Fungivorous millipedes (subterclass Colobognatha) likely represent some of the earliest known mycophagous terrestrial arthropods, yet their fungal partners remain elusive. Here we describe relationships between fungi and the fungivorous millipede, Brachycybe lecontii. Their fungal community is surprisingly diverse with 176 genera, 39 orders, and four phyla and includes several undescribed species. Of particular interest are twelve genera conserved across wood substrates and millipede clades that comprise the core fungal community of B. lecontii. Wood decay fungi, long speculated to serve as the primary food source for Brachycybe species, were absent from this core assemblage and proved lethal to millipedes in pathogenicity assays while entomopathogenic Hypocreales were more common in the core but had little effect on millipede health. This study represents the first survey of fungal communities associated with any colobognath millipede, and these results offer a glimpse into the complexity of millipede fungal communities.

The fungal genus Massospora (Zoopagomycota: Entomophthorales) includes more than a dozen obligate, sexually transmissible pathogenic species that infect cicadas (Hemiptera) worldwide. At least two species are known to produce psychoactive compounds during infection, which has garnered considerable interest for this enigmatic genus. As with many Entomophthorales, the evolutionary relationships and host associations of Massospora spp. are not well understood. The acquisition of M. diceroproctae from Arizona, M. tettigatis from Chile, and M. platypediae from California and Colorado provided an opportunity to conduct molecular phylogenetic analyses and morphological studies to investigate if these fungi represent a monophyletic group and delimit species boundaries. In a three-locus phylogenetic analysis including the D1–D2 domains of the nuclear 28S rRNA gene (28S), elongation factor 1 alpha-like (EFL), and beta-tubulin (BTUB), Massospora was resolved in a strongly supported monophyletic group containing four well-supported genealogically exclusive lineages, based on two of three methods of phylogenetic inference. There was incongruence among the single-gene trees: two methods of phylogenetic inference recovered trees with either the same topology as the 3-gene concatenated tree (EFL), or a basal polytomy (28S, BTUB). Massospora levispora and M. platypediae isolates formed a single lineage in all analyses and are synonymized here as M. levispora . Massospora diceroproctae was sister to M. cicadina in all three single-gene trees and on an extremely long branch relative to the other Massospora , and even the outgroup taxa, which may reflect an accelerated rate of molecular evolution and/or incomplete taxa sampling. The results of the morphological study presented here indicate that spore measurements may not be phylogenetically or diagnostically informative. Despite recent advances in understanding the ecology of Massospora , much about its host range and diversity remains unexplored. The emerging phylogenetic framework can provide a foundation for exploring co-evolutionary relationships with cicada hosts and the evolution of behavior-altering compounds.

Entomopathogenic fungi routinely kill their hosts before releasing infectious spores, but select species keep insects alive while sporulating, which enhances dispersal. Transcriptomics and metabolomics studies of entomopathogens with post-mortem dissemination from their parasitized hosts have unraveled infection processes and host responses, yet mechanisms underlying active spore transmission by Entomophthoralean fungi in living insects remain elusive. Here we report the discovery, through metabolomics, of the plant-associated amphetamine, cathinone, in four Massospora cicadina-infected periodical cicada populations, and the mushroom-associated tryptamine, psilocybin, in annual cicadas infected with Massospora platypediae or Massospora levispora, which appear to represent a single fungal species. The absence of some fungal enzymes necessary for cathinone and psilocybin biosynthesis along with the inability to detect intermediate metabolites or gene orthologs are consistent with possibly novel biosynthesis pathways in Massospora. The neurogenic activities of these compounds suggest the extended phenotype of Massospora that modifies cicada behavior to maximize dissemination is chemically-induced.