基于NCBI核酸數據庫的田頭菇屬Agrocybe真菌系統發育探析

王 龍 周慶平 李伶俐 石國華

（1.中國科普研究所，北京 10081；2.唐山師范學院，河北 唐山 063000）

0 引言

田頭菇屬Agrocybe 由法國人Agrocybe FAYOD 于1889年首次命名[1]，模式種為Agrocybe praecox（Fr.）Fayod[2]。根據《菌物字典》第十版記載[3]，田頭菇屬Agrocybe 隸屬于擔子菌門Basidiomycota，傘菌綱Agaricomycetes，傘菌目（Agaricales），球蓋菇科（Strophariaceae）。本世紀以來，田頭菇屬Agrocybe 真菌已成為人工野生馴化并開展大規模種植最為成功的一類中高檔食藥用真菌，具有很高的商品價值，并以其獨特的風味、豐富的營養及特殊的藥理功效備受人們青睞[4]。2010年，戴玉成等在其中國食用菌名錄中報道了我國已有的田頭菇屬Agrocybe 中的7 種食藥用真菌[5]。2012年，金鑫等報道了中國田頭菇屬Agrocybe 的3 個新紀錄種[6]。目前，國內外有關田頭菇屬Agrocybe 的研究主要集中在柱狀田頭菇Agrocybe cylindracea，同種異名有Agrocybe aegerita，別稱楊樹菇、田頭菇、柳松菇等，在我國通常稱之為茶樹菇[7]。根據最新的分子生物學研究報道[8]，從廣義上講柱狀田頭菇A.cylindracea 應該是一個復合種群，其中楊柳田頭菇A.salicacola 和茶薪菇A.chaxingu 應屬于獨立種并歸類于柱狀田頭菇A.cylindracea 的范疇。據筆者市場調查，目前產業化擴繁生產的菌種主要也是楊柳田頭菇A.salicacola 和茶薪菇A.chaxingu，三者僅從形態特征上不易區分。2012年，金鑫對國內的田頭菇屬Agrocybe 開展了形態學描述和顯微線條圖的繪制工作[9]，但該屬在屬一級水平上的分子系統發育研究尚未見到相關報道。為了明確田頭菇屬Agrocybe 屬一級水平的遺傳發育關系，本研究基于美國國立生物信息中心NCBI（National Center for Biotechnology Information）[10]核酸數據庫探析了目前世界范圍內有關田頭菇屬Agrocybe 種質資源的遺傳多樣性，為廣大學者今后的深入研究提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究中田頭菇屬Agrocybe 物種信息的獲取采用NCBI-Taxonomy 數據庫，檢索到該屬分類單元中總計有43 條物種信息，其中已知物種信息31 條，待定物種信息12 條。經NCBI-Nucleotide 數據庫檢索并收集到田頭菇屬Agrocybe 已公布的已知物種和待定物種的ITS（Internal Transcribed Spacer，ITS1-5.8S rRNA-ITS2）基因序列192 條作為本研究數據。

1.2 數據分析

通過MEGA-X 軟件對收集到的田頭菇屬Agrocybe 核酸ITS 序列進行Alignment-ClustalW 同源序列比對，采用最大似然法（ML，Maximum Likelihood Method）選擇最優參數模型計算遺傳距離[11，12]，應用鄰接法（NJ，Neighbor-Joining Method）構建田頭菇屬Agrocybe 內各物種的系統發育樹，系統分支的置信水平采用自引導檢驗評估，設置1 000 次重復檢驗各分支的Bootstrap 支持率[13，14]。

2 結果與分析

2.1 統計模型的選擇

為了提高系統發育樹構建的精確度，在MEGA-X 軟件MODELS 程序中的運用最大似然法（ML，Maximum Likelihood Method）在Find Best DNA/Protein Models 中尋找最合適的遺傳距離統計模型，分析時選擇默認參數。從結果中可知，具有最低貝葉斯（BIC，Bayesian Information Criterion）分數值的T92（Tamura 3-paramete）+G 組合模型（BIC 值=40 706.375）可認為是最好地描述替代模型；同時T92+G 組合模型的赤池值（AICc，Akaike Information Criterion，corrected）為36 962.019，數值也較低，略高于GTR（General Time Reversible）+G（AICc 值=36 944.804）和GTR（General Time Reversible）+R+I（AICc 值=36 946.666）兩個組合模型，說明T92+G 組合模型整體擬合程度最高，是24 種取代模型中的最優解。在單個模型中，T92（Tamura 3-paramete）模型的BIC 值=42 122.977，AICc 值=38 388.366，在6 種單個模型中得分值最低，擬合程度也最高。因MEGA-X 版本不提供組合模型的系統發育樹構建，最終選擇BIC 值最低的T92 模型構建田頭菇屬Agrocybe 屬級水平的系統發育樹。

2.2 系統進化樹的構建

根據T92 模型并基于鄰接法構建了田頭菇屬Agrocybe 屬一級水平核酸ITS 序列系統發育樹，如圖1 所示。聚類結果顯示，整個系統進化樹主要分為6 大分支，涵蓋了NCBI-Taxonomy 數據庫中田頭菇屬Agrocybe 的43個物種信息（含已知物種31 條和待定物種12 條），且每個分支點支持率均較高（≥0.572）。研究發現，柱狀田頭菇A.cylindracea（A.aegerita）與楊柳田頭菇A.salicacacola 親緣關系最近，聚為一類，拓撲值達到0.989，可同歸為非顯孔田頭菇組（Sect.Aporus），聚類結果與張金霞等從形態學特征研究結果基本一致；其次，不同登錄號的濕粘田頭菇A.erebia 單獨聚為一類，系統發育關系較為清晰，并與褐色田頭菇A.brunneola 一起歸為具幕田頭菇組Sect.Velatae；再次，平田頭菇A.pediades 與其環狀變種A.pediades Var.cinctula 和糞生變種A.pediades Var.fimicola 整體聚為一類，同歸為平田頭菇組（Sect.Pediades）；此外，硬田頭菇A.dura，沼生田頭菇A.paludosa 和模式種田頭菇A.praecox 同歸為田頭菇組（Sect.Agrocye）；值得注意的是登錄號MN007012.1 Agrocybe parasitica較為罕見的與柱狀田頭菇A.cylindracea（A.aegerita）和茶薪菇A.chaxingu 聚為一類，其拓撲值達到0.501，值得對MN007012.1 A.parasitica 具體的遺傳性狀開展深入研究。

在檢索出的192 條ITS 單基因序列信息中，共有17 條未知物種信息待定（見圖1 紅色背景標注）。其中，登錄號KY744153.1 （Agrocybe sp.TE NN 068499），MK634587.1 （Agrocybe sp.voucher JLF3250），FJ235156.1（Agrocybe sp.SOC1251），MK607570.1 （Agrocybe sp.voucher Mushroom Observer* 303171），MK634584.1（Agrocybe sp.voucher JLF1690），MK634586.1（Agrocybe sp.voucher JLF1780），MK999930.1（Agrocybe sp.isolate Mushroom Observer.org/367 657）和MK606110.1（Agrocybe sp.voucher 46134285）8 個待定物種與模式種田頭菇A.praecox 聚為一類，無分支點，因屬于平行物種。登錄號MK018891.1（Agrocybe sp.isolate OTU1128），MK634585.1（Agrocybe sp.voucher JLF1775），MK627487.1（Agrocybe sp.voucher 151 A07）和KR673463.1（Agrocybe sp.KA12-0412）4 個待定物種與平田頭菇A.pediades 聚為一類，也屬于平行物種。登錄號KF702395.1（Agrocybe sp.ql-5），KF702393.1（Agrocybe sp.ql-7）和KF702390.1（Agrocybe sp.ql-10）3 個待定物種與菌核田頭菇A.tuberosa 聚為一類，拓撲值≥0.661。登錄號JX135083.1（Uncultured Agrocybe clone B20）與堅殼田頭菇A.putaminum 聚為一類，拓撲值=0.943，具有極高的相似度。登錄號JN684794.1（Agrocybe sp.LE 11405）與A.pusiola 聚為一類，拓撲值=0.865，相似度也很高。

圖1 基于NCBI-ITS 序列構建的田頭菇屬（Agrocybe）系統發育樹（Bootstrap，Repeat=1000）

3 結語

本研究通過對美國國立生物信息中心NCBI 核酸數據庫田頭菇屬Agrocybe 屬一級水平各物種ITS 單基因序列進行分析，采用T92（Tamura 3-paramete）模型計算遺傳距離，并基于鄰接法（Neighbor-Joining Method）構建了田頭菇屬Agrocybe 系統進化樹。結果顯示，由田頭菇屬Agrocybe 內各物種192 條ITS 單基因序列構建的系統發育樹大致分為6 個分支，并歸屬于不同組別。其中，有17 條待定物種信息各有歸類，而且相似度很高，具體信息如下：登錄號KY744153.1，MK634587.1，FJ235156.1，MK607570.1，MK634584.1，MK634586.1，MK999930.1和MK606110.1 八個待定物種與模式種田頭菇A.praecox 平行歸類。登錄號MK018891.1，MK634585.1，MK627487.1 和KR673463.1 四個待定物種與平田頭菇A.pediades 也屬于平行歸類。登錄號KF702395.1，KF702393.1 和KF702390.1 三個待定物種與菌核田頭菇A.tuberosa 拓撲值達到0.661，可信度較高。登錄號JX135083.1 與堅殼田頭菇A.putaminum 拓撲值達到0.943，相似度極高，可視為同物種。登錄號JN684794.1 與A.pusiola 相似度也極高，拓撲值達到0.865，亦可視為同物種。此外，特別值得關注的是登錄號MN007012.1 Agrocybe parasitica，在我國尚未發現，其較為罕見的與柱狀田頭菇A.cylindracea（A.aegerita）和茶薪菇A.chaxingu聚為一類，拓撲值達到0.501，屬于可信度較高的一類，值得學者們對其具體的遺傳性狀繼續開展深入研究。

1994年，盧成英和李建宗[15]在湖南張家界國家森林公園分離到一株田頭菇屬Agrocybe 真菌，經形態學特征鑒定為無環田頭菇A.farinacea Hongo，為當時我國新記錄種，標本編號MHJSU940141，存放于吉首大學真菌標本室（MHJSU）。2010年，戴玉成等在修訂的中國食用菌名錄中也對無環田頭菇（A.farinacea Hongo）進行了報道。2012年，金鑫和圖力古爾等對國內田頭菇屬Agrocybe 的物種分類進行了詳細的系統學研究，通過對新鮮子實體的宏觀描述和烘干標本的顯微觀察，共描述了21 種田頭菇屬Agrocybe 物種，其中有3 個是中國新紀錄種，分別為隆起田頭菇A.elatella、褐色田頭菇A.brunneola 和平田頭菇環狀變種A.pediades var.cinctula Nauta，標本保存于吉林農業大學菌物標本館（HMJAU）。但有關我國學者對無環田頭菇A.farinacea，隆起田頭菇A.elatella 和褐色田頭菇A.brunneola 的研究，筆者在NCBI-Taxonomy 檢索系統中未發現這3 個物種的任何信息記錄，此項工作應在今后的研究中及時完善，以便豐富NCBI 菌種資源庫。

物種的系統進化研究是生物多樣性的基礎學科，物種的遺傳變異越豐富，其生存適應性就越強，進化的潛力也就越大。大型真菌在其長期的自然演化和人工馴化過程中為了適應不同地域的生態環境形成了不同的生態種類，具備了較為鮮明的遺傳分化。因此，本研究對田頭菇屬Agrocybe 不同物種間的遺傳關系以及對該屬各物種親本庫的選配和種質資源的保護都具有一定的參考價值。近年來，隨著分子測序技術的快速發展，物種識別系統的譜系一致性技術（GCPSR，Genealogical Concordance Phylogenetic Species Recognition）已成為菌物多樣性研究領域的主流和熱點，已有諸多研究報道[16-20]。該技術通過對多基因家族的一致性、菌物形態學和生殖方式等進行快速鑒定，更清楚地界定了物種類別，可更有效地幫助人類理解物種間的親緣關系。