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，主要產生兩類孢子，通過有性生殖在減數分裂后產生子囊孢子，通過無性繁殖在有絲分裂后產生分生孢子（主要類型）。子囊和子囊孢子是子囊菌的有性生殖結構和有性孢子，然而無性孢子可以在有性生殖結構中產生的這一特殊現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一般產生8個橢圓形子囊孢子，盡管孢子的數目和形態在部分物種會出現變化，然而在同一物種甚至同一子實體出現孢子數目和形態高度變化的現象并不常見。調查不同子囊菌的子囊、子囊孢子和子囊內不同孢子的數目、形態、發育和細胞核狀態對于認識子囊菌的細胞生物學、繁殖方式和生活史具有重要的生物學意義。
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，科學價值和經濟價值日益倍增，然而有關羊肚菌的生活史和個體發育的很多生物學問題依舊未知。近日，重慶師范大學杜習慧課題組對羊肚菌屬物種秋天羊肚菌（Morchella galilaea）開展分子、形態和細胞生物學等研究，首次在羊肚菌屬中發現具有1-16個孢子的子囊，子囊內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：1）通過萌發芽管形成菌絲；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生分生孢子的現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現。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。秋天羊肚菌產生多孢或少孢子囊的現象可能與子囊孢子出芽產生分生孢子、子囊內多次有絲分裂、有絲分裂缺失、細胞核退化或胞質分裂缺陷等有關。
以上研究結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，也呼吁關注盤菌綱內更多類群子囊孢子直接產生分生孢子及孢子數目和形態多變的現象，這對全面認識子囊菌的個體發育和生活方式多樣性具有重要的生物學意義。
本研究以Cytological studies reveal high variation in ascospore number and shape and conidia produced directly from ascospores in Morchella galilaea為題于近日應邀發表在國際刊物Frontiers in Microbiology (JCR 1區，中科院2區top，IF=5.2）。重慶師范大學杜習慧副教授為該論文第一作者兼通訊作者，哈佛大學Donald H. Pfister教授和斯德哥爾摩大學 Hanna Johannesson教授、烏普薩拉大學Martin Ryberg教授、重慶師范大學王思月女士、中國科學院昆明植物所郭永杰博士、重慶市農業科學院韋靜宜博士為共同作者。該研究工作得到國家自然科學基金面上項目、重慶市科技局創新發展聯合基金重點項目、重慶市教委科學技術研究青年項目、重慶市食用菌種質資源庫項目、重慶市現代山地特色高效農業蔬菜產業技術體系創新團隊項目等的經費支持。
圖1a：秋天羊肚菌（Morchella galilaea）; 圖1b：秋天羊肚菌不同形態的子囊孢子;
圖1c：同等比例尺下秋天羊肚菌不同形態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( )和干標本（ ）中子囊孢子萌發和出芽生殖產生分生孢子;
圖2b：秋天羊肚菌子囊孢子、芽管和子囊孢子所產生的分生孢子的細胞核狀態。
論文鏈接: https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1286501。
