摘要
嗜角蛋白真菌是指偏好各种富角质基质，并能以角蛋白为唯一碳、氮源的一类特殊生理功能群。因能分泌高效降解角蛋白基质的角蛋白酶，在生态系统中常发挥着重要作用，并在工业、环保和医学等领域具有重要的应用价值。此类群分布广泛，尤其是在人类和/或动物活动较多的土壤中更为丰富。因这类微生物的嗜角蛋白生理功能，其在土壤微生物群的营养级联中常处于顶端，它们的组成和动态将对土壤的生物多样性及生态服务功能产生重要影响。其中许多成员是土壤中的自由生活类群，这为探索此类真菌的起源与演化提供了理想的模型系统。本研究结合毛发钓饵技术与分离培养方法，通过rDNA-ITS标记及系统的表观特征表述：（i）对中国南方嗜角蛋白真菌物种多样性进行解析，（ii）采用系统发育多样性（包括歧化时间评估）、种群遗传多样性及遗传结构（包括单倍型系统发育网络分析等），以高分离频率的淡紫紫孢霉为模式探索自由生真菌的地理分布格局、起源中心及其种群扩张的可能途径，（iii）以裸囊菌科作模型探索统发育多样性与谱系地理的潜在关联，（iv）环境胁迫因子的加入有效改变了样本中的真菌群落，使一批新分类单元被发现。获得的主要结果如下： （1）中国南方嗜角蛋白真菌物种多样性 本研究共分离获得嗜角蛋白真菌11916株，隶属于4门，10纲，23目，42科，76属的160个种。优势种为石膏样奈尼兹皮菌和毡状金孢，优势属为奈尼兹皮菌属和金孢霉属；优势科为裸囊菌科和爪甲团囊菌科，它们均为典型的嗜角蛋白真菌。多样性分析结果表明，以鸡羽毛作为钓饵（环境胁迫因子），选择性的改变了样本中的真菌群落组成，降低了样本中真菌物种多样性和均匀度，及群落的相似性。相关性分析则表明，真菌群落多样性与pH和C:N呈正相关关系，而与TP、TN、SOM和OC等呈负相关关系。 （2）淡紫紫孢霉的谱系地理学研究 基于淡紫紫孢霉全球ITS数据集，本研究评估了该物种的遗传多样性及其地理分布格局。在洲际-水平上，亚洲的遗传多样性最高；在气候带-水平上，北温带的遗传多样性最高。基于单倍型的歧化时间分析表明，来自亚洲中国海南-广东-江西-福建一带的Hap5,Hap9,Hap31和Hap32是早期分化单倍型。中性检验表明淡紫紫孢霉正处于种群扩张期。这些结果证明中国东南沿海地区是淡紫紫孢霉的起源中心，而邻近这一起源中心的东亚地区则是其的遗传多样性中心。淡紫紫孢霉的地理分布格局显示出，单一单倍型Hap1为全球分布，但大部分分布于亚洲，其余少数单倍型则零星散布于其他各大洲。 （3）裸囊菌科的系统发育和谱系地理研究 本研究基于6577条序列，经系列分析发现，Ctenomyces，Epidermophyton，Guarromyces，Lophophyton，Microsporum，Paraphyton等均为单系群。Arthroderma，Nannizzia，Trichophyton等属为多系并存类群。其中，Arthroderma至少包括4个不同的谱系，除ArthrodermaⅡ外，ArthrodermaⅠ，ArthrodermaⅢ和ArthrodermaⅣ应为该科中的新谱系。Nannizzia至少包含2个不同谱系，NannizziaⅠ和NannizziaⅡ，后者应是该科中的新谱系。Trichophyton则分为以T.benhamiae复合种（TrichophytonⅠ）、T.rubrum复合种（TrichophytonⅡ）和T.mentagrophytes复合种（TrichophytonⅢ）为核心的三个集群，其中TrichophytonⅡ和TrichophytonⅢ应为该科中的新谱系。分布于日本和印度的Unclassified组则为错误鉴定，其应是该科中的一新谱系。此外，基于ITS序列的系统发育拆分网络对重建的裸囊菌科系统发育树各谱系间的真实关系提供了有力的支持。基于ITS序列的单倍型系统发育网络，对除Trichophyton外所有属中的物种演化与地理谱系关系作了可视化展示。 （4）嗜角蛋白真菌新分类单元的分类学研究 鸡羽毛作为环境胁迫因子，改变了样本中的真菌群落组成，选择性的上调了嗜角蛋白真菌生理群及其在营养级联中的地位，进而使难分离及低丰度类群的获得成为可能。结合经典形态与分子系统发育对潜在新分类单元进行准确的鉴定；并以新属SolomycesZhi.YZhang,Y.F.Hanamp;Z.Q.Liang和ZongqiaZhi.Y.Zhangamp;Y.F.Han为例，探讨新分类单元的生态特异性。结果表明，本研究共界定新分类单元28个，包括新属2个，新种26个，归属于座囊菌纲1个，散囊菌纲6个，锤舌菌纲12个，粪壳菌纲7个。生态上，土生霉属Solomyces和宗琦霉属Zongqia与其近缘属间均存在一定的差异。 综上，在人类活动频繁活动环境中具有丰富的嗜角蛋白真菌，这是其生态适应的结果，这也为挖掘此类资源指明了方向。淡紫紫孢霉起源于中国东南沿海一带，而邻近的东亚地区则是其的遗传多样性中心，这为该物种的资源挖掘、遗传保育等深入研究奠定了基础。裸囊菌科下仍然存在多系并存类群，本研究为裸囊菌科的系统发育及分类提供的新框架，将有助于评价预防措施和干预措施的结果，及流行病学研究的开展。此外，在系统发育分析方面，系统发育拆分网络和单倍型系统发育网络可作为系统发育树的重要补充。本研究利用富集培养方法，分离界定了一批真菌新分类单元，这将有助于对自然界真菌物种多样性的探究。
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