Summary The nuclear ribosomal internal transcribed spacer ( ITS ) region is the primary choice for molecular identification of fungi. Its two highly variable spacers ( ITS 1 and ITS 2) are usually species specific, whereas the intercalary 5.8S gene is highly conserved. For sequence clustering and blast searches, it is often advantageous to rely on either one of the variable spacers but not the conserved 5.8S gene. To identify and extract ITS 1 and ITS 2 from large taxonomic and environmental data sets is, however, often difficult, and many ITS sequences are incorrectly delimited in the public sequence databases. We introduce ITS x, a Perl‐based software tool to extract ITS 1, 5.8S and ITS 2 – as well as full‐length ITS sequences – from both Sanger and high‐throughput sequencing data sets. ITS x uses hidden Markov models computed from large alignments of a total of 20 groups of eukaryotes, including fungi, metazoans and plants, and the sequence extraction is based on the predicted positions of the ribosomal genes in the sequences. ITS x has a very high proportion of true‐positive extractions and a low proportion of false‐positive extractions. Additionally, process parallelization permits expedient analyses of very large data sets, such as a one million sequence amplicon pyrosequencing data set. ITS x is rich in features and written to be easily incorporated into automated sequence analysis pipelines. ITS x paves the way for more sensitive blast searches and sequence clustering operations for the ITS region in eukaryotes. The software also permits elimination of non‐ ITS sequences from any data set. This is particularly useful for amplicon‐based next‐generation sequencing data sets, where insidious non‐target sequences are often found among the target sequences. Such non‐target sequences are difficult to find by other means and would contribute noise to diversity estimates if left in the data set.

Mycorrhizal fungi are mutualists that play crucial roles in nutrient acquisition in terrestrial ecosystems. Mycorrhizal symbioses arose repeatedly across multiple lineages of Mucoromycotina, Ascomycota, and Basidiomycota. Considerable variation exists in the capacity of mycorrhizal fungi to acquire carbon from soil organic matter. Here, we present a combined analysis of 135 fungal genomes from 73 saprotrophic, endophytic and pathogenic species, and 62 mycorrhizal species, including 29 new mycorrhizal genomes. This study samples ecologically dominant fungal guilds for which there were previously no symbiotic genomes available, including ectomycorrhizal Russulales, Thelephorales and Cantharellales. Our analyses show that transitions from saprotrophy to symbiosis involve (1) widespread losses of degrading enzymes acting on lignin and cellulose, (2) co-option of genes present in saprotrophic ancestors to fulfill new symbiotic functions, (3) diversification of novel, lineage-specific symbiosis-induced genes, (4) proliferation of transposable elements and (5) divergent genetic innovations underlying the convergent origins of the ectomycorrhizal guild.

This paper provides an updated classification of the Kingdom Fungi (including fossil fungi) and fungus-like taxa.Five-hundred and twenty-three (535) notes are provided for newly introduced taxa and for changes that have been made since the previous outline.In the discussion, the latest taxonomic changes in Basidiomycota are provided and the classification of Mycosphaerellales are broadly discussed.Genera listed in Mycosphaerellaceae have been confirmed by DNA sequence analyses, while doubtful genera (DNA sequences being unavailable but traditionally accommodated in Mycosphaerellaceae) are listed in the discussion.Problematic genera in Glomeromycota are also discussed based on phylogenetic results.

Abstract Mushroom-forming fungi (Agaricomycetes) have the greatest morphological diversity and complexity of any group of fungi. They have radiated into most niches and fulfil diverse roles in the ecosystem, including wood decomposers, pathogens or mycorrhizal mutualists. Despite the importance of mushroom-forming fungi, large-scale patterns of their evolutionary history are poorly known, in part due to the lack of a comprehensive and dated molecular phylogeny. Here, using multigene and genome-based data, we assemble a 5,284-species phylogenetic tree and infer ages and broad patterns of speciation/extinction and morphological innovation in mushroom-forming fungi. Agaricomycetes started a rapid class-wide radiation in the Jurassic, coinciding with the spread of (sub)tropical coniferous forests and a warming climate. A possible mass extinction, several clade-specific adaptive radiations and morphological diversification of fruiting bodies followed during the Cretaceous and the Paleogene, convergently giving rise to the classic toadstool morphology, with a cap, stalk and gills (pileate-stipitate morphology). This morphology is associated with increased rates of lineage diversification, suggesting it represents a key innovation in the evolution of mushroom-forming fungi. The increase in mushroom diversity started during the Mesozoic-Cenozoic radiation event, an era of humid climate when terrestrial communities dominated by gymnosperms and reptiles were also expanding.

Abstract Background The colonization of land and the diversification of terrestrial plants is intimately linked to the evolutionary history of their symbiotic fungal partners. Extant representatives of these fungal lineages include mutualistic plant symbionts, the arbuscular mycorrhizal (AM) fungi in Glomeromycota and fine root endophytes in Endogonales (Mucoromycota), as well as fungi with saprotrophic, pathogenic and endophytic lifestyles. These fungal groups separate into three monophyletic lineages but their evolutionary relationships remain enigmatic confounding ancestral reconstructions. Their taxonomic ranks are currently fluid. Results In this study, we recognize these three monophyletic linages as phyla, and use a balanced taxon sampling and broad taxonomic representation for phylogenomic analysis that rejects a hard polytomy and resolves Glomeromycota as sister to a clade composed of Mucoromycota and Mortierellomycota. Low copy numbers of genes associated with plant cell wall degradation could not be assigned to the transition to a plant symbiotic lifestyle but appears to be an ancestral phylogenetic signal. Both plant symbiotic lineages, Glomeromycota and Endogonales, lack numerous thiamine metabolism genes but the lack of fatty acid synthesis genes is specific to AM fungi. Many genes previously thought to be missing specifically in Glomeromycota are either missing in all analyzed phyla, or in some cases, are actually present in some of the analyzed AM fungal lineages, e.g. the high affinity phosphorus transporter Pho89. Conclusion Based on a broad taxon sampling of fungal genomes we present a well-supported phylogeny for AM fungi and their sister lineages. We show that among these lineages, two independent evolutionary transitions to mutualistic plant symbiosis happened in a genomic background profoundly different from that known from the emergence of ectomycorrhizal fungi in Dikarya. These results call for further reevaluation of genomic signatures associated with plant symbiosis.

Summary Morphological characters and nuclear ribosomal DNA (rDNA) phylogenies have so far been the basis of the current classifications of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. Improved understanding of the phylogeny and evolutionary history of AM fungi requires extensive ortholog sampling and analyses of genome and transcriptome data from a wide range of taxa. To circumvent the need for axenic culturing of AM fungi we gathered and combined genomic data from single nuclei to generate de novo genome assemblies covering seven families of AM fungi. Comparative analysis of the previously published Rhizophagus irregularis DAOM197198 assembly confirm that our novel workflow generates high-quality genome assemblies suitable for phylogenomic analysis. Predicted genes of our assemblies, together with published protein sequences of AM fungi and their sister clades, were used for phylogenomic analyses. Based on analyses of sets of orthologous genes, we highlight three alternative topologies among families of AM fungi. In the main topology, Glomerales is polyphyletic and Claroideoglomeraceae, is the basal sister group to Glomeraceae and Diversisporales. Our results support family level classification from previous phylogenetic studies. New evolutionary relationships among families where highlighted with phylogenomic analysis using the hitherto most extensive taxon sampling for AM fungi.

Abstract Fungal metabarcoding of substrates such as soil, wood, and water are uncovering an unprecedented number of fungal species that do not seem to produce tangible morphological structures and that defy our best attempts at cultivation, thus falling outside of the ambit of the International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants. The present study uses the new, ninth release of the species hypotheses of the UNITE database to show that species discovery through environmental sequencing vastly outpaces traditional, Sanger sequencing-based efforts in a strongly increasing trend over the last five years. Our findings challenge the present stance of the mycological community – that “the code” works fine and that these complications will somehow sort themselves out given enough time and a following wind – and suggest that we should be discussing not whether to allow DNA-based descriptions (typifications) of species and by extension higher ranks of fungi, but what the precise requirements for such DNA-based typifications should be. We submit a tentative list of such criteria for further discussion. However, the present authors fear that no waves of change will be lapping the shores of mycology for the foreseeable future, leaving the overwhelming majority of extant fungi without formal names and thus scientific and environmental agency. It is not clear to us who benefits from that, but neither fungi nor mycology are likely to be on the winning side.

Abstract Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi form obligate symbiosis with the roots of the majority of land plants and are found in all terrestrial ecosystems. The source and structure of genetic variation in AM fungi has remained an enigma due to difficulties in the axenic cultivation and generation of high-quality genome assemblies from most species. Furthermore, how AM fungi survives long-term without a single nuclear stage per cell life history is puzzling, prompting hypotheses on selection at the nuclear level which functions to purge deleterious mutations. In this study, we aimed to characterize both intra- and inter-organismal genetic variation in AM fungi by analyzing genomic information from individual nuclei of three strains from two species of the genus Claroideoglomus . We observed overall low levels of genetic variation within the strains, most of which represent rare variants likely kept at low frequency by purifying selection. We also observed variants that have been maintained as polymorphic across both strains and species. The results in this study affirm our conceptual understanding that nuclei in AM fungal strains function as populations of asexually reproducing units. Further, we propose that selection acts on different levels within the organism, with strong signals of purifying selection on nuclei within strain.

A large proportion of Earth's biodiversity constitutes organisms that cannot be cultured, have cryptic life-cycles and/or live submerged within their substrates[1][1]–[4][2]. Genomic data are key to unravel both their identity and function[5][3]. The development of metagenomic methods[6][4],[7][5] and the advent of single cell sequencing[8][6]–[10][7] have revolutionized the study of life and function of cryptic organisms by upending the need for large and pure biological material, and allowing generation of genomic data from complex or limited environmental samples. Genome assemblies from metagenomic data have so far been restricted to organisms with small genomes, such as bacteria[11][8], archaea[12][9] and certain eukaryotes[13][10]. On the other hand, single cell technologies have allowed the targeting of unicellular organisms, attaining a better resolution than metagenomics[8][6],[9][11],[14][12]–[16][13], moreover, it has allowed the genomic study of cells from complex organisms one cell at a time[17][14],[18][15]. However, single cell genomics are not easily applied to multicellular organisms formed by consortia of diverse taxa, and the generation of specific workflows for sequencing and data analysis is needed to expand genomic research to the entire tree of life, including sponges[19][16], lichens[3][17],[20][18], intracellular parasites[21][19],[22][20], and plant endophytes[23][21],[24][22]. Among the most important plant endophytes are the obligate mutualistic symbionts, arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, that pose an additional challenge with their multinucleate coenocytic mycelia[25][23]. Here, the development of a novel single nuclei sequencing and assembly workflow is reported. This workflow allows, for the first time, the generation of reference genome assemblies from large scale, unbiased sorted, and sequenced AM fungal nuclei circumventing tedious, and often impossible, culturing efforts. This method opens infinite possibilities for studies of evolution and adaptation in these important plant symbionts and demonstrates that reference genomes can be generated from complex non-model organisms by isolating only a handful of their nuclei. [1]: #ref-1 [2]: #ref-4 [3]: #ref-5 [4]: #ref-6 [5]: #ref-7 [6]: #ref-8 [7]: #ref-10 [8]: #ref-11 [9]: #ref-12 [10]: #ref-13 [11]: #ref-9 [12]: #ref-14 [13]: #ref-16 [14]: #ref-17 [15]: #ref-18 [16]: #ref-19 [17]: #ref-3 [18]: #ref-20 [19]: #ref-21 [20]: #ref-22 [21]: #ref-23 [22]: #ref-24 [23]: #ref-25

Journal impact factors were devised to qualify and compare university library holdings but are frequently repurposed for use in ranking applications, research papers, and even individual applicants in mycology and beyond. The widely held assumption that mycological studies published in journals with high impact factors add more to systematic mycology than studies published in journals without high impact factors nevertheless lacks evidential underpinning. The present study uses the species hypothesis system of the UNITE database for molecular identification of fungi and other eukaryotes to trace the publication history and impact factor of sequences uncovering new fungal species hypotheses. The data show that journal impact factors are poor predictors of discovery potential in systematic mycology. There is no clear relationship between journal impact factor and the discovery of new species hypotheses for the years 2000-2021. On the contrary, we found journals with low, and even no, impact factor to account for substantial parts of the species hypothesis landscape, often discovering new fungal taxa that are only later picked up by journals with high impact factors. Funding agencies and hiring committees that insist on upholding journal impact factors as a central funding and recruitment criterion in systematic mycology should consider using indicators such as research quality, productivity, outreach activities, review services for scientific journals, and teaching ability directly rather than using publication in high impact factor journals as a proxy for these indicators.