Fungi play major roles in ecosystem processes, but the determinants of fungal diversity and biogeographic patterns remain poorly understood. Using DNA metabarcoding data from hundreds of globally distributed soil samples, we demonstrate that fungal richness is decoupled from plant diversity. The plant-to-fungus richness ratio declines exponentially toward the poles. Climatic factors, followed by edaphic and spatial variables, constitute the best predictors of fungal richness and community composition at the global scale. Fungi show similar latitudinal diversity gradients to other organisms, with several notable exceptions. These findings advance our understanding of global fungal diversity patterns and permit integration of fungi into a general macroecological framework.

Global species richness patterns of soil micro-organisms remain poorly understood compared to macro-organisms. We use a global analysis to disentangle the global determinants of diversity and community composition for ectomycorrhizal (EcM) fungi-microbial symbionts that play key roles in plant nutrition in most temperate and many tropical forest ecosystems. Host plant family has the strongest effect on the phylogenetic community composition of fungi, whereas temperature and precipitation mostly affect EcM fungal richness that peaks in the temperate and boreal forest biomes, contrasting with latitudinal patterns of macro-organisms. Tropical ecosystems experience rapid turnover of organic material and have weak soil stratification, suggesting that poor habitat conditions may contribute to the relatively low richness of EcM fungi, and perhaps other soil biota, in most tropical ecosystems. For EcM fungi, greater evolutionary age and larger total area of EcM host vegetation may also contribute to the higher diversity in temperate ecosystems. Our results provide useful biogeographic and ecological hypotheses for explaining the distribution of fungi that remain to be tested by involving next-generation sequencing techniques and relevant soil metadata.

Truffles have evolved from epigeous (aboveground) ancestors in nearly every major lineage of fleshy fungi. Because accelerated rates of morphological evolution accompany the transition to the truffle form, closely related epigeous ancestors remain unknown for most truffle lineages. This is the case for the quintessential truffle genus Tuber, which includes species with socio-economic importance and esteemed culinary attributes. Ecologically, Tuber spp. form obligate mycorrhizal symbioses with diverse species of plant hosts including pines, oaks, poplars, orchids, and commercially important trees such as hazelnut and pecan. Unfortunately, limited geographic sampling and inconclusive phylogenetic relationships have obscured our understanding of their origin, biogeography, and diversification. To address this problem, we present a global sampling of Tuberaceae based on DNA sequence data from four loci for phylogenetic inference and molecular dating. Our well-resolved Tuberaceae phylogeny shows high levels of regional and continental endemism. We also identify a previously unknown epigeous member of the Tuberaceae – the South American cup-fungus Nothojafnea thaxteri (E.K. Cash) Gamundí. Phylogenetic resolution was further improved through the inclusion of a previously unrecognized Southern hemisphere sister group of the Tuberaceae. This morphologically diverse assemblage of species includes truffle (e.g. Gymnohydnotrya spp.) and non-truffle forms that are endemic to Australia and South America. Southern hemisphere taxa appear to have diverged more recently than the Northern hemisphere lineages. Our analysis of the Tuberaceae suggests that Tuber evolved from an epigeous ancestor. Molecular dating estimates Tuberaceae divergence in the late Jurassic (∼156 million years ago), with subsequent radiations in the Cretaceous and Paleogene. Intra-continental diversification, limited long-distance dispersal, and ecological adaptations help to explain patterns of truffle evolution and biodiversity.

Abstract The Yungas, a system of tropical and subtropical montane forests on the eastern slopes of the Andes, are extremely diverse and severely threatened by anthropogenic pressure and climate change. Previous mycological works focused on macrofungi (e.g. agarics, polypores) and mycorrhizae in Alnus acuminata forests, while fungal diversity in other parts of the Yungas has remained mostly unexplored. We carried out Ion Torrent sequencing of ITS2 rDNA from soil samples taken at 24 sites along the entire latitudinal extent of the Yungas in Argentina. The sampled sites represent the three altitudinal forest types: the piedmont (400–700 m a.s.l.), montane (700–1500 m a.s.l.) and montane cloud (1500–3000 m a.s.l.) forests. The deep sequence data presented here (i.e. 4 108 126 quality‐filtered sequences) indicate that fungal community composition correlates most strongly with elevation, with many fungi showing preference for a certain altitudinal forest type. For example, ectomycorrhizal and root endophytic fungi were most diverse in the montane cloud forests, particularly at sites dominated by Alnus acuminata , while the diversity values of various saprobic groups were highest at lower elevations. Despite the strong altitudinal community turnover, fungal diversity was comparable across the different zonal forest types. Besides elevation, soil pH , N, P, and organic matter contents correlated with fungal community structure as well, although most of these variables were co‐correlated with elevation. Our data provide an unprecedented insight into the high diversity and spatial distribution of fungi in the Yungas forests.

Summary Fungi play pivotal roles in ecosystem functioning, but little is known about their global patterns of diversity, endemicity, vulnerability to global change drivers and conservation priority areas. We applied the high-resolution PacBio sequencing technique to identify fungi based on a long DNA marker that revealed a high proportion of hitherto unknown fungal taxa. We used a Global Soil Mycobiome consortium dataset to test relative performance of various sequencing depth standardization methods (calculation of residuals, exclusion of singletons, traditional and SRS rarefaction, use of Shannon index of diversity) to find optimal protocols for statistical analyses. Altogether, we used six global surveys to infer these patterns for soil-inhabiting fungi and their functional groups. We found that residuals of log-transformed richness (including singletons) against log-transformed sequencing depth yields significantly better model estimates compared with most other standardization methods. With respect to global patterns, fungal functional groups differed in the patterns of diversity, endemicity and vulnerability to main global change predictors. Unlike α-diversity, endemicity and global-change vulnerability of fungi and most functional groups were greatest in the tropics. Fungi are vulnerable mostly to drought, heat, and land cover change. Fungal conservation areas of highest priority include wetlands and moist tropical ecosystems.