孢子是真菌生存和传播的重要繁殖体。子囊菌门作为真菌界的重要类群，主要产生两类孢子，通过有性生殖在减数分裂后产生子囊孢子，通过无性繁殖在有丝分裂后产生分生孢子（主要类型）。子囊和子囊孢子是子囊菌的有性生殖结构和有性孢子，然而无性孢子可以在有性生殖结构中产生的这一特殊现象在子囊菌门中鲜有报道，这类无性孢子也被称之为分生孢子（conidia）或子囊分生孢子（ascoconidium）。子囊菌的每个子囊内一般产生8个椭圆形子囊孢子，尽管孢子的数目和形态在部分物种会出现变化，然而在同一物种甚至同一子实体出现孢子数目和形态高度变化的现象并不常见。调查不同子囊菌的子囊、子囊孢子和子囊内不同孢子的数目、形态、发育和细胞核状态对于认识子囊菌的细胞生物学、繁殖方式和生活史具有重要的生物学意义。
羊肚菌属（Morchella spp.）隶属于子囊菌门、盘菌纲、羊肚菌科，是一类珍稀食药用真菌，近年来炙手可热，科学价值和经济价值日益倍增，然而有关羊肚菌的生活史和个体发育的很多生物学问题依旧未知。近日，重庆师范大学杜习慧课题组对羊肚菌属物种秋天羊肚菌（Morchella galilaea）开展分子、形态和细胞生物学等研究，首次在羊肚菌属中发现具有1-16个孢子的子囊，子囊内孢子的形状和大小存在显著差异，并且羊肚菌的子囊孢子可以通过两种方式萌发：1）通过萌发芽管形成菌丝；2）通过出芽生殖在子囊孢子的一个、两个或多个位点直接出芽形成分生孢子。子囊孢子出芽生殖产生分生孢子的现象在盘菌纲中仅有零星报道；在羊肚菌科中本次则属于首次发现。秋天羊肚菌的子囊孢子具有0 到20个左右不等的细胞核，而子囊孢子产生的分生孢子具有1-6个细胞核。细胞核可以从子囊孢子迁移到分生孢子。秋天羊肚菌产生多孢或少孢子囊的现象可能与子囊孢子出芽产生分生孢子、子囊内多次有丝分裂、有丝分裂缺失、细胞核退化或胞质分裂缺陷等有关。
以上研究结果不仅对认识羊肚菌属真菌的生活史提供了重要的新见解，更拓宽了对盘菌纲真菌孢子形成和繁殖策略的认识，同时，也呼吁关注盘菌纲内更多类群子囊孢子直接产生分生孢子及孢子数目和形态多变的现象，这对全面认识子囊菌的个体发育和生活方式多样性具有重要的生物学意义。
本研究以Cytological studies reveal high variation in ascospore number and shape and conidia produced directly from ascospores in Morchella galilaea为题于近日应邀发表在国际刊物Frontiers in Microbiology (JCR 1区，中科院2区top，IF=5.2）。重庆师范大学杜习慧副教授为该论文第一作者兼通讯作者，哈佛大学Donald H. Pfister教授和斯德哥尔摩大学 Hanna Johannesson教授、乌普萨拉大学Martin Ryberg教授、重庆师范大学王思月女士、中国科学院昆明植物所郭永杰博士、重庆市农业科学院韦静宜博士为共同作者。该研究工作得到国家自然科学基金面上项目、重庆市科技局创新发展联合基金重点项目、重庆市教委科学技术研究青年项目、重庆市食用菌种质资源库项目、重庆市现代山地特色高效农业蔬菜产业技术体系创新团队项目等的经费支持。
图1a：秋天羊肚菌（Morchella galilaea）; 图1b：秋天羊肚菌不同形态的子囊孢子;
图1c：同等比例尺下秋天羊肚菌不同形态的孢子和不同孢子萌芽方式的示意图。
图2a：秋天羊肚菌新鲜子实体( )和干标本（ ）中子囊孢子萌发和出芽生殖产生分生孢子;
图2b：秋天羊肚菌子囊孢子、芽管和子囊孢子所产生的分生孢子的细胞核状态。
论文链接: https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1286501。
