中國新疆地衣新記錄*

熱衣木·馬木提，范勝男，圖爾蓀阿依·排祖拉

(新疆大學 生命科學與技術學院，新疆 烏魯木齊 830017)

0 引言

形成地衣或地衣化是真菌的主要進化方式之一.地衣作為一種典型的共生生物，由于藻類和真菌長期緊密地結合在一起，無論在形態(tài)上、結構上、生理上和遺傳上均形成一個單獨固定的有機體.分子鐘研究表明，地衣最早出現(xiàn)在二疊紀和三疊紀，大約300～200 mya，其中有些大型地衣，如梅衣科地衣Parmeliaceae在白堊紀晚期就出現(xiàn)了[1－4].早期，魏江春明確地衣的概念為地球生物圈內生態(tài)系統(tǒng)中地衣型真菌作為建群種（constructive species）與相應的藻類或藍細菌作為伴生種（companion species）結成穩(wěn)定的胞外共生生命的支撐系統(tǒng)，即菌藻共生群落[5].它們在地球生物圈內的系統(tǒng)地位則分別是藻類和真菌的組成部分.最近，有學者通過多種地衣基因組和熒光原位雜交技術研究發(fā)現(xiàn)：地衣不只是由一種子囊菌和一種藻類組成，存在第三種共生真菌（擔子菌）參與的現(xiàn)象[6]，這一發(fā)現(xiàn)打破了140年來普遍被人們所接受的地衣是一種真菌（通常是子囊菌）與光合作用伙伴之間的共生關系的這一概念.現(xiàn)有地衣物種總數(shù)為19 387種，隸屬8綱、39目、115科、995屬，占已知真菌110 000種的17%、已知子囊菌種的27%[7－8].地衣中共生的擔子菌門數(shù)量較少，共172種，占總數(shù)的0.9%，隸屬1綱、5目、5科、15屬[9]，與其共生的藻類為綠藻和藍藻，共20余屬.我國已報道的地衣物種總數(shù)為3 085種，隸屬真菌界的2門、10綱、28目、99科、445屬[10].地衣作為自然界的先鋒生物，在環(huán)境指示和檢測中發(fā)揮著重要作用，在食用、染料、化學、醫(yī)學、香料、測年、地質探礦等方面也具有較高的應用價值.隨著科學技術的不斷發(fā)展，地衣資源的應用范圍將會日益擴大.對地衣型真菌的生物多樣性研究，無論是在科學領域還是實踐領域均具有重要意義.

被譽為“原始森林”的鞏乃斯林場位于中國新疆天山西部巴音郭楞蒙古自治州和靜縣，具有7.853 3萬公頃天然林資源，海拔在1 600～2 400 m之間.2003年，被國家林業(yè)局批準為國家級森林公園.鞏乃斯林場地處天山腹地，屬大陸高寒山地氣候，冬季漫長、寒冷多雪，夏季較短、雨量充沛，多東南風.向西開口的喇叭地形攔截了到達新疆上空的大西洋和北冰洋等較濕潤的大氣環(huán)流，形成一定的降水，植被生長發(fā)育繁茂，宛如是突出在整個新疆干旱戈壁荒漠大平原上的一座龐大的“綠色島嶼”.2019年10月18日，鞏乃斯林場入選“中國森林氧吧”榜單.與生態(tài)地理環(huán)境多樣性相適應，植被類型也表現(xiàn)出了極大的豐富性，基本為多年生中生型和濕生型.地質構造屬天山緯向褶皺構造體系，由一系列的東西向復式褶皺和斷裂、北東向和北西向的扭性斷裂、東西主追蹤斷裂和南北向張性斷裂等和所夾巖塊組成.構造形跡無論是褶皺還是斷裂，均嚴格按照一定的方向、部位、順序和組合關系分布，各個形跡之間都依次有著生成聯(lián)系.其特有的地理位置、氣候、植被和生物資源，形成了特殊的類型，是自然饋贈給人類的寶貴財富，具很高的科研和經濟價值.經考察發(fā)現(xiàn)，該森林內以死樹或朽木作為棲息地的附生植物的地衣種類多，且地衣多樣性往往高于活樹上生長的地衣種類，因此也成為中國瀕危地衣研究的一個重要地區(qū).

2013―2021年，對鞏乃斯林場進行地衣資源調查過程中發(fā)現(xiàn)了一個新疆新記錄屬：四胞極衣屬Tetramelas Norman.和五個新記錄種：多變橙衣Caloplaca variabilis (Pers.) M¨ull.Arg、旱生野糧衣Circinaria arida Owe-Larss、祁連雞皮衣Pertusaria qilianensis Ren Q & Zhao ZT、肉餅干衣Rinodina sarcogynoides (H.Magn.) Q.Y.Zhong & Li S.Wang和綠色四孢黑瘤衣Tetramelas chloroleucus (Korb.) A.Nordin.研究結果豐富了新疆地衣的物種多樣性，為我國地衣物種區(qū)系研究提供了基礎資料.

1 研究方法

1.1 形態(tài)解剖學與生物化學研究

標本外部形態(tài)特征使用舜宇體視顯微鏡（SMZ45-ST1）和全自動數(shù)碼生物顯微鏡（Ni-E）進行觀察、拍照.詳細記錄特征，包括地衣體生長型、顏色、附屬結構和子囊盤大小、形狀、盤面及邊緣顏色、完整性等；徒手切片法制作子囊盤縱切臨時切片，使用研究級倒置熒光顯微鏡（Ti-E）和尼康E100生物顯微鏡觀察子囊盤縱切顯微結構并拍照.化學成分研究采用顯色反應（TC）（常用試劑有K：KOH (10%～25%的氫氧化鉀)；C：Ca(ClO)2(次氯酸鈣飽和水溶液)；KC：氫氧化鉀和次氯酸鈣(先使用氫氧化鉀，緊接著補加次氯酸鈣)；P：對苯二胺的乙醇溶液；I-KI：碘-碘化鉀等）、薄層色譜（TLC）等方法[11].

1.2 分子系統(tǒng)學研究

使用Solarbio真菌基因組DNA提取試劑盒進行DNA提取，選取rDNA-ITS位點聚合酶鏈式反應（PCR）擴增，引物選擇ITS 1和ITS 4[12－13].反應產物送往山東博邁達生物科技有限公司測序.原始序列通過DNA STARSeqman整理拼接，提交至基因數(shù)據(jù)庫（GenBank）.選擇NCBI比對結果相似性高以及與自測序列相關的物種序列，詳細信息見表1.通過最大似然分析（ML）和貝葉斯分析（BI）構建五個新記錄種的系統(tǒng)發(fā)育樹.使用MEGA 6.0比對（alignment）序列，手動修剪序列矩陣，MrModel Test選擇最佳模型，基于最大似然分析和貝葉斯分析評估系統(tǒng)發(fā)育樹各分支[14－16].

表1 用于系統(tǒng)發(fā)育分析的物種及序列信息

續(xù)表1

2 結果與討論

2.1 系統(tǒng)發(fā)育分析

2.1.1 多變橙衣系統(tǒng)發(fā)育分析

參與構建多變橙衣ITS系統(tǒng)發(fā)育樹的序列共14條，以細黃枝衣Teloschistes exilis (Michx.) Vain為外源類群.結果顯示系統(tǒng)發(fā)育樹分為兩個主要分支（圖1），第一個分支中，自測序列與多變橙衣其它序列聚成一單系群（支持率BI=70），與Caloplaca albopruinosa構成一復系群，親緣關系較近.

圖1 多變橙衣ITS序列系統(tǒng)發(fā)育樹

2.1.2 旱生野糧衣系統(tǒng)發(fā)育分析

旱生野糧衣ITS位點測序產物在NCBI中進行Blast比對分析，結果顯示自測序列與GenBank登錄號為HQ406800的旱生野糧衣序列相似性極高，達到100%.共使用18條序列構建旱生野糧衣的系統(tǒng)發(fā)育樹，以Aspicilia humida為外源類群.由圖2可知，進化樹分為兩大分支，旱生野糧衣在第二分支中種間進化關系明確，兩個旱生野糧衣物種聚成一單系群（BI=100，后驗概率PP=1），且與果野糧衣（Circinaria fruticulosa）親緣關系最近.

圖2 旱生野糧衣ITS序列系統(tǒng)發(fā)育樹

2.1.3 祁連雞皮衣系統(tǒng)發(fā)育分析

截至目前，祁連雞皮衣還未有相關分子數(shù)據(jù)，因此將自測序列在NCBI中Blast比較后未找到關系密切序列.以Trapelia elacista為外源類群，構建祁連雞皮衣的ITS系統(tǒng)發(fā)育樹.由圖3可知，本文自測的兩條祁連雞皮衣序列聚成一個獨立單系群（BI=86，PP=1），很好地匯聚在雞皮衣屬的系統(tǒng)發(fā)育分支中，且與南方雞皮衣（Pertusaria rhodiensis）形成具有良好支持的姊妹群（BI=100，PP=1）.

圖3 祁連雞皮衣ITS序列系統(tǒng)發(fā)育樹

2.1.4 肉餅干衣系統(tǒng)發(fā)育分析

將自測序列與NCBI中下載的12條序列構建ITS位點的系統(tǒng)發(fā)育樹，以麗黃磷衣（Rusavskia elegans）為外源類群.由圖4可知，肉餅干衣的單條序列形成一個獨立分支，與類栗餅干衣（Rinodina castanomelodes）親緣關系最近，兩物種聚成一并系分支（BI=79，PP=0.91），但兩種外部形態(tài)差異明顯，因此作為兩個物種處理.

圖4 肉餅干衣ITS序列系統(tǒng)發(fā)育樹

2.1.5 綠色四胞極衣系統(tǒng)發(fā)育分析

將綠色四胞極衣自測序列在NCBI中Blast比對，結果顯示與Genbank登錄號為MK812300的綠色四胞極衣密切相關，達到99%，以Amandinea coniops為外源類群，使用最大似然分析和貝葉斯分析構建系統(tǒng)發(fā)育樹.由圖5可知，該種與四胞極衣屬關系更為密切，與已報道的綠色四胞極衣種間的進化關系明確，聚成一個單系群（BI=100，PP=1）.

圖5 綠色四胞極衣ITS序列系統(tǒng)發(fā)育樹

2.2 分種描述

2.2.1 多變橙衣Caloplaca variabilis (Pers.) M¨ull.Arg.M′em.Soc.Phys.Hist.nat.Gen`eve 16(2): 387(1862)（圖6）

圖6 多變橙衣地衣體形態(tài)和子囊盤解剖結構圖

GenBank登錄號：ON159743.

地衣體殼狀，石內生，灰色至深灰色；子囊盤無柄，圓形或略帶棱角狀，直徑常為1～2 mm，子囊盤盤面深灰色至黑色，有時覆粉霜，盤緣明顯，與地衣體同色或白色.子囊盤茶漬型，子實上層淺褐色至深褐色，12～18.05 μm，未見晶體；子實層和子實下層無色透明；子囊細長棍棒狀，8孢，55～63 μm；子囊孢子無色，對極型雙胞，15～20 μm×7.5～10 μm，中間縮狹部2～5 μm；側絲具隔，不分支或部分少見二叉分支，頂端略膨大.

化學反應：地衣體K-，C-，KC-，I-，P-；子實上層K+淡紫色.

化學成分：TLC未測出次級代謝產物.

基物：巖石生.

引證標本：鞏乃斯林場，2003年8月16日，2 200 m，N 43°32′10′′、E 84°22′25′′，熱衣木·馬木提，GNS 020.

分布：歐洲[17]、北美洲[18]分布；國內分布于陜西[19－20].

討論：該種與雙生橙衣（Caloplaca diphyodes）形態(tài)相似，但后者地衣體具柄而多變橙衣地衣體石內生；多變橙衣子囊盤盤面附著粉霜，而雙生橙衣子囊盤不具粉霜.

2.2.2 旱生野糧衣Circinaria arida Owe-Larss.A.Nordin & Tibell (2011)（圖7）

圖7 旱生野糧衣地衣體形態(tài)和子囊盤解剖結構圖

GenBank登錄號：ON159595.

地衣體殼狀，棕色或深，有時可見較淺裂縫，龜裂片不規(guī)則形狀；每裂片生1～3子囊盤，常為圓形或略微棱角狀，0.25～0.5 mm；盤面黑色，覆粉霜；盤緣明顯，白色，部分與地衣體同色或淺.子囊盤茶漬型，子實上層橄欖綠色至棕色，15.6～33.4 μm；子實層無色透明，125～195 μm；子囊棒狀，平茶漬型頂器，常2～4孢；子囊孢子無色，單細胞，亞球形至球形，17.5～35 μm×15～27.5 μm.

化學反應：地衣體K-，C-，KC-，I-，P-.

化學成分：TLC檢測含Aspicilin.

基物：巖石生.

引證標本：鞏乃斯林場，2018年8月16日，2 150 m，N 43°14′47′′、E 84°40′55′′，熱衣木·馬木提，201815 81-B.

分布：北半球分布[21]；國內分布于甘肅、青海、內蒙古[22－23].

討論：該種主要特征為地衣體棕色，子囊盤盤面具大量粉霜，子囊2～4孢，含有Aspicilin.該種外部形態(tài)與平茶漬屬（Aspicilia）相近，但其子囊中所含子囊孢子數(shù)目以及子囊孢子大小與平茶漬屬不相符.該種與內卷野糧衣（Circinaria contorta）近似，但內卷野糧衣地衣體較薄，白色至灰綠色.

2.2.3 祁連雞皮衣Pertusaria qilianensis Ren Q&Zhao ZT.in Ren Q et al.Mycotaxon 108: 441-442(2008)（圖8）

圖8 祁連雞皮衣地衣體形態(tài)和子囊盤解剖結構圖

GenBank登錄號：ON175982，ON175984.

地衣體殼狀，上表面粗糙，淺灰色至灰色；具盤狀果疣；子囊盤埋生于果疣，每果疣內生1子囊盤，盤面黑色，不規(guī)則狀，覆白色粉霜，粉霜薄厚與子囊盤發(fā)育程度有關.子囊盤茶漬型，子實上層無色，22～38 μm，子實層無色，231～309 μm；子囊2孢，78～84.5 μm×297～305 μm；子囊孢子淺黃褐色至無色，單胞，115～124 μm×206～219 μm.

化學反應：地衣體K-，C-，KC-，I-，P-.

化學成分：TLC檢測含Planaic酸.

基物：樹生和朽木生.

引證標本：鞏乃斯林場，2013年7月30日，2 660 m，N 43°11′78′′、E 84°20′114′′，熱衣木·馬木提，GNS002-B，GNS014；鞏乃斯林場，2018年8月18日，2 440 m，N 43°36′36′′、E 84°19′37′′，熱衣木·馬木提，20181531，201815 25-C；鞏乃斯林場，2018年8月19日，2 460 m，N 43°10′55′′、E 84°19′57′′，熱衣木·馬木提，20181661-B，20181673-A，20181673-B.

分布：僅發(fā)現(xiàn)于中國青海、寧夏兩地[24].

討論：該種為中國特有種，此報道前僅發(fā)現(xiàn)于我國青海和寧夏兩地.該種的主要特征為子囊盤粉芽化，子囊2孢，含Planaic酸.在雞皮衣屬（Pertusaria）中含Planaic酸的地衣極為少見，含有Planaic酸的雞皮衣屬地衣又可以根據(jù)子囊所含孢子數(shù)量進行鑒定分辨.

2.2.4 肉餅干衣Rinodina sarcogynoides (H.Magn.) Q.Y.Zhong & Li S.Wang（圖9）

圖9 肉餅干衣地衣體形態(tài)和子囊盤解剖結構圖

≡Buellia sarcogynoides H.Magn., Lich.Centr.Asia 1: 145 (1940)

GenBank登錄號：ON226972.

地衣體小顆粒狀，淺黃色至土黃色，石內生；子囊盤圓形，0.3～1.0 mm，貼生于巖石表面，盤面黑色，可見微白色粉霜；盤緣黑色，較厚.子囊盤網衣型，子實上層棕色，19.3～30 μm；子實層無色，囊層基無色透明至淺棕色；子囊棍棒狀，茶漬型頂器，8孢，42.5～48.8 μm×16.8～18.4 μm；子囊孢子棕色，雙胞，15～23 μm×8～12 μm；側絲分枝或不分枝，頂端略膨大.

化學反應：地衣體K-，C-，KC-，I-，P-.

化學成分：TLC未測出次級代謝產物.

基物：巖石生.

引證標本：鞏乃斯林場，2013年7月30日，2 660 m，N 43°11′78′′、E 84°20′114′′，熱衣木·馬木提，GNS035.

分布：亞洲分布[25]；國內分布于內蒙古、甘肅、青海和西藏[26].

討論：該種外部形態(tài)與黑瘤衣屬（Buellia）相似，但觀察子囊盤解剖結構發(fā)現(xiàn)與餅干衣屬（Rinodina）特征相吻合，因此判定為餅干衣屬物種.該種的內部解剖特征與古氏餅干衣（Rinodina guzzinii）和類栗餅干衣（Rinodina castanomelodes）一致，但三物種之間外部形態(tài)差異明顯.

2.2.5 綠色四胞極衣Tetramelas chloroleucus (Korb.) A.Nordin.Parerg.lich.: 191 (1860)（圖10）

圖10 綠色四胞極衣地衣體形態(tài)和子囊盤解剖結構圖

GenBank登錄號：ON159761.

地衣體殼狀，黃綠色至綠色，緊貼于基物生長；子囊盤殼狀或圓盤狀，盤面平至凸出，黑色，直徑為0.2～0.5 mm，罕更大.網衣型子囊盤，子實層101～153 μm；子囊棍棒狀，8孢，51～54 μm×16～19 μm；孢子雙細胞，黑褐色，11.4～13.8 μm×3.4～7.8 μm；側絲具或不具橫隔，頂端膨脹明顯.

化學反應：地衣體KC+橙黃色，UV+淺橘黃色.

化學成分：TLC未測出次級代謝產物.

基物：朽木生.

引證標本：鞏乃斯林場，2018年8月19日，2 460 m，N 43°10′55′′、E 84°19′57′′，熱衣木·馬木提，20181554-B，20181679-A.

分布：世界廣泛分布；國內分布于四川、云南[27－28].

討論：該種被發(fā)現(xiàn)于海拔2 400 m的巖石上.野外鑒定時，因子囊盤特征被誤認為小網衣屬（Lecidella）或黑瘤衣屬（Buellia），解剖后發(fā)現(xiàn)其子囊孢子為黑色雙胞，結合外部形態(tài)特征發(fā)現(xiàn)該種類似玫瑰黑瘤衣（Buellia erubescens），但后者具有Buellia-Type子囊孢子，而綠色四胞極衣具有Callispora-Type子囊孢子.該種還有一個明顯的特征是含有6-O甲基arthothelin，地衣體呈黃綠色，UV+淡橙色至淺橘黃色反應，因此作為該種主要判定依據(jù).