孢子是真菌生存和傳播的重要繁殖體。子囊菌門作為真菌界的重要類群，主要產(chǎn)生兩類孢子，通過有性生殖在減數(shù)分裂后產(chǎn)生子囊孢子，通過無性繁殖在有絲分裂后產(chǎn)生分生孢子（主要類型）。子囊和子囊孢子是子囊菌的有性生殖結(jié)構(gòu)和有性孢子，然而無性孢子可以在有性生殖結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的這一特殊現(xiàn)象在子囊菌門中鮮有報道，這類無性孢子也被稱之為分生孢子（conidia）或子囊分生孢子（ascoconidium）。子囊菌的每個子囊內(nèi)一般產(chǎn)生8個橢圓形子囊孢子，盡管孢子的數(shù)目和形態(tài)在部分物種會出現(xiàn)變化，然而在同一物種甚至同一子實體出現(xiàn)孢子數(shù)目和形態(tài)高度變化的現(xiàn)象并不常見。調(diào)查不同子囊菌的子囊、子囊孢子和子囊內(nèi)不同孢子的數(shù)目、形態(tài)、發(fā)育和細胞核狀態(tài)對于認識子囊菌的細胞生物學(xué)、繁殖方式和生活史具有重要的生物學(xué)意義。
羊肚菌屬（Morchella spp.）隸屬于子囊菌門、盤菌綱、羊肚菌科，是一類珍稀食藥用真菌，近年來炙手可熱，科學(xué)價值和經(jīng)濟價值日益倍增，然而有關(guān)羊肚菌的生活史和個體發(fā)育的很多生物學(xué)問題依舊未知。近日，重慶師范大學(xué)杜習(xí)慧課題組對羊肚菌屬物種秋天羊肚菌（Morchella galilaea）開展分子、形態(tài)和細胞生物學(xué)等研究，首次在羊肚菌屬中發(fā)現(xiàn)具有1-16個孢子的子囊，子囊內(nèi)孢子的形狀和大小存在顯著差異，并且羊肚菌的子囊孢子可以通過兩種方式萌發(fā)：1）通過萌發(fā)芽管形成菌絲；2）通過出芽生殖在子囊孢子的一個、兩個或多個位點直接出芽形成分生孢子。子囊孢子出芽生殖產(chǎn)生分生孢子的現(xiàn)象在盤菌綱中僅有零星報道；在羊肚菌科中本次則屬于首次發(fā)現(xiàn)。秋天羊肚菌的子囊孢子具有0 到20個左右不等的細胞核，而子囊孢子產(chǎn)生的分生孢子具有1-6個細胞核。細胞核可以從子囊孢子遷移到分生孢子。秋天羊肚菌產(chǎn)生多孢或少孢子囊的現(xiàn)象可能與子囊孢子出芽產(chǎn)生分生孢子、子囊內(nèi)多次有絲分裂、有絲分裂缺失、細胞核退化或胞質(zhì)分裂缺陷等有關(guān)。
以上研究結(jié)果不僅對認識羊肚菌屬真菌的生活史提供了重要的新見解，更拓寬了對盤菌綱真菌孢子形成和繁殖策略的認識，同時，也呼吁關(guān)注盤菌綱內(nèi)更多類群子囊孢子直接產(chǎn)生分生孢子及孢子數(shù)目和形態(tài)多變的現(xiàn)象，這對全面認識子囊菌的個體發(fā)育和生活方式多樣性具有重要的生物學(xué)意義。
本研究以Cytological studies reveal high variation in ascospore number and shape and conidia produced directly from ascospores in Morchella galilaea為題于近日應(yīng)邀發(fā)表在國際刊物Frontiers in Microbiology (JCR 1區(qū)，中科院2區(qū)top，IF=5.2）。重慶師范大學(xué)杜習(xí)慧副教授為該論文第一作者兼通訊作者，哈佛大學(xué)Donald H. Pfister教授和斯德哥爾摩大學(xué) Hanna Johannesson教授、烏普薩拉大學(xué)Martin Ryberg教授、重慶師范大學(xué)王思月女士、中國科學(xué)院昆明植物所郭永杰博士、重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院韋靜宜博士為共同作者。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金面上項目、重慶市科技局創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點項目、重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究青年項目、重慶市食用菌種質(zhì)資源庫項目、重慶市現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團隊項目等的經(jīng)費支持。
圖1a：秋天羊肚菌（Morchella galilaea）; 圖1b：秋天羊肚菌不同形態(tài)的子囊孢子;
圖1c：同等比例尺下秋天羊肚菌不同形態(tài)的孢子和不同孢子萌芽方式的示意圖。
圖2a：秋天羊肚菌新鮮子實體( )和干標(biāo)本（ ）中子囊孢子萌發(fā)和出芽生殖產(chǎn)生分生孢子;
圖2b：秋天羊肚菌子囊孢子、芽管和子囊孢子所產(chǎn)生的分生孢子的細胞核狀態(tài)。
論文鏈接: https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1286501。
