We present a 6-gene, 420-species maximum-likelihood phylogeny of Ascomycota, the largest phylum of Fungi. This analysis is the most taxonomically complete to date with species sampled from all 15 currently circumscribed classes. A number of superclass-level nodes that have previously evaded resolution and were unnamed in classifications of the Fungi are resolved for the first time. Based on the 6-gene phylogeny we conducted a phylogenetic informativeness analysis of all 6 genes and a series of ancestral character state reconstructions that focused on morphology of sporocarps, ascus dehiscence, and evolution of nutritional modes and ecologies. A gene-by-gene assessment of phylogenetic informativeness yielded higher levels of informativeness for protein genes (RPB1, RPB2, and TEF1) as compared with the ribosomal genes, which have been the standard bearer in fungal systematics. Our reconstruction of sporocarp characters is consistent with 2 origins for multicellular sexual reproductive structures in Ascomycota, once in the common ancestor of Pezizomycotina and once in the common ancestor of Neolectomycetes. This first report of dual origins of ascomycete sporocarps highlights the complicated nature of assessing homology of morphological traits across Fungi. Furthermore, ancestral reconstruction supports an open sporocarp with an exposed hymenium (apothecium) as the primitive morphology for Pezizomycotina with multiple derivations of the partially (perithecia) or completely enclosed (cleistothecia) sporocarps. Ascus dehiscence is most informative at the class level within Pezizomycotina with most superclass nodes reconstructed equivocally. Character-state reconstructions support a terrestrial, saprobic ecology as ancestral. In contrast to previous studies, these analyses support multiple origins of lichenization events with the loss of lichenization as less frequent and limited to terminal, closely related species.

The vascular wilt fungi Verticillium dahliae and V. albo-atrum infect over 200 plant species, causing billions of dollars in annual crop losses. The characteristic wilt symptoms are a result of colonization and proliferation of the pathogens in the xylem vessels, which undergo fluctuations in osmolarity. To gain insights into the mechanisms that confer the organisms' pathogenicity and enable them to proliferate in the unique ecological niche of the plant vascular system, we sequenced the genomes of V. dahliae and V. albo-atrum and compared them to each other, and to the genome of Fusarium oxysporum, another fungal wilt pathogen. Our analyses identified a set of proteins that are shared among all three wilt pathogens, and present in few other fungal species. One of these is a homolog of a bacterial glucosyltransferase that synthesizes virulence-related osmoregulated periplasmic glucans in bacteria. Pathogenicity tests of the corresponding V. dahliae glucosyltransferase gene deletion mutants indicate that the gene is required for full virulence in the Australian tobacco species Nicotiana benthamiana. Compared to other fungi, the two sequenced Verticillium genomes encode more pectin-degrading enzymes and other carbohydrate-active enzymes, suggesting an extraordinary capacity to degrade plant pectin barricades. The high level of synteny between the two Verticillium assemblies highlighted four flexible genomic islands in V. dahliae that are enriched for transposable elements, and contain duplicated genes and genes that are important in signaling/transcriptional regulation and iron/lipid metabolism. Coupled with an enhanced capacity to degrade plant materials, these genomic islands may contribute to the expanded genetic diversity and virulence of V. dahliae, the primary causal agent of Verticillium wilts. Significantly, our study reveals insights into the genetic mechanisms of niche adaptation of fungal wilt pathogens, advances our understanding of the evolution and development of their pathogenesis, and sheds light on potential avenues for the development of novel disease management strategies to combat destructive wilt diseases.

DNA phylogenetic comparisons have shown that morphology-based species recognition often underestimates fungal diversity. Therefore, the need for accurate DNA sequence data, tied to both correct taxonomic names and clearly annotated specimen data, has never been greater. Furthermore, the growing number of molecular ecology and microbiome projects using high-throughput sequencing require fast and effective methods for en masse species assignments. In this article, we focus on selecting and re-annotating a set of marker reference sequences that represent each currently accepted order of Fungi. The particular focus is on sequences from the internal transcribed spacer region in the nuclear ribosomal cistron, derived from type specimens and/or ex-type cultures. Re-annotated and verified sequences were deposited in a curated public database at the National Center for Biotechnology Information (NCBI), namely the RefSeq Targeted Loci (RTL) database, and will be visible during routine sequence similarity searches with NR_prefixed accession numbers. A set of standards and protocols is proposed to improve the data quality of new sequences, and we suggest how type and other reference sequences can be used to improve identification of Fungi. Database URL:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/PRJNA177353

Knowledge of pathogen biology and genetic diversity is a cornerstone of effective disease management, and accurate identification of the pathogen is a foundation of pathogen biology. Species names provide an ideal framework for storage and retrieval of relevant information, a system that is contingent on a clear understanding of species boundaries and consistent species identification. Verticillium, a genus of ascomycete fungi, contains important plant pathogens whose species boundaries have been ill defined. Using phylogenetic analyses, morphological investigations and comparisons to herbarium material and the literature, we established a taxonomic framework for Verticillium comprising ten species, five of which are new to science. We used a collection of 74 isolates representing much of the diversity of Verticillium, and phylogenetic analyses based on the ribosomal internal transcribed spacer region (ITS), partial sequences of the protein coding genes actin (ACT), elongation factor 1-alpha (EF), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GPD) and tryptophan synthase (TS). Combined analyses of the ACT, EF, GPD and TS datasets recognized two major groups within Verticillium, Clade Flavexudans and Clade Flavnonexudans, reflecting the respective production and absence of yellow hyphal pigments. Clade Flavexudans comprised V. albo-atrum and V. tricorpus as well as the new species V. zaregamsianum, V. isaacii and V. klebahnii, of which the latter two were morphologically indistinguishable from V. tricorpus but may differ in pathogenicity. Clade Flavnonexudans comprised V. nubilum, V. dahliae and V. longisporum, as well as the two new species V. alfalfae and V. nonalfalfae, which resembled the distantly related V. albo-atrum in morphology. Apart from the diploid hybrid V. longisporum, each of the ten species corresponded to a single clade in the phylogenetic tree comprising just one ex-type strain, thereby establishing a direct link to a name tied to a herbarium specimen. A morphology-based key is provided for identification to species or species groups.

ABSTRACT Three novel Pseudomonas species associated with healthy plants are described from the United States. They are Pseudomonas arenae sp. nov. from soybean in Missouri and Phragmites sp. in New Jersey; Pseudomonas glycinis sp. nov. from Vaccinium macrocarpon fruit in Massachusetts, groundwater in Tennessee and soybean in Indiana; and Pseudomonas harudinis sp. nov. from Phragmites sp. in New Jersey. No pathogenic strains are known for any of the novel species based on genome comparisons to assemblies in GenBank.

ABSTRACT Three new Curtobacterium species from healthy tissues of agricultural crop plants in the United States are reported. They are Curtobacterium glycinis sp. nov. from soybean in Missouri, Curtobacterium gossypii from cotton in Puerto Rico and corn in Missouri, and Curtobacterium oryzae sp. nov. from rice in Texas.

ABSTRACT Four novel bacterial species collected from healthy tissues of corn, rice and soybean plants in the United States are described. These include Cellulomonas zeae sp. nov. isolated from corn in Indiana; Lelliottia zeae sp. nov. from corn in Indiana and rice in Arkansas; Paraburkholderia zeae sp. nov. isolated from corn in Iowa; and Sphingomonas zeigerminis sp. nov. from corn in Mississippi and soy in Arkansas. No pathogenic strains are known for any of the novel species based on genome comparisons to assemblies in GenBank.

ABSTRACT Two novel Pseudomonas species associated with healthy plants and other habitats are described from the United States. They are Pseudomonas zeiradicis strain PI116 from corn in Missouri, compost from Massachusetts, urban soil from Iowa and water of Lake Erie; and Pseudomonas soyae strain JL117 from soybean in Indiana and Wisconsin, and soil in Wyoming. No plant pathogenic strains are known for any of the novel species based on genome comparisons to assemblies in GenBank.

ABSTRACT Five novel species from healthy plants and other substrates are described. These are Paenibacillus glycinicola sp. nov. from Glycine max in Iowa, United States; Paenibacillus triticicola sp. nov. from Triticum aestivum in Australia, Allium cepa in Texas, garden soil in Wisconsin, cow’s milk in New York state, Panicum virgatum in Michigan, sweet sorghum in Nebraska, and Zea mays in Ohio; Pseudescherichia oryzae sp. nov. from Oryza sativa in Arkansas; Pseudomonas gossypii sp. nov. from a healthy Bos taurus in Kansas, Capsicum annuum from Arizona, Gossypium hirsutum in New Mexico, Oklahoma, and Texas, and Zea mays from Arkansas; and Tardiphaga zeae sp. nov. from Zea mays in Iowa. No pathogenic strains are known for any of the novel species.