5种炭角菌目真菌线粒体基因组的测序和进化分析.pdf

中文摘要

炭角菌目（Xylariales）隶属于子囊菌门（Ascomycota）、粪壳菌纲

（Sordariomycetes），包括许多重要的内生真菌、病原菌和腐生菌，在全世界广泛分

布。到目前为止，炭角菌目仅有6个物种报道了线粒体基因组，即Arthrinium

arundinis、Annulohypoxylonstygium、Pestalotiopsisfici、Xylariahypoxylon、Nemania

diffusa和Neopestalotiopsiscubana。为了准确鉴别实验室所采集的5个炭角菌目物

种以及明确其进化地位，使用高通量测序技术对其进行测序，组装和注释分析了每

一个物种的线粒体基因组序列。进一步，结合已发表6个炭角菌目物种的线粒体基

因组共11个炭角菌目物种进行比较分析，并基于14个核心蛋白编码基因（PCGs）

的核苷酸序列进行系统发育树的构建，明确不同物种之间的亲缘关系及其在炭角菌

目的系统发育地位和进化方向。

本研究对获得的5个菌株进行分子鉴定确定为炭角菌目物种，ZYJ0905被鉴定

为Hypoxylonperforatum（炭团菌科），ZYJ0976被鉴定为Neopestalotiopsis（附毛孢

科）的未定物种，ZYJ0843被鉴定为Xylarialiquidambaris（炭角菌科），鉴定

SX19-11和GD19-14为Xylaria的未定物种。将11个炭角菌目物种的线粒体基因组

从基因大小、组成、基因顺序、PCGs的密码子与氨基酸使用情况、内含子插入位

点和PCGs的进化速率等方面进行分析比较。它们的大小从26kb到258kb不等，

这一现象主要是由内含子数量和基因间区长短的不同导致的，但其PCGs和核糖体

RNA基因在组成和数量方面高度相似。11个物种的GC含量从26.5%到30.9%不等，

密码子中碱基A和T的高使用频率导致其线粒体基因组中AT含量高于GC含量。

炭角菌目线粒体基因组氨基酸使用情况比较一致，亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸是

使用频率最高的氨基酸。PCGs和rRNA体现出内含子插入/缺失多态性，且大多为

Ⅰ型内含子。此外，cox1是这些物种中内含子插入位点最多的基因。

在检测的14个PCGs中，nad4基因在11个炭角菌目物种中表现出最大的遗传

距离，其次是nad3；11个炭角菌目物种中遗传距离最小的基因是nad4L，表明该基

因在炭角菌目中较为保守。另外，所有PCGs的Ka/Ks值均小于1，说明这些基因

都不受自然选择的作用而是受到纯化选择的影响。在炭角菌目物种进化过程中，可

以观察到Nemaniadiffusa物种出现了以nad4L为中心的基因位置逆转。系统发育分

析表明，炭角菌目的物种以100%/1.00的支持率聚为一个单系分支，显著区别于其

I

他目物种，表明炭角菌目物种与其他目的亲缘关系较远。

本研究鉴定了5个炭角菌目真菌并首次报道其线粒体基因组，丰富了炭角菌目

真菌资源；补充了炭角菌目物种的线粒体基因组数据，明确了各科、属的系统进化

关系，为后续研究提供了准确的分子信息。

关键词：真菌进化；炭角菌目;线粒体基因组；比较分析；系统发育分析

Ⅱ

ABSTRACT

Xylariales,belongstoSordariomycetesinAscomycota.Thisorderincludesmany

importantendophytic,pathogenic,andsaprophyticfungithatarewidelydistributed

throughouttheworld.Sofar,onlysixspeciesoftheorderXylari