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五、对耳霉属的处理的考虑
1884年,Brefeld在研究担子菌时偶尔发现了囊耳霉(Conidiobolus utriculosus),并以此为模式种建立了耳霉属。近百年来,由于该属独特的分类形状,属的分类单元相对稳定,近年来的3个主要分类系统皆承认该属(Batko,1964;Ben-Ze’ev & Kenneth,1982;Humber,1989)。只是Humber(1989)根据核细胞学等特征修定了该属,从该属中分出新属巴科霉属(Batkoa)。此外,在新巴氏系统和Humber系统中均依据是否产生小分生孢子和是否形成毛管孢子等形态学特征将该属划分为三个亚属。
从本研究的系统发育树(图2)可以清楚地看到,Clade3包括属于毛管孢亚属的微耳霉(Conidiobolus pumilus)和皱孢耳霉(C. rhysosporus)的两个种,而属于耳霉亚属的有味耳霉(C. osmodes),光亮耳霉(C. lamprauges),块状耳霉(C. thromboides) 及线虫缓步霉(Macrobiotophthora vermicola)聚为Clade4,德拉霉亚属的异孢耳霉(C. incongruus)、布雷弗尔德耳霉(C. brefeldianus)、牢盖耳霉(C. firmipilleus)和冠耳霉(C. coronatus)的3个菌株在一起,独立成为Clade5。迄今,其18S被测序过的所有10个耳霉种类,只有属于耳霉亚属的暗孢耳霉C. obscurus不能和耳霉属中的任何一个亚属聚在一起。基于18S序列的研究结果不仅基本吻合于基于形态标准将耳霉属划分为3个亚属的处理,而且和虫霉目其它属间的遗传距离相比较,这3个类群间的遗传距离较大,达到了属间的差异。因此在测定更多的耳霉属种的18S序列后,如仍符合基于形态标准的划分,则完全有理由将这3个亚属上升到属的水平。
六、对线虫缓步霉和缓步霉属的处理
在系统发育树(图2)中,线虫缓步霉(Macrobiotophthora vermicola)落在属于耳霉亚属的Clade5内。从形态上看,也符合耳霉亚属的特征。缓步霉属(Macrobiotophthora Reukauf)和耳霉属的关键区别是前者的寄主为缓步类或线虫,而后者为腐生或寄生于节肢、温血类动物及高等真菌的子实体。在耳霉亚属中既有腐生种,也有寄生于节肢动物和高等真菌的子实体的种,因此仅依据寄主的种类而成立缓步霉属(仅有两个种),恐有不妥之处。所以缓步霉属的分类地位应在对其模式种M. vimariensis Reukauf研究后,再作处理,就目前的研究结果看缓步霉属应予否定。线虫缓步霉应组合到耳霉属的耳霉亚属中。
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Conidiobolus vermicola(McCullock)Huang, comb. nov.
Basionym: Entomophthora vermicola McCullock, Trans. Brit. Mycol. Soc. 68: 173. 1977.-Macrobiotophthora vermicola(McCullock)Tucker, Mycotaxon 13: 499-501. 1981.
七、对蛙粪霉科和新属裂梗霉属及蛙粪霉属的几个种分类地位的考虑
虫霉目和接合菌其它目的关键区别在于前者的分生孢子成熟后多主动地弹射出去,主动弹射有3种方式1. 乳突翻转(Papilla Eversion或Rounding Off),弹射后仅见分生孢子,虫霉中多数种皆如此,如:常见的耳霉属和广义虫疫霉属。2. 孢梗炮(Sporophore Cannon),将分生孢子弹射出并在孢子周围形成一圈原生质环。仅虫霉属(Entomophthora)具此特征。3. 孢梗火箭(Sporophore Rocket),分生孢子和部分分生孢子梗同时被弹射出来,蛙粪霉属和未发表的新属裂梗霉属皆具此特征。这两个属也形成孢囊孢子,这和虫霉目其它科也有本质区别。分子证据支持蛙粪霉科的孢梗火箭弹射和其它两种弹射方式代表了接合菌门内的至少2条不同的进化路线的假设。蛙粪霉科和内囊霉目中的内囊霉属及毛霉目中的被孢霉属关系较近,但分属不同目的内囊霉属和被孢霉属之间亲缘又较蛙粪霉科更近,这表明有可能将蛙粪霉科从科级水平提升为目级水平。当然这需要对接合菌门乃至壶菌门的不同目的系统研究。
未发表的新属裂梗霉属(Schizangiella Humber(gen.nov., unpubl.))无论从形态学证据(如孢子弹射方式),还是分子证据均表明它应属于蛙粪霉科。由于蛙粪霉属所有的已知种均是腐生的,而未发表的新种蛇裂梗霉(S. serpentis Humber(sp. nov., unpubl.))的寄主则为蛇,而且从分子系统树看也可发现它和蛙粪霉属的遗传距离远远高于其它3种蛙粪霉的种间遗传距离。因此分子证据支持裂梗霉属是一个未被描述的新属。
值得一提的是蛙生蛙粪霉(Basidiobolus ranarum)的2个菌株、小孢蛙粪霉(Basidiobolus microsprus)和固孢蛙粪霉(Basidiobolus haptosporus)的2个菌株彼此之间的遗传差异相当小,在形态上讲,在分生孢子的大小和形状上均十分相似,不同之处仅在于接合孢子表面是否光滑、菌落是否有气味和小分生孢子的有无等。因此,这3个种有可能是蛙生蛙粪霉的3个变种,但这需要来自其它位点基因序列的分子证据。
八、对拟虫疫霉属分类地位的处理
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正如Jensen(1998)所评述,拟虫疫霉属是介于噬虫霉属(Entomophaga)和广义虫疫霉属(Erynia sensu lato)之间的一个属,分生孢子单囊壁和多核与噬虫霉属相近,而分支的分生孢子梗和次生分生孢子的类型和广义虫疫霉属类似。本研究结果也同样表明:卡罗来纳拟虫疫霉(Eryniopsis caroliniana)和细腰拟虫疫霉(E. ptycopterae)这两个种和噬虫霉属关系较广义虫疫霉属更为密切,同时系统发育树(图2)也表明细腰拟虫疫霉和灯蛾噬虫霉(Entomophaga aulicae)聚为一类,支持率高达100%,较卡罗来纳拟虫疫霉关系更为紧密。从这一点看,拟虫疫霉属应予否定。从形态上看原属于拟虫疫霉属的6个种可能是混和类群,应在详细测定各自的18S序列后,将其归属于正确的属中。现将已研究的两个拟虫疫霉种在此予以组合:
Entomophaga caroliniana(Thaxter) Huang, comb. nov. Basionym: Empusa carolinana Thaxter, Mem. Boston. Soc. Nat. Hist. 4: 167, 1888.
Entomophaga ptycopterae(Keller) Huang, comb. nov. Basionym: Eryniopsis ptycopterae Keller Sydowia. 40: 145, 1987.
九、关于飞虱虫疠霉, 近藤虫疠霉和新蚜虫疠霉三个近似种分类地位
Remaudiere和Hennebert(1980)认为飞虱虫疠霉(Pandora delphacis(Hori)Humber)是新蚜虫疠霉(P. neoaphidis(Remaudiere & Henebert)Humber)的一个异名,从形态上看,两者分生孢子形态和大小极为相似,寄主也同为同翅目的昆虫,前者在人工感染条件下可侵染蚜虫,但前者的自然寄主为飞虱或叶蝉且无假根,而后者寄主为蚜虫,有假根,因此两者的区别的确较小。在徐均焕(1999)对这两个近缘种的形态特征比较和对桃蚜的毒力测定中,也同样发现这两者较难区分。Milner和Bouine(1983)通过对他们的脂肪酸成分和同功酶谱带分析,认为两个种是独立的。然而,很多研究表明脂肪酸成分和同功酶谱带在同种不同菌株间的差异很大,故Milner和Bouine区分这两个近缘种依据并不充分。根据我们对这两个种18SrDNA序列测定的分子证据,表明飞虱虫疠霉和新蚜虫疠霉的遗传差异很大,所以飞虱虫疠霉作为一个独立的种存在是合理的。
近藤虫疠霉(P. kondoiensis(Milner)Humber)于1983年由Milner等人发表,主要是通过分生孢子的大小与近似种新蚜虫疠霉和飞虱虫疠霉相区别。综合文献认为新蚜虫疠霉大小为(15~)21~32(~40)×(9~)11~14(~16)?m,飞虱虫疠霉的原始描述为26.5×16.1?m,而近藤虫疠霉原始描述则为(14~)16~
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21(~29) ×(7~)10~12(~16) ?m,前两者都较近藤虫疠霉大。从寄主和假根等形态学和生态学特点可以看出,近藤虫疠霉距新蚜虫疠霉比距飞虱虫疠霉更为接近。在分子系统树中(图2)可清楚看出,近藤虫疠霉、伊萨卡虫瘴霉(Furia ithacensis(Kramer)Humber)、新螟虫瘴霉(F. neopyralidarum(Ben-Ze’ev)Humber)和布伦克虫疠霉(P. blunkii(Lakon ex Zimmerman)Humber)聚为一类,其支持率高达99%。比较而言,近藤虫疠霉和新蚜虫疠霉关系不近,但和飞虱虫疠霉关系更远。因为伊萨卡虫瘴霉、新螟虫瘴霉和布伦克虫疠霉在分生孢子的大小、寄主、假根及休眠孢子等特征上和新蚜虫疠霉有很大差异,其种的合理地位不容置疑。因此进一步证明,近藤虫疠霉作为独立种存在是合理的。
十、对斯魏霉属的处理
Strong等(1960)首先报道了这种使白菜种蝇绝育而不致死的罕见虫霉。Batko和Weiser(1965)研究了Strong等的切片后认为应作为新属和新种描述,定名为绝育斯魏霉(Strongwellsea castrans Batko & Weiser)。Humber(1976)修订了该属并同时增加了新种S. magna Humber。Remaudiere和Keller(1980)在修订Erynia时不承认该属,将其组合进Erynia属。但新巴氏系统(1982a,b)和Humber系统(1989)均保持了该属的地位。
从分子系统发育树(图2)可以看出,绝育斯魏霉和广义虫疫霉属聚为Clade1,它和新蚜虫疠霉关系最为接近,其支持率为86%。从形态上讲,绝育斯魏霉和广义虫疫霉属的分生孢子均为单核和双囊壁,不同之处在于前者的分生孢子梗不分枝,可感染蝇类并使其绝育,但不致死,后者分生孢子梗分枝,可致死所侵染的昆虫。从拟虫疫霉属、噬虫霉属和广义虫疫霉属三者之间的关系的分子证据可以看出,分生孢子核的多少和囊壁类型的确是决定亲缘关系的重要标准。基于形态学和分子系统学的证据,Remaudiere和Keller(1980)将斯魏霉属组合进Erynia属是合理的。因此,应将Humber在1976年发表的大孢斯魏霉予以组合:
Erynia magna(Humber)Huang, comb. nov. Basionym: Strongwellsea magna Humber, Mycologia. 67: 1057, 1976.
同时承认Remaudiere和Keller(1980)对绝育斯魏霉的新组合,而将Batko & Weiser(1965)的发表命名视为异名。
Erynia castrans(Batko & Weiser)Remaudiere & Keller Mycotaxon 11: 333. 1980. Basionym: Strongwellsea castrans Batko & Weiser, J. Invertebr. Pathol. 7: 460. 165.
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第四节 讨论
虫霉目多数属的分生孢子是从静止的死寄主上主动弹射的,由此进化到某些种类从活寄主上弹射,这就以牺牲致病力为代价而使得寄生率有所增加。这种现象在斯魏霉属中达到了顶点,是高度寄生的进化状态。从分子系统树也可以看出斯魏霉是一个较为进化的种,而含有一些腐生种的耳霉属在虫霉目系统树的近基部。因此虫霉目的生活习性由腐生、兼性寄生、专性致病向专性寄生演化。营养方式由分泌毒素迅速致死的死体营养类型向只对寄主造成较小损害的活体营养演化。
在虫霉科的系统发育树中(图2),Clade1包括分生孢子为单核的属,即斯魏霉属和广义虫疫霉属中所有4个属,而Clade2则由原拟虫疫霉属、虫霉属和噬虫霉属组成。这表明Clade1和Clade2各自形成独立的进化路线,同时也暗示有可能依据分生孢子核的多少这一特性将虫霉科分为两个亚科。待完成对虫霉科中尚未进行分子系统学研究的两个属(巴科霉属(Batkoa)和团孢霉属(Massospora))的18SrDNA测序后,可作上述处理。
从系统发育树(图2)可以发现,广义虫疫霉属中的一些种互为姊妹种,如:伊萨卡虫瘴霉Furia ithacensis和布伦克虫疠霉(Pandora blunkii),近藤虫疠霉(Pandora kondoiensis)和新螟虫瘴霉(Furia neopyralidarum),粉蝶虫瘴霉(Furia pieris)和飞虱虫疠霉(Pandora delphacis)。再从形态学上看,它们的分生孢子的量纲范围分别是14~24×8~12?m和13~20×7~11?m,14~29×7~16?m和18~28×12~17?m,20~32×12~24?m和20~33×10~18?m,可见这些姊妹种间的分生孢子大小和形状十分相似。这暗示在广义虫疫霉属中,分生孢子大小和形状是种间区别的关键依据,这和前人对形态学研究所得出的结论相吻合。
Clade7中的两个种(暗孢耳霉(Conidiobolus obscurus)和堆聚噬虫霉(Entomophaga conglomerata))无疑是一类特殊的类群,它们和耳霉属或噬虫霉属的种可能不共有相同的祖先,形态的相似只不过是衍征趋同的演化结果。从形态上看,这两个种的分生孢子形态相似,可能属于同一个未定名的属;就目前研究结果看它们肯定既不属于耳霉属,也不属于噬虫霉属,同时也不属于任何已测定过18SrDNA序列的属。在对虫霉目所有属的18SrDNA序列测定后,特别需要进一步研究巴科霉属(Batkoa);同时也要仔细研究这两个种的形态学和细胞学的特点。综合分子特征和形态学以及细胞学的某些特点,成立一个新属乃至一个新科是有可能的。
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根据研究结果可以发现,在传统分类中的一些重要的分类标准,如:分生孢子中的核数、细胞壁的囊壁数、分生孢子梗分枝、分生孢子的弹射方式与否及毛管孢子的有无是属间区别的关键依据,而原先认为的一些区别属间的较为重要标准,如:假根和假囊状体的性状,则应作为种间区别的依据。
小 结
一、本研究在国际上最为系统地研究了虫霉目属间的分子系统发育,使 虫霉的18SrDNA序列从原有的18个跃升为42个。
二、构建了较为完整的虫霉目分子系统发育树,对虫霉目现行分类中不
合理之处进行了修订。否定了Humber系统中对广义虫疫霉属的处 理,建议采用Remaudiere和Keller1980的系统。否定了拟虫疫霉 属和斯魏霉属。根据研究结果对8个种予以新组合。
三、对缓步霉属的存在提出了质疑,提出有可能将耳霉的三个亚属上升 到属的水平。
四、为有争议的飞虱虫疠霉和近藤虫疠霉这两个种作为独立的种存在提
供了有力分子证据。同时从分子水平上证实了分生孢子大小和形状 是在广义虫疫霉中种间区别的关键依据。
五、发现了暗孢耳霉和堆聚噬虫霉是一类特殊的类群,这预示着可能需 要建立一个新属乃至一个新科。
六、为未发表的新属裂梗霉作为属级分类单元提供了分子证据,发现蛙
粪霉属的几个种遗传距离很近,对其种的地位提出质疑;同时认为 蛙粪霉科有可能从科级水平上升到目级水平。
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