裂褶菌属的 Schizophyllum
commune (1. 7% )。
图 1 北京地区杨树内生真菌种类
Fig. 1 Diversity of fungal endophytes on poplars in Beijing area
2. 2 基于 DNA 条形码的葡萄座腔菌属 ITS 数据
库的建立
截止到 2013 年 6 月 30 日,以 Botryosphaeria 和
Internal transcribed spacer 为关键词,从 NCBI 核酸数
据库中下载 2001 条序列。对这些序列进行质量控
制后,有 653 条满足作为 DNA 条形码要求的葡萄座
腔菌属的序列,分属 23 个种(表 1)。这些序列均在
同行评议的国际期刊中发表或来自国际菌库 CBA、
ATCC 的菌株,序列长度大于 450 bp,含 ITS1 和 ITS2
全长序列,其中,序列号百条以上的有葡萄座腔菌
(299 个)和红葡萄座腔菌(101 个),10 条以上序列
号的有茶藨子葡萄座腔菌、小葡萄座腔菌 B.
australis、B. iberica、B. corticola、B. lutea、B. obtusa、
B. stevensii,其余种的序列号的条数均小于 10 条,
尤 其 是 B. laricina、B. mamane、B. populi、B.
vaccinii,目前均只有 1 条。数据库目前由笔者本地
保存。
111
林 业 科 学 50 卷
表 1 DNA 条形码葡萄座腔属 ITS 参考数据库构成种类及其序列数量
Tab. 1 Species and sequence number to the referened Botryosphaeria ITS database for DNA barcoding

Species
序列数量
Number of sequence

Species
序列数量
Number of sequence

Species
序列数量
Number of sequence
葡萄座腔菌 B. dothidea 299 茶藨子葡萄座腔菌 B. ribis 19 B. protearum 2
红葡萄座腔菌 B. rhodina 101 B. stevensii 11 B. quercuum 2
小葡萄座腔菌 B. parva 47 B. eucalyptorum 6 B. tsugae 2
B. obtusa 45 B. corticis 5 B. laricina 1
B. australis 31 B. sarmentorum 5 B. mamane 1
B. iberica 23 B. eucalypticola 4 B. populi 1
B. corticola 19 B. agaves 2 B. vaccinii 1
B. lutea 19 B. fusispora 2
2. 3 北京地区杨树内生真菌葡萄座腔菌属真菌的
分子可操作分类单元鉴定
在北京 274 个菌株中,通过 NCBI 初步的 Blast
比对,有 118 条归属在葡萄座腔菌属及其相关小穴
壳属(Dothiorella)、新壳梭孢菌属、毛二孢菌属中,这
118 条序列经过与上述数据库比对,可以明确地分
别归于葡萄座腔菌、小葡萄座腔菌、红葡萄座腔菌中
(表 2),且绝大多数是葡萄座腔菌(占 92. 0% ),小
葡萄座腔菌和红葡萄座腔菌分别有 6,4 个菌株,分
别占 5. 0%和 3. 0%。这些葡萄座腔菌属真菌菌株
与数据库中这 3 种菌的相关参考序列的比对参数及
参考序列信息(Accession ID 和菌株)见表 2。这些
序列符合 DNA 条形码种的确定标准,序列一致性 >
98%,序列比对覆盖度 > 75%。
表 2 北京地区杨树葡萄座腔菌属内生真菌 ITS 序列在数据库中的同源参考种及其参数
Tab. 2 Referred species and criteria in database for Botryosphaeria spp. on poplars from Beijing area
参照种
Referance species
百分比
Percent(%)
序列号
Accession ID
序列数量
Sequence number
菌株
Strain
分值
Score
E 值
E-value
一致性
Identity(% )
序列覆盖度
Sequence cover
AB454278. 1 4 1 015 ~ 1 116 0 99 ~ 100 93 ~ 97. 5
JN561088. 1 3 Culture-collection DAR: 81468 880 ~ 985 0 99 ~ 100 76. 5 ~ 95. 5
EU860384. 1 75 Isolate UY1065 995 ~ 1 063 0 98 ~ 100 94 ~ 100
葡萄座腔菌
B. dothidea
92 HQ660460. 1 19 Isolate XNHG-12WR 1 013 ~ 1 078 0 99 ~ 100 93. 7 ~ 99. 2
HQ660462. 1 1 Isolate ZY-713 839 0 99 77. 3
JQ323001. 1 2 Strain zm10-1076 1 045 ~ 1 072 0 99 ~ 100 93. 3
JX096631. 1 4 Isolate Lijiang09 878 ~ 1 033 0 99 93. 4 ~ 97. 5
AM410965. 1 1 1 045 0 99 97. 1
AY259098. 2 1 Strain CBS110301 1 120 0 99 98
小葡萄座腔菌
B. parva
5 DQ356359. 1 1 Strain UCD578Spa 1 015 0 99 94. 5
EU812205. 1 1 Isolate B4. 2-06 1 033 0 99 97. 4
EU938334. 1 2 Isolate CMM1276 1 017 ~ 1 098 0 99 95. 5 ~ 95. 9
EF564147. 1 2 Isolate M114 1 029 ~ 1 041 0 99 97. 6 ~ 98. 4
红葡萄座腔菌
B. rhodina
3 FJ941882. 1 1 Strain PF24 930 0 99 94. 1
EU600925. 1 1 Strain Vc-I2-3-5 924 0 99 96. 1
为验证本结果,从分别归属在 3 个种的北京菌
种样本序列组中,取菌株序列一致性差异最大 (组
中分值 Score 最大和最小)的 2 条(表 3),即葡萄座
腔菌种组中的 BJ_H28_F11 和 BJ_8_F06_18Q 菌株
系列、小葡萄座腔菌种组中的 BJ_4_G09_1Q 和 BJ_4
_X01 菌株系列、红葡萄座腔菌种组中的 BJ_2_G10_
13Q 和 BJ_1_X03 菌株系列,与所有参考序列即葡萄
座腔菌属的 7 个序列、小葡萄座腔菌属的 5 个序列
和红葡萄座腔菌属的 3 个序列(表 2)进行亲缘关系
系统发育树的构建。
211
第 1 期 李如华等: 基于分子可操作分类单元的北京地区杨树内生葡萄座腔菌属真菌多样性
表 3 用于测试亲缘关系的 6 株北京地区杨树分离株系的比对信息
Tab. 3 Information on isolates from poplar hosts chosed to validate the phylogenetic relationship
分离菌株
Isolates
序列号
Accession ID
参照种
Referance species
参考株系
Referred strain
分值
Score
E 值
E-value
一致性
Identities(% )
序列覆盖度
Sequence cover(% )
BJ_H28_F11 KF293761 葡萄座腔菌 Isolate ZY-713 839 0 99 77. 3
BJ_8_F06_18Q KF294002 B. dothidea Unsigned 1 116 0 99 96. 4
BJ_4_G09_1Q KF293991 小葡萄座腔菌 Strain UCD578Spa 1 015 0 99 94. 5
BJ_4_X01 KF294004 B. parva Strain CBS110301 1 120 0 99 97. 9
BJ_2_G10_13Q KF293981 红葡萄座腔菌 Strain Vc-I2-3-5 924 0 99 96. 1
BJ_1_X03 KF294005 B. rhodina Isolate M114 1 041 0 99 98. 4
图 2 北京地区菌株与 Botryosphaeria ITS 数据库参考菌株的亲缘关系
Fig. 2 Phylogenetical relationship for strains isolated from poplars in Beijing area and referred strains of
Botryosphaeria spp. from INSD database based on ML、NJ,and MP trees
发育树构建结果如图 2 所示:所有参考序列在
3 种建树方法中都显示独自的分支(方框、三角和菱
形标记),各自的北京样本真菌序列也十分清晰地
分列于各自的参考种序列分支中。
3 结论与讨论
葡萄座腔菌属的真菌是树木常见的内生菌种群
(Slippers et al.,2007),笔者以一个地区分布的杨树
311
林 业 科 学 50 卷
为采样范围,发现葡萄座腔菌属的真菌在杨树中也
普遍以内生菌存在(图 1),且至少存在 3 个不同的
种群: 葡萄座腔菌、小葡萄座腔菌和红葡萄座腔菌、
(表 2),其中,葡萄座腔菌不仅在葡萄座腔菌属的内
生菌中表现为优势种群,在杨树所有内生真菌种群
中也是如此。在很多树木上,如桉树,葡萄座腔菌也
被认为是最主要的优势内生真菌种群( Smith et al.,
2007)。葡萄座腔菌的这种广布性,可能是其成为
常发和常见树木溃疡病菌的基础 ( Slippers et al.,
2007)。这种优势种群以无害生活方式存在于树木
寄主中,最终转变为病原菌的机制非常的不清楚,但
外部环境和发育阶段因素如光和衰老能诱发内生菌
转变为病菌致害(lvarez-Loayza et al.,2011)。杨树
葡萄座腔菌溃疡病的发生与树木水分生理关系密切
(张星耀、骆有庆,2003),树皮的水分因素应该参与
或调节了该菌从内生无害状态转入寄生有害状态的
转变过程。从北京地区生长的无症状杨树中,
43. 0%的葡萄座腔菌属真菌的分离频次(图 1)及属
内 92. 0%的葡萄座腔菌的比例(表 2),说明引起我
国杨树葡萄座腔菌属真菌性溃疡的主要病菌葡萄座
腔菌常态下是内生真菌。
利用基于核酸序列的分子可操作分类单元进行
分类能快速了解和掌握真菌多样性(Hibbett et al.,
2013; Cai et al.,2011),ITS 被建议作为真菌 DNA
条形码的标记序列( Schoch et al.,2012),并已经在
多种环境的真菌研究中加以运用 ( Buée et al.,
2009)。因为引起病害具有经济上的重要性,鉴定
和鉴别葡萄座腔菌属及相近属种成为病害诊断和防
治的关键,因此,对葡萄座腔菌属及其种之间的系统
发育和分类地位,依据形态和分子标记都进行了较
为广泛的研究 ( Slippers et al.,2007; Smith et al.,
1996; Corus et al.,2006; Phillips et al.,2010)。28S
rDNA 亲缘关系揭示出过去葡萄座腔菌属能分化出
10 个分支,进而被建议拆分为 10 个属(Crous et al.,
2006); 而多分子标记位点的谱系一致性亲缘种鉴
别方法,对葡萄座腔菌属的种内修订起到了积极作
用,之前形态特征和单分子标记区分的一些种类被
合并为葡萄座腔菌( Slippers et al.,2004)。依据这
些进展,葡萄座腔菌属实际上是含有 3 个较早种
(葡萄座腔菌、B. corticis、B. mamane) 以及近年
(2009 年以后、文献未列)发表的一些新种的属,而
与北京杨树内生真菌 ITS 序列高度一致的小葡萄座
腔菌和红葡萄座腔菌分别改为 Neofusicoccum parvum
和 Lasiodiplodia theobromae。虽然如此,从目前核酸
数据库中既有形态特征描述鉴定又有基于 ITS 序列
分子可操作分类单元的葡萄座腔菌属的种类来看,
还有包括葡萄座腔菌、红葡萄座腔菌、小葡萄座腔菌
等在内的 23 个种(或种名)仍在使用(表 1); 再者
葡萄座腔菌属及相关属、种还在不断地调整以及该
属新种不断地被发现。因此,笔者还是依据在 NCBI
中具有详实 ITS 序列和相关生物特征分类信息背景
的葡萄座腔菌属种名作为 ITS 分子可操作分类单元
的参考数据库用于本研究。
据此,北京地区杨树内生菌中含有葡萄座腔菌
属的 3 个种: 葡萄座腔菌、红葡萄座腔菌、小葡萄座
腔菌,且是种内有遗传分化的种群,并且葡萄座腔菌
种群数量占据绝对的优势(表 2、表 3、图 2),这与我
国杨树葡萄座腔菌属溃疡病的病菌主要是葡萄座腔
菌(贝伦格葡萄座腔菌)的情况一致,但另一病菌茶
藨子葡萄座腔菌(现名 Neofusicoccum ribis) (姜自如
等,2012)在本研究中没有被发现。红葡萄座腔菌
(现名 Lasiodiplodia theobromae)和小葡萄座腔菌(现
名 N. parvum)都是重要的病原真菌 ( Alves et al.,
2008; McDonald et al.,2011),二者在葡萄溃疡病中
被检测到复合存在(Abreo et al.,2013)。而我国杨
树上没有红葡萄座腔菌引起杨树溃疡病的记载,也
少有小葡萄座腔菌在杨树上引起溃疡病的报道,二
者与葡萄座腔菌一样以内生菌的方式存在于杨树中
(表 3),是首次记录到有这 2 种病原以内生菌的形
式在杨树上,而且也存在种群遗传分化(表 2)。二
者是否参与或引起杨树溃疡病的发生,葡萄座腔菌
内生菌种群是潜伏的致病种群还是分化有内生与致
病类群以及作为内生菌转变为病原菌的诱发机制都
有待进一步的研究。
参 考 文 献
姜自如,张刚龙,曹支敏,等 . 2012.陕西省杨树溃疡病菌地理种群
研究 . 西北林学院学报,27(2) : 102 - 108.
王金利,贺 伟,秦国夫,等 . 2007. 树木溃疡病重要病原葡萄座腔
菌属、种及其无性型研究 . 林业科学研究,20(1) : 21 - 28.
张星耀,骆有庆 . 2003.中国森林重大生物灾害 . 北京: 中国林业出
版社 .
Abreo E, Martinez S, Bettucci L,et al. 2013. Characterization of
Botryosphaeriaceae species associated with grapevines in Uruguay.
Australasian Plant Pathol,42(3) : 241 - 249.
lvarez-Loayza P,White J J,Torres M,et al. 2011. Light converts
endosymbiotic fungus to pathogen,influencing seedling survival and
niche-space filling of a common tropical tree, Iriartea deltoidea.
PLoS ONE,6(1) : e16386.
Alves A, Crous P W, Correia A, et al. 2008. Morphological and
molecular data reveal cryptic speciation in Lasiodiplodia theobromae.
Fungal Diversity,28: 1 - 13.
411
第 1 期 李如华等: 基于分子可操作分类单元的北京地区杨树内生葡萄座腔菌属真菌多样性
Buée M,Reich M,Murat C,et al. 2009. 454 pyrosequencing analyses of
forest soils reveal an unexpectedly high fungal diversity. New
Phytologist,184(2) : 449 - 456.
Begerow D,Nilsson H,Unterseher M,et al. 2010. Current state and
perspectives of fungal DNA barcoding and rapid identification
procedures. Appl Microbiol Biotechnol,87(1) : 99 - 108.
Cai Lei ,Giraud T,Zhang Ning,et al. 2011. The evolution of species
concepts and species recognition criteria in plant pathogenic fungi.
Fungal Diversity,50: 121 - 133.
Crous P W, Slippers B,Wingfield M J, et al. 2006. Phylogenetic
lineages in the Botryosphaeriaceae. Studies in Mycology,55 ( 1 ) :
235 - 253.
Hibbett D S,Taylor J W. 2013. Fungal systematic: is a new age of
enlightenment at hand? Nature Reviews Microbiology,11: 129 -
133.
McDonald V,Eskalen A. 2011. Botryosphaeriaceae species associated
with avocado branch cankers in California. Plant Disease,95(11) :
1465 - 1473.
Schoch C L,Seifert K A,Huhndorf S,et al. 2012. Nuclear ribosomal
internal transcribed spacer ( ITS) region as a universal DNA barcode
marker for Fungi. Proc Natl Acad Sci USA,109 ( 16 ),6241 -
6246.
Slippers B,Crous P W,Denman S,et al. 2004. Combined multiple gene
genealogies and phenotypic characters differentiate several species
previously identified as Botryosphaeria dothidea. Mycologia,
96(1) : 83 - 101.
Slippers B,Wingfield J M. 2007. Botryosphaeriaceae as endophytes and
latent pathogens of woody plants: diversity,ecology and impact.
Fungal Biology Reviews,21(2 - 3) : 90 - 106.
Smith H,Wingfield M J, Petrini O. 1996. Botryosphaeria dothidea
endophytic in Eucalyptus grandis and Eucalyptus nitens in South
Africa. Forest Ecology and Management,89(1 - 3) : 189 - 195.
Vrlstad T. 2011. ITS,OTUs and beyond— fungal hyperdiversity calls for
supplementary solutions. Molecular Ecology, 20(14) :
2873 - 2875.
White T J,Bruns T, Lee S,et al. 1990. Amplification and direct
sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics ∥PCR
Protocols: A Guide to Methods and Applications. San Diego:
Academic Press,315 - 322.
(责任编辑 朱乾坤)
511