中国红菇属的DNA条形码研究

The genus Russula which has unique important evolutionary status and high economic value in Basidiomycetes is the second largest genus in the agaric. Because some of the macroscopic morphological characters of Russula such as pileus colour are multivariable, the phylogenetic systems of Russula which are built based on morphology are weak in operability, facing extreme difficulties in precise identification of Russula specimens. The current infrageneric taxonomy systems are not well supported by the molecular phylogenetic data. Most of the Chinese Russula specimens are under the taxon names which were described from Europe and North America. The flora of Chinese Russulas is still unclear. Based on previous morphology and ITS sequence results, this project plans to investigate the phylogeny of Russula from China through morphological and multi-locus molecular phylogeny work. Phylogenetic trees will be built to analyse the relationship among Russula taxa. A natural Russula phylogenetic infrageneric taxonomy system will be built. The composition of Chinese Russula flora and taxon distribution will be defined. The DNA barcoding sequences of Russula from China will be screened and determined. A quick and accurate specimen identification of Russula will be available. This project is of great scientific importance to give a clear view of the phylogeny and distribution of Russula from China. Scientific evidences and technical supports will be offered to the protection and sustainable utilization of Chinese Russula.

红菇属Russula是伞菌类第二大属，在担子菌内具有重要的演化地位和经济价值。红菇属菌盖颜色等宏观形态特征多变，基于形态学建立的现行属下分类系统实用操作性较差，仅根据形态学特征进行准确鉴定极为困难。目前使用的红菇属分类系统并未得到分子系统学的有力支持。我国红菇属真菌多使用欧美名称命名，区系尚不清晰。本研究在申请人前期对我国红菇属的形态学和ITS研究基础上，拟通过红菇属多基因分子系统学研究，综合形态分类学和分子系统学研究结果，构建红菇属系统发育树，分析属下各类群间的亲缘关系，建立较为自然的属下分类系统，明确我国红菇属各区系成份比例和物种分布，最终筛选红菇属的DNA条形码序列，实现红菇属标本的快速准确鉴定。本研究在解决红菇属真菌的系统发育问题和正确认识该属在我国的分布方面具有学术意义，还可为我国红菇资源保护、合理开发和可持续利用提供科学依据和技术支持。

红菇属具有较高的经济和生态价值，属内成员众多。由于菌盖颜色等形态特征的多样性和不稳定性，基于形态学建立的属内分类系统实际操作性不高，通过形态特征鉴定标本带来了很大的困难，不能反应属内各类群的系统发育关系，并未得到分子系统学的研究结果的有力支持。与我国目前已报到的红菇属种类中，有很多以欧美名称命名，无法真实的反应我国真菌区系。本研究在前期对我国部分种类基于形态学和ITS分子系统学研究的基础上，对我国红菇属161个种的属256份标本的nLSU、ITS、tef-1α、mtSSU、rpb1和rpb2基因开展基于分子钟的分子系统学研究，根据各分支分化时间和支持率，并结合形态观察结果，对目前基于形态学建立的各分类阶元进行重新评价，发现Archaea、Brevipes、Compacta、Heterophyllidia、Ingratula、Malodora和Russula几个亚属的单系性较好，而Coccinula、Incrustatula、Insidiosula、Tenellula和Polychromidia几个亚属明显是多系的类群，发现亚属级新分支5个，部分亚组提升为组，发现红菇属新种35个。我国红菇属38个概念清晰的种的87份标本为材料，以nLSU、ITS、tef-1α、mtSSU、rpb1和rpb2基因为候选，对测得的433条序列进行分析，通过分析所筛选序列的扩增成功率、测序成功率、DNA条形码间隙和物种的准确鉴定率进行测定，ITS-rpb2基因组合条形码间隔区较大，序列扩增和测序成功率较高，作为红菇属DNA条形码效果较好，ITS序列扩增和测序不成功的情况下，mtSSU-rpb2可作为红菇属补充DNA条形码。综上所述，本研究基于我国标本解决了部分红菇属内分类系统存在的分类和系统学问题，建立了可以准确、快速而简便的鉴定红菇属标本的方法。对进一步研究世界范围内红菇属内分类系统，建立更为全面和自然的分类系统，清晰的认识我国红菇属的种质资源情况，有毒红菇种类的快速和准确的鉴定，有针对性的预防误食事件发生有着重要的理论和现实意义。