地衣的分布格局及适应性进化研究——以梅衣科和瓶口衣科等若干类群为例

【作者】 魏鑫丽； 王延延； 王治军； 刘大乐； 魏江春；

【机构】 中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室； 西南林业大学生命科学学院；

【摘要】 地衣在全球的分布约占陆地面积的8%,遍布南北两极、热带亚热带、高山及荒漠等极端生境,是真菌的重要组成部分,具有重要的生态学功能。地衣的分布类型多种多样,包括世界广布、间断分布、两极分布和小区域特有分布等。地衣的现代分布格局受历史地理因素及生态因素等综合因素影响。本研究从历史生物地理学角度及生态学角度,分别对世界范围梅衣科中的袋衣类地衣及中国西北沙漠中的地衣进行了综合研究,并选取沙漠常见地衣类群石果衣,对其独特的抗逆基因进行了适应性进化研究。结果如下:1)推测袋衣类地衣起源于渐新世早期的泛北极地区,袋衣类地衣中的四属均为单系,物种多样性主要发生于北半球的中新世和上新世,通过平行扩散事件,部分类群扩散至南半球,导致南半球袋衣类地衣在当地的物种多样性集中发生,而东亚尤其是中国的西南地区是袋衣属的现代分化中心之一;2)腾格里沙漠东南缘沙坡头地区的地衣种类组成,随时间出现一定的演替规律,石果衣等少数类群定殖较早,当地的地衣多样性及盖度与土壤理化性质和土壤真菌细菌等微生物组成等生态因子存在不同程度的相关,研究结果支持地衣对改善当地沙漠土壤营养具有一定的贡献;3)扩大沙漠研究范围,并考虑沙漠的不同类型,对腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠和浑善达克沙地进行了地衣种类组成及分布研究,结果显示不同类型沙漠中地衣优势类群不尽相同,地衣多样性及盖度与降雨量和气温相关不显著,但与土壤理化性质及土壤真菌组成等生态因子相关显著;4)对沙漠地衣常见种石果衣的共生菌基因组进行抗逆相关功能的研究过程中,发现一类新的多蛋白侨联因子(MBF1),其氨基酸组成在与转录结合位点(TBP)作用的a3螺旋区第114个位点发生点突变,且C端多余14-15个氨基酸片段,此规律也存在于石果衣属其他物种中,却未发现于其他地衣类群或其他生物中,推断石果衣中新型MBF1与石果衣生长的干旱环境相关,属于对干旱环境的适应性进化,此推断从后续对mbf1基因功能的研究中得以验证。以上研究为进一步探讨若干地衣类群或某一区域的地衣多样性发生机制奠定了初步的基础。更多还原