中国科学院微生物研究所揭示植物病原锈菌主要特征的演化时序，借助早期分化特征更新分类系统并建立3个新科

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https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21501203.2022.2089262

锈菌是真菌界担子菌门（Basidiomycota）、柄锈菌纲（Pucciniomycetes）、柄锈菌目（Pucciniales）真菌的统称，全球报道8000余种，引起上千种重要农林植物病害，产生黄色或铁锈状的病斑，对全球粮食与生态安全构成严重威胁，很多物种被列入各国重点检疫对象。锈菌为专性寄生菌，并具有多达5种形态和功能不同的孢子阶段，生活史极为复杂。大部分物种需要2种不同的寄主来完成生活史，其寄主和转主间往往没有规律性的关联。由于锈菌无法离体培养，使得其分类与系统演化的研究开展极为缓慢，在全球范围内的科、属及物种的划分存在巨大的争议。

中国科学院微生物研究所蔡磊研究团队此前对柄锈菌目开展了代表性物种的形态比较和分子系统发育研究，明确了生活史各阶段的产孢结构是相比孢子形态更早期分化的特征，并提出以早期分化特征（即锈孢子堆、夏孢子堆、性子器和冬孢子堆）为科级分类标准的新观点，推翻了以往以孢子形态（如冬孢子形态）为科级划分依据的观点（Zhao et al. Persoonia, 2020; Fungal Diversity, 2021）。近期，为进一步验证该分类观点的合理性，团队成员以柄锈菌目内栅锈菌亚目（Melampsorineae）内相关科属为研究对象，系统比较和分析了该亚目16属160个包含模式物种的代表性物种的形态及分子序列数据，进一步确认了性子器、锈孢子堆、夏孢子堆、冬孢子堆和担子等是早期分化的特征，应采用为科级水平的分类依据；而性孢子、锈孢子、夏孢子、冬孢子及担孢子等孢子特征是晚期分化的形态特征，应采用为属、种水平的分类界定。在全面评估栅锈菌亚目的基础上，借助早期分化特征对该亚目内科、属分类系统做了大幅更新和修订，建立Hyalopsoraceae, Nothopucciniastraceae 及Thekopsoraceae 三个新科，并恢复了金锈菌科（Chrysomyxaceae）及柱锈菌科（Cronartiaceae）的分类地位。该研究结果解决了这一类群科属分类的争议，为栅锈菌亚目建立起自然稳定的分类系统，为一系列重要病原锈菌尤其是检疫性物种的快速检疫和检测奠定了基础。

图1  栅锈菌亚目真菌生活史各孢子阶段重要特征的演化时序：性子器、锈孢子堆、夏孢子堆、冬孢子堆和担子的特征是早期分化的特征，采用为科级水平的分类依据；而性孢子、锈孢子、夏孢子、冬孢子及担孢子的特征是晚期分化的形态特征，采用为属、种水平的分类界定，据此对栅锈菌亚目内科、属分类系统做了大幅更新。

图2  栅锈菌亚目系统发育骨架树与主要形态特征的关联

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该研究成果在期刊Mycology: An International Journal on Fungal Biology上以“Applying early divergent characters in higher rank taxonomy of Melampsorineae (Basidiomycota, Pucciniales)”为题在线发表。微生物研究所真菌学国家重点实验室赵鹏副研究员为第一作者，蔡磊研究员为通讯作者。研究得到了中国科学院战略生物资源计划、国家自然科学基金等的项目经费支持。

Please cite this article as

Peng Zhao, Yan Li, Yuanjie Li, Fang Liu, Junmin Liang, Xin Zhou, & Lei Cai. Applying early divergent characters in higher rank taxonomy of Melampsorineae (Basidiomycota, Pucciniales). Mycology, 2022, DOI: 10.1080/21501203.2022.2089262

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