垂头虫草 Ophiocordyceps utans(Pat.)G.H.Sung,J.M.Sung,Hywel-Jones&Spatafora是一种重要的真菌资源,在药用和生物防治方面具有重要的应用价值。然而,对于垂头虫草的研究利用主要是标本的采集、描述和鉴定,关于垂头虫草适生区分布尚不清楚,现有垂头虫草物种生物学资料零散不充分,缺乏系统性研究。本研究根据垂头虫草已知分布地点,基于MaxEnt和ENFA生态位模型对垂头虫草的潜在适生区进行预测,采用ROC曲线评价两种生态位模型预测的准确性,并结合刀切法、生态位因子得分矩阵和聚类分析,筛选出影响垂头虫草分布的主要环境变量。结果表明,两种模型对垂头虫草的适生区预测,其结果可信,垂头虫草潜在分布区远远超过实际分布区,垂头虫草在南极洲外的其他大洲都有广泛的适生区。其中高度适生区主要分布于亚洲地区,包括中国、韩国、朝鲜、日本、泰国、越南、缅甸、印度、尼泊尔,零星分布于澳大利亚、南美洲、非洲等部分地区。温度、湿度是影响垂头虫草分布的主要因素,尤其是年降雨量和最湿季平均温对垂头虫草的适生区分布格局影响最大。通过对不同寄主垂头虫草形态性状和显微性状进行观察研究,结果表明:垂头虫草形态性状的变异主要来源于不同寄主之间子座直径、菌核长、菌核直径,可孕部直径变异小,性状稳定。在同种寄主昆虫个体间,显微性状的变异主要来自于子囊壳长、子囊长。在同种寄主昆虫个体间个体内的变异主要来自子囊壳宽、子囊宽。垂头虫草显微性状在同种寄主昆虫个体间个体内的变异,远远大于在同种寄主昆虫个体间,表明同种寄主昆虫个体间个体内的变异是垂头虫草显微性状变异的主要来源,而子囊壳长性状变异最小,是最稳定的性状。对垂头虫草ITS基因序列进行测序,结合GenBank中相关类群,解析垂头虫草系统发育关系和遗传多样性,主要获得以下结果:(1)测序获得62条ITS序列,结合GenBank中信息来源明确的垂头虫草ITS数据,一共123条序列。序列分析显示,不同寄主的垂头虫草ITS序列具有较高的变异,碱基组成具有明显的AT偏向性。(2)对寄主为半翅目4个科不同昆虫123条垂头虫草序列构建ITS聚类树,结果表明,所有菌株划分为两个类群,寄主为缘蝽科的所有物种与其他菌株在遗传上具有很大偏离,单独聚为类群Ⅰ。类群Ⅱ由107条菌株组成,寄主多样,主要寄生于除缘蝽科以外的半翅目昆虫,包括蝽亚科、同蝽科、异蝽亚科物种。两个类群ITS区域序列的同源性小于85%,类群Ⅰ与类群Ⅱ的遗传距离值远远大于0.275以上,导致不同类群的形成,表明这两个类群为不同的物种。此外,遗传分化与寄主缘蝽科和蝽总科的生态差异性结果,导致两个类群的垂头虫草遗传偏离。(3)除寄主为缘蝽科物种外,对寄主为蝽总科的12个属的垂头虫草107条ITS序列进行遗传多样性分析,分析表明,垂头虫草在物种水平上显示较高的单倍型多样性(Hd=0.929)和较低的总核苷酸多样性(Pi=0.0218)。得到的54种单倍型中私有单倍型比较丰富,比例占79.6%,单倍型H22为优势单倍型,所占比例最高,其次为单倍型H21,分布在2个属中。寄主为真蝽属、同蝽属的垂头虫草含有单倍型较为丰富。通过观察垂头虫草寄主的形态特征,对其线粒体基因片段COI进行系统发育分析,结合形态学和分子系统学的方法,鉴定出垂头虫草的寄主为为褐真蝽Pentatoma armandi Fallou,红足真蝽Pentatoma rufipes(Linnaeus),金绿真蝽Pentatoma metallifera(Motshulsky),长叶蝽Amynynr obscurus Dallas,茶翅蝽属物种Halyomorphasp.,平龟蝽属物种Brachyplatyssp.,珲春属物种Carbulasp.,川甘碧蝽Pentatoma chcpapna Distant,同蝽属物种Acanthosomasp.,宽铗同蝽AcanthosomalabiduroidesJakovlev,固锥同蝽Sastragala fermata(Walker),壮异蝽属物种Urochela sp.,同缘蝽属物种Homoeocerus sp.。利用高效液相色谱法对6个不同寄主垂头虫草的麦角甾醇和核苷类成分进行测定,结果表明,不同寄主的垂头虫草中均未检测出虫草素,其余活性成分,分别为麦角甾醇和8种核苷类成分。不同活性成分中均为寄主内个体变异大于寄主间变异,寄主内个体变异是垂头虫草活性成分变异主要的来源。在检测的麦角甾醇和8种核苷类活性成分中,除腺嘌呤外,其他活性成分差异均显著。