云南鸡枞菌与共生白蚁的系统发育和协同演化关系研究

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鸡枞菌是世界名贵野生菌之一,与等翅目大白蚁亚科昆虫共生。全球共有40个鸡枞菌种类被报道和描述,其中,中国云南地区分布的鸡枞菌种类有20种。除迪庆州的部分县外云南其他地区均有鸡枞菌分布,同时云南也是鸡枞菌商品菇产出与贸易的最大省份。对鸡枞菌的研究始于17世纪中叶,至今已有160多年的历史。早些年代,国内外学者对世界鸡枞菌的种类、分布进行了研究。进入21世纪,随着分子生物技术的发展,为鸡枞菌的系统研究提供了一个全新方法。借助分子手段,国外学者对鸡枞菌及其共生白蚁的起源、迁徙、协同进化等科学问题进行了研究。中国云南作为鸡枞菌物种多样性最为丰富的地区,其材料尚为被国外学者纳入研究的对象。云南地区的鸡枞菌的系统发育关系如何,有何特殊地位尚未得到很好的研究。本研究,在一个蚁巢上同时收集了鸡枞菌标本和白蚁标本,共收集到鸡枞菌、白蚁各116份。首先,分析了云南地区鸡枞菌的系统发育关系,以期了解云南地区鸡枞菌多样性形成机理;其次,结合世界其他地区鸡枞菌共生白蚁材料,对云南地区鸡枞菌共生白蚁在世界的发育地位进行研究;最后,将云南地区的鸡枞菌与共生白蚁在物种演化方面的协同性进行了分析,主要研究结果如下:1)采用贝叶斯推理法对116份云南地区的鸡枞菌ITS序列(核糖体DNA内部转录间隔区)系统发育关系进行构建。结果表明:云南地区的鸡枞菌种类十分丰富,按标本间亲缘关系可分为10大类:包括华鸡枞类、端圆鸡枞菌类、小果鸡枞菌类及包含了多个形态学种的其他几个大类。结合全球鸡枞菌ITS序列分析表明,云南及其他亚洲地区的鸡枞菌由非洲鸡枞菌演化而来,并且独立演化出来3个具有云南特色的发育支系,该3个支系构成了当前云南地区鸡枞菌的主要类群。得出的结论为:云南是鸡枞菌新的演化中心,云南地区也是鸡枞菌物种多样性的核心分布区。2)通过将云南地区的鸡枞菌共生白蚁与世界鸡枞菌共生白蚁相结合,采用贝叶斯推理法对全球鸡枞菌共生白蚁COII序列(线粒体DNA细胞色素c氧化酶亚基II)系统发育关系进行构建,对鸡枞菌共生白蚁起源地、起源时间进行了分析,研究结果表明:鸡枞菌共生白蚁起源于35.8百万年前(始新世后期)的非洲,旗下各属于中新世演化形成;云南地区,与鸡枞菌共生的大白蚁属于10.3百万年前迁入云南;土白蚁属于3.8百万年前迁入云南。3)通过对云南地区鸡枞菌和共生白蚁系统发育关系的比较发现:云南地区的鸡枞菌系统发育关系与白蚁系统发育关系相差甚远,云南白蚁对其共生鸡枞菌种类的选择特异性较差,几乎每种白蚁都与不同鸡枞菌进化支系建立共生关系,云南地区的鸡枞菌与其共生的白蚁在物种演化方面不具有协同性。4)本研究表明,在中国云南除大白蚁亚科外,白蚁亚科个别属(Euhamitermes、Procapritermes)也与鸡枞菌共生。非大白蚁亚科昆虫与鸡枞菌共生的情况,学术界从未报道。本研究结果开拓了人们对鸡枞菌与共生白蚁的认识。对更好的理解鸡枞菌及其共生白蚁的关系具有重大的意义。
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