基于生态位和物种空间分布模型的松口蘑生物地理研究

Fungal biogeography, fundamental research to explore the spatial distribution pattern and historical evolution of fungal groups, has rarely studied. In this proposal, we use a highly valuable mushroom - Tricholoma matsutake as a model species to explore the framework and methodology for fungal biogeography using the niche concept and species distribution modeling as the focus. Spatial information on T. matsutake and current climate data will be used to characterize the realized niche. Tests of niche stability will be implemented for two geographic populations distributed between Europe and Asia. The fundamental niche of this species will be generated by pooling the realized niches across two continents. Current and past distribution patterns will be projected based on the fundamental niche, current climate and three distinct paleoclimate conditions since last inter-glacier period. Considering uncertainty that may arise in projections, different climatic variables and algorithms for niche-related computation will be implemented. An ensemble approach will be employed to compare and solve potential variation among outputs from different model types. We expect to understand the distribution pattern and evolutionary history of T. matsutake across spatial and temporal scales. The framework and methods developed for this study will shed new light on the study of fungal biogeography.

菌类的生物地理学研究较少。本项目拟以具有高商品价值的松口蘑（Tricholoma matsutake）作为研究范例，引入生态位理论和物种空间分布模型，探索开展菌类生物地理学研究的框架。基于松口蘑已知分布信息和现代气候数据，分析间断分布于欧洲和亚洲两个松口蘑地理种群间的现实生态位特征及其差异，总结其基础生态位。利用物种空间分布模型和末次间冰期以来四个时段的气候数据，分析和回溯松口蘑的空间分布格局及其演化历史。结合与其共生植物的分布格局，揭示松口蘑现代分布格局的形成过程和机制。为降低由数据和方法的主观选择所带来的结果不确定性，探讨多种环境因子组合和不同定量方法对现实生态位及其重叠性评估的影响；集成多个物种空间分布模型，综合模拟松口蘑的空间分布格局。本研究将为揭示松口蘑地理分布格局、演化历史和形成机制等问题提供线索和证据，为菌类的生物地理研究提供新思路。

菌类的生物地理学研究较少。松口蘑（Tricholoma matsutake）是一种名贵的大型食用真菌，长期以来备受关注，研究积累丰富，是探索菌类生物地理的一个理想材料。松口蘑主要分布于亚洲的中国、日本、朝鲜、韩国、不丹和欧洲的芬兰、瑞典和挪威等地，形成欧亚间断的地理分布格局。本研究对比和综合分析不同地理单元内松口蘑的现实生态位，探索其生态位演化过程及与其相关的分布区格局，结合末次间冰期、末次冰期、全新世中期和现代的气候资料，解析松口蘑空间分布格局的历史动态演化过程，为揭示松口蘑地理分布格局、演化历史和形成机制提供线索和证据。基于18对SSR分子标记对36个居群458个个体的研究发现，松口蘑分为北方和南方两个谱系。生态位等效性和相似性检验也发现两个谱系的生态位也发生了分化。对松口蘑的历史空间分布格局动态研究发现，冰期和冰后期对松口蘑在不同地理单元的分布影响有所不同。亚洲种群分布区相对稳定，以东亚和喜马拉雅山麓为主，随气候变化在区域内发生南北位移或面积消长。而欧洲种群在冰期则退居南欧和北非，在冰后期大面积北移动直至现代分布区。在所研究的历史时期内，松口蘑在现代的分布面积最广。从遗传多样性的空间分布来看，从东到西、从北到南，遗传多样性有所降低。松口蘑的宿主物种较多，空间分布上超过松口蘑的分布范围，说明松口蘑的分布受宿主和气候的共同影响。研究否定了关于松口蘑生态位分化的原初假设，提出南方和北方谱系生态位和遗传分化的新观点。同时，整合本研究所有证据提出：松口蘑在欧亚大陆的扩散线路，是以远东为起点，分别向南扩散到喜马拉雅山地，向西扩散到西欧的两条独立扩散线路为基础的新观点。本项目为菌根菌的谱系生物地理学提供了一种整合分子生物学、生态位检验、空间分布模型及其共生物种空间分布综合研究的思路和方法。