IF 5.2 (Q1)真菌线粒体基因组|南极寡囊盘菌科物种的比较线粒体基因组学：极端适应性

IF 5.2 (Q1)真菌线粒体基因组 南极Thelebolaceae物种的比较线粒体基因组学：对其极端适应性和进化动态的见解

Comparative mitochondrial genomics of Thelebolaceae in Antarctica: insights into their extremophilic adaptations and evolutionary dynamics

时间：2024 杂志：IMA Fungus 影响因子：5.2 分区：1/1区

摘要

南极环境中发现的Antarctomyces和寡囊盘菌属（Thelebolus，Thelebolaceae）物种表现出冷适应特征，但其线粒体基因组尚未得到深入研究。此外，关于冷适应、冷嗜性和中温性真菌的线粒体基因组的比较研究也很少。本研究成功测序和组装了Antarctomyces psychrotrophicus CPCC 401038和Thelebolus microsporus CPCC 401041的线粒体基因组，并进行了注释。我们还与之前已表征的冷嗜性和中温性真菌的线粒体基因组进行了比较分析。分析结果显示，nad4L是所有线粒体基因组中最保守的基因，其同义和非同义替换率（Ks和Ka）、遗传距离以及蛋白编码基因（PCGs）中的GC含量和偏移特征均表明了这一点。此外，冷嗜性和冷嗜性真菌的线粒体基因组中蛋白编码区域的比例较高，而GC含量较低，相较于中温性真菌，这突显了其寒冷适应的遗传基础。基于这些线粒体基因的系统发育分析也确认了锤舌菌纲（Leotiomycetes）中Thelebolaceae真菌的系统发育关系。这些发现加深了我们对Thelebolaceae科内真菌系统发育关系及其进化动态的理解，突显了不同环境温度如何影响真菌线粒体基因组结构与适应性。

研究方法

1、取样、DNA提取和测序

从南极海洋地区Fildes区域的土壤样本中分离出的Antarctomyces psychrotrophicus CPCC 401038和Thelebolus microsporus CPCC 401041，现保存在中国药品文化收藏中心（CPCC）。这些菌株在15°C的马铃薯葡萄糖培养基中培养，经过10天后收集其菌丝。根据制造商的说明，使用真菌DNA提取试剂盒（项目编号D3390-00，Omega Bio-Tek）提取基因组DNA。用TBS-380荧光计对纯化后的基因组DNA进行定量。使用NEXTflex快速DNA测序试剂盒构建测序文库，并遵循制造商的说明。准备好的文库在Illumina HiSeq X Ten平台上进行双端测序（2×150 bp）。

2、线粒体基因组组装

线粒体基因组的组装通过多步骤方法进行。首先，使用fastp生成质量控制的clean数据，过滤掉低质量的reads。过滤标准包括去除含有超过5% N碱基的reads、质量评分≤5且超过50%碱基的reads，以及被接头污染的reads。随后，使用SPAdes v3.11.0（Bankevich等，2012年）对质量控制的数据进行组装，生成一套全面的scaffolds。这些scaffolds通过BLASTn和Exonerate与相关线粒体序列比对进行进一步过滤，阈值为：核苷酸序列e值为1e−10，蛋白质序列相似度为70%。仅保留确认有基因匹配的支架以供进一步分析。接下来，通过50次迭代使用PRICE（成对reads迭代扩展）和MITObim扩展和合并碎片序列，以减少scaffolds数量。在此精细化过程中，原始测序reads被重新比对到组装结果上，然后再次使用SPAdes进行重组。在优化过程中，使用VelvetOptimiser调整k-mer设置，对k-mer值设置为93、95、97、103、105、107和115进行连续重组。检查精细化后的组装结果是否为环状。如果未检测到环状基因组结构，则重复扩展和精细化过程直到成功。

3、线粒体基因组注释

这两个线粒体基因组最初通过MITOS2、MFANNOT（ https://megasun.bch.umontreal.ca/apps/mfannot/ ）和tRNAscan-SE v2.0进行注释，均采用遗传密码4。在此步骤中注释了蛋白编码基因（PCGs）、rRNA基因和tRNA基因，并进行了人工检查。初步的PCGs注释随后通过NCBI开放阅读框查找器（ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/orffinder/ ）进行了精细化和调整，并通过BLASTP搜索与NCBI非冗余蛋白质序列数据库进一步校对。完整的线粒体基因组使用Proksee（ https://proksee.ca ）进行了可视化和绘制。

4、温度适应真菌的线粒体基因组分析

为了研究不同温度适应真菌之间的线粒体基因组层面的相似性和差异性，我们选择了三种中温性真菌（Blumeria graminis MT880591、Erysiphe necator NC_056146 和 Monilinia fructicola NC_056195）、两种冷嗜性真菌（Pseudogymnoascus destructans NC_033907 和 Pseudogymnoascus pannorum NC_027422）以及三种冷适应真菌（A. pellizariae NC_048507、A. psychrotrophicus CPCC 401038 和 T. microsporus CPCC 401041）。这三类真菌均属于锤舌菌纲（Leotiomycetes），但在生长温度适应性上有所不同。冷适应和冷嗜性真菌均可在0°C下生长。冷嗜性真菌的最高生长温度超过20°C，而冷适应真菌的最高生长温度为15°C或更低。中温性真菌的生长温度范围为5至35°C，最佳生长温度在25至30°C之间。

线粒体基因组的碱基组成使用序列操作套件进行分析，并通过以下公式评估链不对称性：AT偏移 = [A − T]/[A + T] 和 GC偏移 = [G − C]/[G + C]。线粒体基因组中的密码子使用情况也基于遗传密码4通过序列操作套件进行分析。使用DnaSP v6.12.03计算线粒体基因组中PCGs的同义（Ks）和非同义（Ka）替换率（Rozas等，2017）。MEGA v11用于计算14个核心PCGs（atp6、atp8、atp9、cox1、cox2、cox3、nad1、nad2、nad3、nad4、nad4L、nad5、nad6和cob）及rps3之间的总体平均遗传距离，采用Kimura-2参数（K2P）替换模型。最后，使用Mauve v2.4.0分析这些线粒体基因组的同源片段。

5、线粒体基因组的系统发育分析

为了确定A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的系统发育关系，从GenBank数据库下载了19个其他锤舌菌纲（Leotiomycetes）物种的完整线粒体基因组。在构建系统发育树时，一些物种如Blumeria graminis缺乏编码ATP合酶亚单位9（atp9）的基因注释。因此，系统发育树是通过将13个核心PCGs（atp6、atp8、cox1、cox2、cox3、nad1、nad2、nad3、nad4、nad4L、nad5、nad6和cob）与rps3结合构建的线粒体基因集。使用PhyloSuite v1.2.3提取线粒体基因组中的基因，并使用MAFFT v7.037对单个基因进行比对。MrModeltest2用于确定最适合组合数据的进化模型。随后，使用MrBayes v3.2.6构建系统发育树，采用贝叶斯推断（BI）方法。同时进行两个独立运行，每个运行包含四条链——三条加热链和一条冷链，每个运行持续2×10^6代。每100代收集一个运行样本。为了评估节点支持，通过RAxML v8.2.10进行1000次迭代生成自助法（BS）值，以进行最大似然分析。

6、数据可用性

以下是两个新测序真菌线粒体基因组在GenBank数据库中的登录号：Antarctomyces psychrotrophicus CPCC 401038: NC_082276；Thelebolus microsporus CPCC 401041: NC_082275。

主要研究结果

1、A. psychrotrophicus和T. microsporus的线粒体基因组特征

A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的完整线粒体基因组均为环状DNA分子，基因组大小分别为30,170 bp和38,803 bp（图1）。A. psychrotrophicus CPCC 401038的GC含量为29.62%，与T. microsporus CPCC 401041的GC含量（29.65%）相似（表1）。A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041均具有负AT偏移（−0.07，−0.04）和正CG偏移（0.09，0.11）。在这两个线粒体基因组中共识别出15个PCGs，包括14个编码参与氧化磷酸化的蛋白质的基因：七个NADH脱氢酶电子传递复合体I的亚单位（nad1、nad2、nad3、nad4、nad4L、nad5和nad6）、一个复合体III的亚单位（cob）、三个复合体IV的亚单位（cox1、cox2和cox3），以及三个ATP合酶复合体的亚单位（atp6、atp8和atp9）。此外，还注释了编码核糖体蛋白rps3的基因。在T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组中识别出四个长度在1280到1588 bp之间的内含子，位于cox1和nad4L基因内。相比之下，在A. psychrotrophicus CPCC 401038的线粒体基因组中未检测到PCGs内含子。除了基因分布差异外，A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的PCGs注释相似。在A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的两个线粒体基因组中分别识别出10,207 bp和12,783 bp的基因间序列。在T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组中，基因间序列长度范围为0到1402 bp，最长的基因间序列位于tRNA基因trnN-GTT和trnI-GAT之间。A. psychrotrophicus CPCC 401038线粒体基因组中最长的基因间序列位于rnl和rps3之间。值得注意的是，nad4L和nad5共享一个重叠碱基，而nad2和nad3在这两个线粒体基因组中紧密相连。每个线粒体基因组中均存在两个rRNA基因，一个编码大亚单位核糖体RNA（rnl），一个编码小亚单位核糖体RNA（rns）。这两个线粒体基因组中的rRNA基因长度不同，其中rnl相差107 bp，rns相差22 bp。

图1 A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组环形图。不同的基因用不同颜色的块表示，最外层环表示线粒体基因组的正链。

表1 冷适应、冷嗜性和中温性真菌的线粒体基因组特征比较

在这两个线粒体基因组中，蛋白编码区域占据了大部分，占总长度的37.43%至48.03%（图S1）。基因间区域分别占两个线粒体基因组总长度的33.83%和32.94%，是第二大部分。内含子区域在T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组中占14.66%，而在A. psychrotrophicus CPCC 401038中仅发现一个含有11 bp内含子的tRNA基因。与A. psychrotrophicus CPCC 401038相比，T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组长8633 bp，在两个基因组的RNA编码和蛋白编码区域中碱基数量几乎相同。

A. psychrotrophicus CPCC 401038的线粒体基因组包含27个tRNA基因，而T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组包含30个tRNA基因，所有tRNA基因均折叠成典型的三叶草结构。A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的tRNA基因长度范围为71至86个碱基。其中，A. psychrotrophicus CPCC 401038中编码蛋氨酸的tRNA基因包含一个11 bp的内含子。在tRNA基因分布方面，A. psychrotrophicus CPCC 401038中的tRNA基因更为集中，主要位于两个核糖体RNA基因之间以及nad2和rps3之间。相比之下，T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组中的tRNA基因分布更为分散，散布在环中，其中一个包含反密码子GAT的trnI位于负链上。

密码子使用分析显示，这两个线粒体基因组中使用频率最高的密码子为TTA（亮氨酸）、TTT（苯丙氨酸）、TAT（酪氨酸）、ATA（异亮氨酸）、ATT（赖氨酸）和AAA（赖氨酸）（图2）。这两个线粒体基因组中的高AT含量主要是由于在密码子中频繁使用A和T。氨基酸使用分析表明，这两个线粒体基因组中的甘氨酸几乎相同，但A. psychrotrophicus CPCC 401038使用的丙氨酸显著多于T. microsporus CPCC 401041，这一模式与其他氨基酸的使用情况形成对比。

图2 比较A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041线粒体基因组中的密码子使用情况，以及八个线粒体基因组中的氨基酸使用情况。a A. psychrotrophicus CPCC 401038的密码子使用；b T. microsporus CPCC 401041的密码子使用；c 八个线粒体基因组中的氨基酸使用。

2、冷适应、冷嗜性和中温性真菌的线粒体基因组特征比较

中温性真菌的线粒体基因组大小约为冷嗜性和冷适应真菌的3至6倍（表1）。此外，它们的GC含量较高。例如，B. graminis的GC含量为48.28%，显著高于五种冷嗜性和冷适应真菌菌株。八种真菌中的GC偏移始终为正，而AT偏移则有所不同。三种中温性真菌表现出正AT偏移，而五种冷嗜性和冷适应真菌则显示出负AT偏移。

对各基因GC含量的比较显示，包括atp8、cox1、cox2、cox3、cob、nad5和rps3在内的多个基因的GC含量在中温性真菌中高于冷嗜性和冷适应真菌（图3）。除了E. necator外，其他七种真菌中最高的GC含量出现在rRNA基因中。当将PCGs和rRNA基因视为一个组合基因集进行GC含量比较时，中温性真菌的GC含量略高于冷嗜性和冷适应真菌。蛋白编码区域的长度在冷适应、冷嗜性和中温性真菌之间相似。tRNA编码区域的长度与线粒体基因组中的tRNA基因数量呈正相关，而rRNA编码区域在中温性真菌中较长。中温性真菌的线粒体基因组包含更多的非编码区域，如内含子和基因间序列，这主要导致其较大的尺寸。此外，在五种冷嗜性和冷适应真菌中，线粒体基因组中的蛋白编码区域比例较高，而中温性真菌则具有更高比例的基因间区域和内含子（图S2）。对每个真菌菌株氨基酸使用频率的分析显示，亮氨酸和异亮氨酸使用频率较高，而蛋氨酸和组氨酸使用频率最低（图2）。

图3 比较冷适应、冷嗜性和中温性真菌线粒体基因组中PCG特征。a GC含量；b 基因长度（bp）；c GC偏移；d AT偏移。

3、基因重排和共线性分析

在A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组中检测到的15个PCGs中，只有四个基因（cox2、cob、atp6、nad1）的相对位置有所不同（图S3）。在基因排列方面，A. psychrotrophicus CPCC 401038与A. pellizariae UFMGCB 12416表现出更大的相似性。与A. psychrotrophicus CPCC 401038相比，T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组中的tRNA基因相对位置变化不大，除了tRNA基因数量的细微变化。在以atp6为中心的三个线粒体基因组中，观察到两个基因框（Box 1和Box 2）的相对位置发生了变化，其中cox2和cob基因的相对位置发生了反转（图4）。此外，这两个线粒体基因组中的两个rRNA基因的相对位置保持不变。这些发现表明，Antarctomyces和Thelebolus属的线粒体基因组中的基因顺序相对保守。比较冷适应、冷嗜性和中温性真菌的线粒体基因组中的基因顺序显示，它们的PCGs和rRNA基因发生了大量重排，顺序高度可变（图S4）。

图4 比较A. pellizariae、A. psychrotrophicus和T. microsporus线粒体基因组中的基因排列。背景为黄色的基因表示每个线粒体基因组特有的tRNA基因。这些高亮的基因指示了Antarctomyces和Thelebolus属三种线粒体基因组之间的差异。

对八个线粒体基因组的共线性分析识别出总共八个同源区域（图5）。这些同源区域在中温性真菌中较长，可能是由于基因组中发生了广泛的重排。此外，这些同源区域在冷适应真菌中相对位置更加一致，而在冷嗜性真菌中，三个同源区域A、B和H表现出共同移动的特征。

图5 冷适应、冷嗜性和中温性真菌的八个线粒体基因组共线性分析。

4、基因的遗传距离和进化速率

在A. pellizariae UFMGCB 12416、A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组中，15个PCGs中rps3的长度差异最大，变异为105 bp。这三个线粒体基因组中PCGs的GC含量差异表明，A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的每个核心PCG的碱基经历了频繁的变化（图6）。在这三个线粒体基因组中的15个PCGs中，atp9的GC含量最高，而atp8的GC含量最低。线粒体基因组中的GC偏移变化较大，所有三个基因组中的atp8基因均观察到负偏移，而在A. pellizariae UFMGCB 12416和A. psychrotrophicus CPCC 401038的两个基因组中，atp6和cox3也表现出负偏移。这三个线粒体基因组中的所有PCGs均表现出负AT偏移，唯独rps3基因除外。在这三个基因组之间观察到显著差异，特别是在atp8、nad6和nad4L基因中。此外，A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组共享的tRNA基因长度几乎相同，仅有trnL-TAG和trnS-GCT相差一个碱基。所有tRNA基因的GC含量范围为28.77%至50.68%，其中trnM-CAT的GC含量最低，而trnE-TTC的GC含量最高。这两个线粒体基因组共享25个tRNA基因，但只有9个具有相同的GC含量。trnK-TTT表现出最高的GC含量。

图6 15个PCGs、两个rRNA基因和25个tRNA基因在三个线粒体基因组中的长度和碱基组成差异。a PCGs和rRNA基因的长度变化；b PCGs和rRNA基因的GC含量；c 共享tRNA基因的GC含量；d 共享tRNA基因的长度；e GC偏移；f AT偏移。

对剩余14个PCGs进行了遗传变异与生长温度之间相关性的分析，因为某些真菌的线粒体基因组中缺失atp9。在中温性真菌中，包括atp8、cox2、cox3、nad5和rps3在内的多个基因表现出较高的GC含量，其中rps3的表达更加明显。当将14个PCGs和2个rRNA基因一起考虑时，冷适应真菌中的大多数GC含量较低，且各个基因的长度更为一致。此外，冷适应、冷嗜性和中温性真菌中各个基因的GC偏移均为负值，而rps3基因的AT偏移则显示出正值和负值。

在这八个线粒体基因组中的14个PCGs中，rps3表现出最高的平均K2P遗传距离，其次是nad6和nad3，这表明这些基因变异性更大（图7）。相反，nad4L在这八种物种中具有最低的平均K2P遗传距离，其次是cob和nad5，表明这些基因在进化上更为保守。在计算Ks和Ka时，nad4L的值均为最小，其Ka/Ks值仅比14个PCGs中的atp6高0.009。此外，rps3具有最高的Ka，而nad3具有最大的Ks。这14个PCGs的所有Ka/Ks值均小于1，表明它们都处于净化选择之下，其中rps3的Ka/Ks值最高，为0.716。

图7 对八个线粒体基因组中14个PCGs的遗传分析。K2P：Kimura-2参数距离；Ka：每个非同义位点的非同义替换平均数；Ks：每个同义位点的同义替换平均数。

5、Leotiomycetes的线粒体系统发育

通过基于贝叶斯推断（BI）和最大似然（ML）方法的分析，使用连接的线粒体基因集（14个PCGs）生成了一个支持良好的系统发育树（图8）。根据系统发育分析，21种锤舌菌纲物种可以分为四个主要进化分支：包括Erysiphaceae、Helotiaceae、Mollisiaceae、Ploettnerulaceae和Sclerotiniaceae科的Helotiales目；包括Pleosporaceae和Shiraiaceae科的Pleosporales目；包括Cudoniaceae科的Rhytismatales目；以及包括Thelebolaceae和Pseudeurotiaceae科的Thelebolales目。在Thelebolaceae科中，A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041与A. pellizariae UFMGCB 12416聚集在同一分支上。因此，分析表明，组合的线粒体基因数据集作为研究物种之间系统发育关系的合适且可靠的分子标记。

图8 基于线粒体基因集的系统发育树。自展值（BS）显示在分支前的斜杠之前，贝叶斯后验概率显示在斜杠之后。

讨论

在本研究中，A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组相差8633 bp，尽管它们的GC含量几乎相同。内含子和基因间区域的扩展被认为是导致T. microsporus CPCC 401041基因组大小较大的主要因素。这些发现与之前的研究一致，表明内含子在改变真菌线粒体大小方面至关重要。内含子的动态被视为真菌线粒体中的移动遗传成分，显著影响真菌线粒体的大小和排列。除了一个tRNA基因外，T. microsporus CPCC 401041中的所有基因均位于线粒体基因组的同一条链上。这一发现与之前的研究结果一致，显示大多数线粒体基因通常位于子囊菌类真菌的同一条链上。通过比较冷适应、冷嗜性和中温性真菌的线粒体基因组特征，我们可以得出结论：中温性真菌具有更大的线粒体基因组、更高的GC含量、更多的内含子和更长的基因间区域。高GC含量可能增强了高温条件下线粒体基因组的稳定性，而基因组扩展则提供了额外的遗传信息。这些因素有助于更好地理解真菌在不同生长温度下在线粒体基因组水平上的适应性。

与原始核基因组相比，在进化过程中线粒体基因转移到真核生物核基因组中，自从从祖先内共生细菌获得真核生物线粒体基因组以来，线粒体基因组与真核生物核基因组之间发生了显著分化。这一现象突显了这一进化过程所带来的多种益处。少量线粒体基因，包括两个rRNA基因、5-35个tRNA基因和一组用于能量代谢的关键PCGs得以保存。这些保留的基因对控制线粒体活动和细胞稳态具有重要影响。在这两个线粒体基因组中识别出15个PCGs：atp6、atp8、atp9、cob、cox1、cox2、cox3、rps3、nad1、nad2、nad3、nad4、nad4L、nad5和nad6。这些基因的AT偏移和GC偏移在两个物种之间存在差异，突显了它们的遗传分化。此外，本研究中的两个物种在rRNA和tRNA基因长度及碱基组成上也存在差异。之前的研究表明，线粒体tRNA中的碱基突变可能影响蛋白质合成。然而，需要进一步研究以确定rRNA和tRNA变异如何影响适应极地条件的真菌。比较不同温度下生长的真菌的线粒体基因显示，中温性真菌具有更高的线粒体基因GC含量，这有利于在高温条件下的稳定。此外，对八种真菌共享的14个PCGs的遗传距离和Ka/Ks值进行比较显示，nad4L更为保守，而nad3和rps3则变异性更大。

线粒体DNA的组织结构可以作为评估物种之间系统发育关系和遗传联系的重要参考。A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041的线粒体基因组中的基因排列变化较小，仅有少数tRNA基因的增加或缺失，以及三个核心基因（cox2、cob、nad1）的重排。在分析线粒体基因组内各个基因之间的差异时，A. psychrotrophicus CPCC 401038的组织结构更可与A. pellizariae UFMGCB 12416进行比较。这一发现表明，线粒体基因差异有助于区分不同属之间的物种。通过比较冷适应、冷嗜性和中温性真菌线粒体基因组中的基因顺序和同源区域，我们发现发生了大量重排，这对它们的进化过程产生了贡献。中温性真菌还具有更长的同源区域，这主要是由于这些区域内插入了额外内含子，从而导致同源区域大小范围更广。

在真菌中同源区域位置的变化也表明，线粒体基因组可以为物种分类和系统发育关系的研究提供新的方法。三分之二的命名真菌物种属于子囊菌门（Ascomycota），该门包括许多经济重要的物种，以及广泛的病原体、分解者和共生体。这突显了准确分类和鉴定的重要性，以更好地利用或控制它们。当前真菌的分类依赖于核基因组和分子标记。然而，线粒体基因组更易获取，并且包含更多遗传信息，使其在子囊菌的分类和鉴定中具有很大的潜力。因此，分子标记应与真菌的系统发育和分类研究结合使用，线粒体基因组作为有价值的补充。在本研究中，用于构建系统发育树的14个常见蛋白编码基因的数据可以作为可靠的分子标记。A. psychrotrophicus CPCC 401038和T. microsporus CPCC 401041这两个物种与A. pellizariae关系最为密切。然而，大多数单基因系统发育树显示出明显的进化分支，有些甚至无法区分不同类群的真菌，这可能是因为单个基因未能传达足够的进化信息。

在之前的研究中，NCBI数据库中唯一可用的Thelebolaceae科线粒体基因组是Antarctomyces pellizariae，其为一个30,121 bp的环状基因组，尚未得到广泛特征化。本研究首次系统分析了Antarctomyces psychrotrophicus和Thelebolus microsporus的线粒体特征，并比较了它们在Thelebolaceae科内真菌的线粒体基因组。这项研究对Thelebolaceae科的分类具有重要意义，因为它填补了该群体线粒体基因组数据的空白。在Thelebolales目和Thelebolaceae科内进行详细的真菌线粒体基因组比较可能为其进化和生态提供有价值的见解。然而，由于缺乏其他Thelebolales物种的线粒体基因组数据，分析受到限制。未来的研究应集中于测序和分析来自更多Thelebolales物种的线粒体基因组，以更好地理解它们的进化关系和生态适应。

本研究具有不同温度适应性的真菌在线粒体基因组水平上进行了比较，以识别相似性和差异，为研究冷适应真菌的机制提供基础。在其他极端条件下，如高盐、高pH或高温，真菌中也可能观察到类似的线粒体适应性。进一步对不同真菌进行比较研究对于理解这些线粒体特征的程度和特异性至关重要。这些研究可能揭示出使真菌能够在极端条件下生存的共同进化策略，从而为深入了解真菌适应性和多样性提供更深刻的见解。

结论

本研究首次对Thelebolaceae科真菌的线粒体基因组进行了比较分析，重点关注来自南极的两个新组装基因组，分别来自属Antarctomyces和Thelebolus，以及来自Thelebolaceae科以外的两种冷嗜性真菌和三种中温性真菌。我们发现，中温性真菌的GC含量更高，并且基因间区域和内含子区域的比例较大，相较于冷嗜性和冷适应真菌。此外，我们观察到这八个基因组的蛋白编码基因（PCGs）中GC含量存在显著变异，冷适应真菌的GC含量最低。此外，基因比较显示，同属（Antarctomyces）的两个线粒体基因组之间更为相似。冷适应、冷嗜性和中温性真菌的PCGs之间表现出不同的进化速率，其中nad4L是最保守的，而rps3则是变异性最大的。所有PCGs都处于净化选择之下，并且在PCGs和rRNA基因中观察到了显著的重排，表明基因顺序高度可变。这些发现增强了我们对南极地区Thelebolaceae科内真菌极端适应性和进化动态的理解，突显了不同环境温度如何影响真菌线粒体基因组结构和适应性。

本文来自：物种分类及进化研究-公众号