Ophiostoma ipsi-confusi sp. nov. Six、Marinc. 与 Duong：pinyon ips树皮甲虫 Ips confusus LeConte 的稳定共生真菌

《Symbiosis》：Ophiostoma ipsi-confusi sp. nov. six, Marinc. & Duong, a consistent symbiotic fungus of the pinyon ips bark beetle, ips confusus LeConte

　　

若干致死性树皮甲虫物种与特定真菌存在营养互利共生关系。然而，关于次生性树皮甲虫（即定殖于衰弱或濒死树木的类群）的共生真菌研究很少，且多数研究认为这类甲虫仅具有偶发性真菌伴生者，并不依赖真菌获取营养或其他收益。与这一假设相反，研究人员从采自美国亚利桑那州和新墨西哥州的 Pinus edulis（二针矮松）上的成年 Ips confusus（pinyon ips）中，持续分离到一种真菌，其分离频率超过97%。基于形态学以及3个基因区域的DNA序列分析，研究发现该真菌与 Dendroctonus ponderosae（mountain pine beetle）的专性互利共生真菌 Ophiostoma montium（子囊菌门 Ascomycota：Ophiostomatales）亲缘关系最近，但在形态和遗传上均与后者及 Ophiostoma 属内其他已知物种明显不同。与其他 Ophiostoma 物种相比，该真菌还能够在相对较高温度下生长，这与其分布于美国西南部的地理格局相一致。其与甲虫高度稳定的关联频率表明该真菌属于共生体，并提示其可能是一种互利共生者。

该文发表于《Symbiosis》，研究聚焦于次生性树皮甲虫与真菌关系这一长期被忽视的共生生物学问题。既有研究表明，许多致死性树皮甲虫与特定真菌之间形成稳定的营养互利共生体系，真菌可为昆虫提供关键营养支持。但学界长期倾向于认为，只有具有复杂贮菌器（mycangia，运载真菌的特殊结构）并能攻击健康寄主树木的“攻击性”树皮甲虫，才会与真菌形成高度特异的互利共生；相反，主要侵染衰弱木或濒死木的次生性树皮甲虫通常仅携带偶发性真菌，缺乏稳定而有功能意义的共生关系。正是在这一背景下，研究人员选择了专性取食于 Pinus edulis 和 P. monophyla 的 pinyon ips 树皮甲虫 Ips confusus 作为研究对象，考察其是否存在稳定伴随的真菌类群。开展该研究的现实意义在于，随着美国西南部气温上升与干旱加剧，矮松林中衰弱和死亡寄主数量增加，I. confusus 已出现显著暴发，因此厘清其共生真菌组成，有助于理解该甲虫的营养生态、适应机制及其与寄主森林系统之间的相互作用。

研究人员从美国新墨西哥州与亚利桑那州两个相距约590 km的地理种群中采集 I. confusus 成虫，并进行真菌分离、纯化培养、形态学观察、生长温度测定以及分子系统发育分析。研究结果显示，一种 Ophiostomatales 真菌在两个种群中均以极高频率被稳定分离：新墨西哥州样本中为98%，亚利桑那州样本中为100%。结合ITS（核糖体内转录间隔区）、βT（β-tubulin，β-微管蛋白基因）和TEF（translation elongation factor 1-α，翻译延伸因子1-α）序列数据，研究人员确认该真菌与 Ophiostoma montium 近缘，但构成独立且支持度较高的系统发育分支；同时，其分生孢子大小和温度生理特征也与近缘种存在明确差异。因此，论文正式将其描述为新种 Ophiostoma ipsi-confusi。基于该真菌与 I. confusus 之间极高且稳定的共现频率，研究认为二者之间存在真正的共生关系，并进一步提示该真菌很可能是宿主甲虫的潜在互利共生者。这一结论扩展了对树皮甲虫—真菌共生谱系的认识，表明营养性或功能性真菌互作并非仅限于典型致死性树皮甲虫，也可能广泛存在于次生性树皮甲虫中。

本研究主要采用以下关键技术方法：首先，从美国亚利桑那州 Strawberry Crater 和新墨西哥州 Sevilleta National Wildlife Refuge 的 Pinus edulis 上采集 Ips confusus 成虫样本，并在MEA与添加放线菌酮的选择性培养基上进行真菌分离与纯化；其次，对分离得到的 Ophiostomatales 菌株进行显微形态学观察和培养性状测定，包括子实体、孢子结构及不同温度下的菌丝径向生长；最后，对代表性菌株进行ITS、βT和TEF基因区域扩增测序，并结合BLASTn、MAFFT比对、IQ-TREE最大似然（ML）分析与MrBayes贝叶斯（BI）分析开展系统发育重建，以完成分类鉴定与新种界定。

在研究结果部分，论文首先表明研究人员从两个地理种群的 I. confusus 成虫中持续分离出同一种真菌，这一结果直接支持该真菌并非环境中偶然沾附的伴生者，而是与宿主甲虫具有高度一致性关联的稳定共生成员。系统发育分析进一步显示，该真菌与来源于 Pinus edulis 的另外两个GenBank序列共同形成独立分支，并与 O. montium 构成姐妹群关系。无论基于ITS、βT单基因数据集，还是ITS + βT + TEF串联数据集，这一分支均表现出清晰的独立性，说明其在遗传层面足以区别于 Ophiostoma 属已知物种。

在“3.1 Taxonomy”部分，研究人员对新种 Ophiostoma ipsi-confusi sp. nov. 进行了正式命名、模式标本指定和分类学描述。种加词“ipsi-confusi”来源于其宿主甲虫 I. confusus 的种名，体现了该真菌与宿主的紧密生态联系。在“Diagnosis”中，论文指出 ITS、βT 和 TEF 序列均可将该物种与最近缘种 O. montium 区分开来；此外，O. ipsi-confusi 可在35 °C的2% MEA培养基上生长，而 O. montium 不能，这一温度适应特征构成重要的生理鉴别依据。与此同时，O. ipsi-confusi 的分生孢子尺寸为8–15 × 3–4 μm，大于 O. montium 的6.5–8 × 4–5 μm，也构成稳定的形态学差异。

在“Description”部分，论文详细记录了该物种的子囊果、颈部、子囊孢子、分生孢子梗及分生孢子等显微形态特征。研究结果显示，该真菌在水琼脂（WA）中的松木枝条上可形成单生或群生的子囊果，子囊果基部呈球形至近球形，颈部弯曲；子囊孢子透明，具胶质鞘；分生孢子梗呈 Hyalorhinocladiella-like 形态并具分枝；分生孢子透明、圆顶或中部轻度膨大、基部平截。这些性状共同支持其作为 Ophiostoma 属独立新种的分类地位。

在“Culture characteristics on MEA”部分，研究人员比较了不同温度下菌株的生长特征，发现 O. ipsi-confusi 的最适生长温度为30 °C，在10 d内平均生长达32.0 mm，并可在35 °C下继续生长，而在5 °C下不生长。不同温度下菌落颜色和气生菌丝表现也存在差异。这些结果说明该真菌具有显著的耐热性，其高温适应能力与美国西南部干热生态环境相吻合，也使其区别于大多数已知 Ophiostoma 物种。论文特别指出，据作者所知，这是目前已知唯一可在如此高温下生长的 Ophiostoma 物种之一，这一特征具有重要生态与分类价值。

在“Ecology”与“Distribution”部分，论文明确指出 O. ipsi-confusi 发现于与树皮甲虫 I. confusus 在 P. edulis 上形成的共生体系中，目前记录分布于美国亚利桑那州和新墨西哥州。结合其在两地样本中的超高分离频率，研究人员认为该真菌并非局部偶发出现，而更可能是宿主广布区内稳定存在的伴生真菌。论文还提到，先前对 I. confusus 的线粒体COI嵌套支系分析显示，该甲虫存在东部、西南部和西部3个主要单倍型谱系，并可能起源于美国西南部。基于此，研究人员在讨论中指出，若 I. confusus 与 O. ipsi-confusi 的关联形成于宿主扩散之前，则该真菌可能随宿主昆虫向西和向北共同扩张。

讨论部分集中阐述了该发现对树皮甲虫—真菌共生演化认识的意义。首先，研究强调，虽然样本仅来自两个种群，但鉴于两地空间距离较远且真菌分离频率极高，O. ipsi-confusi 很可能在 I. confusus 分布区的大部分范围内都是稳定共生者。其次，O. ipsi-confusi 与 O. montium 的近缘关系极具启发性。O. montium 是 Dendroctonus ponderosae 的专性营养互利共生真菌，并在较温暖环境中占优势；而 O. ipsi-confusi 同样耐热，表明近缘真菌可能共享某些与高温环境适应及昆虫共生相关的生态特征。再次，论文指出，真菌与甲虫之间如此稳定的代际关联，暗示宿主可能存在某种维持共生传递的机制。尽管 I. confusus 是否具有贮菌器尚未被研究证实，但这种高度一致的伴随关系本身即提示该关联受到选择作用维持，并可能为宿主带来适应性收益，因此具有互利共生性质的可能性较大。

综合全文，研究结论可概括为：研究人员从美国西南部 Pinus edulis 上的 Ips confusus 成虫中稳定分离到一种高频共生真菌；基于形态学、培养特征及ITS、βT、TEF序列的系统发育证据，该真菌被确认为 Ophiostoma 属新种，命名为 Ophiostoma ipsi-confusi sp. nov.；该物种与 O. montium 近缘，但在遗传、分生孢子形态及高温生长能力上均可明确区分；其与宿主甲虫之间超过97%的稳定关联频率表明这是一种真实共生关系，并提示其可能是具有营养功能的互利共生真菌。该研究不仅补充了 Ophiostoma 属的物种多样性，也推动了对次生性树皮甲虫与真菌共生关系广泛性和演化意义的重新认识。