ABSTRACT Because less than one-third of clinically relevant fusaria can be accurately identified to species level using phenotypic data (i.e., morphological species recognition), we constructed a three-locus DNA sequence database to facilitate molecular identification of the 69 Fusarium species associated with human or animal mycoses encountered in clinical microbiology laboratories. The database comprises partial sequences from three nuclear genes: translation elongation factor 1α ( EF-1α ), the largest subunit of RNA polymerase ( RPB1 ), and the second largest subunit of RNA polymerase ( RPB2 ). These three gene fragments can be amplified by PCR and sequenced using primers that are conserved across the phylogenetic breadth of Fusarium . Phylogenetic analyses of the combined data set reveal that, with the exception of two monotypic lineages, all clinically relevant fusaria are nested in one of eight variously sized and strongly supported species complexes. The monophyletic lineages have been named informally to facilitate communication of an isolate's clade membership and genetic diversity. To identify isolates to the species included within the database, partial DNA sequence data from one or more of the three genes can be used as a BLAST query against the database which is Web accessible at FUSARIUM-ID ( http://isolate.fusariumdb.org ) and the Centraalbureau voor Schimmelcultures (CBS-KNAW) Fungal Biodiversity Center ( http://www.cbs.knaw.nl/fusarium ). Alternatively, isolates can be identified via phylogenetic analysis by adding sequences of unknowns to the DNA sequence alignment, which can be downloaded from the two aforementioned websites. The utility of this database should increase significantly as members of the clinical microbiology community deposit in internationally accessible culture collections (e.g., CBS-KNAW or the Fusarium Research Center) cultures of novel mycosis-associated fusaria, along with associated, corrected sequence chromatograms and data, so that the sequence results can be verified and isolates are made available for future study.

ABSTRACT Members of the species-rich Fusarium solani species complex (FSSC) are responsible for approximately two-thirds all fusarioses of humans and other animals. In addition, many economically important phytopathogenic species are nested within this complex. Due to their increasing clinical relevance and because most of the human pathogenic and plant pathogenic FSSC lack Latin binomials, we have extended the multilocus haplotype nomenclatural system introduced in a previous study (D. C. Chang, G. B. Grant, K. O'Donnell, K. A. Wannemuehler, J. Noble-Wang, C. Y. Rao, L. M. Jacobson, C. S. Crowell, R. S. Sneed, F. M. T. Lewis, J. K. Schaffzin, M. A. Kainer, C. A. Genese, E. C. Alfonso, D. B. Jones, A. Srinivasan, S. K. Fridkin, and B. J. Park, JAMA 296:953-963, 2006) to all 34 species within the medically important FSSC clade 3 to facilitate global epidemiological studies. The typing scheme is based on polymorphisms in portions of the following three genes: the internal transcribed spacer region and domains D1 plus D2 of the nuclear large-subunit rRNA, the translation elongation factor 1 alpha gene ( EF - 1 α), and the second largest subunit of RNA polymerase II gene ( RPB2 ). Of the 251 isolates subjected to multilocus DNA sequence typing, 191 sequence types were differentiated, and these were distributed among three strongly supported clades designated 1, 2, and 3. All of the mycosis-associated isolates were restricted to FSSC clade 3, as previously reported (N. Zhang, K. O'Donnell, D. A. Sutton, F. A Nalim, R. C. Summerbell, A. A. Padhye, and D. M. Geiser, J. Clin. Microbiol. 44:2186-2190, 2006), and these represent at least 20 phylogenetically distinct species. Analyses of the combined DNA sequence data by use of two separate phylogenetic methods yielded the most robust hypothesis of evolutionary relationships and genetic diversity within the FSSC to date. The in vitro activities of 10 antifungals tested against 19 isolates representing 18 species that span the breadth of the FSSC phylogeny show that members of this complex are broadly resistant to these drugs.

ABSTRACT Members of the Fusarium solani species complex (FSSC) are increasingly implicated as the causative agents of human mycoses, particularly in the expanding immunocompromised and immunosuppressed patient populations. Best known as ubiquitous plant pathogens and saprotrophs, the FSSC comprises over 45 phylogenetically distinct species distributed among three major clades. To identify which species are associated with human infections, we generated multilocus haplotypes based on four partial gene sequences from 471 isolates. Of these, 278 were from human patients, 21 were from hospital environments, and 172 were from other sources. Phylogenetic trees inferred from an ergosterol biosynthesis gene ( erg-3 ) were highly discordant with those inferred from the three other partial gene sequences; therefore, this partition was analyzed separately. Multilocus analysis showed that isolates from humans were restricted to but spread throughout clade 3 of the FSSC phylogeny, comprising at least 18 phylogenetically distinct species. The majority (74.5%) of the clinical isolates, however, were associated with four major lineages, designated groups 1 to 4. Groups 1 and 2 were strongly supported as phylogenetic species, whereas groups 3 and 4 were not. Although isolates from ocular infections were found in all four groups, they had a significant tendency to belong to group 3 ( P < 0.001). Human clinical isolates shared identical multilocus haplotypes with isolates from plants, other animals, and from hospital environments, suggesting potential nosocomiality. The major finding of this study is that FSSC-associated mycoses of humans and other animals have origins in a broad phylogenetic spectrum, indicating widespread ability to cause infection in this diverse species complex.

ABSTRACT In 2005 and 2006, outbreaks of Fusarium keratitis associated with soft contact lens use occurred in multiple U.S. states and Puerto Rico. A case-control study conducted by the Centers for Disease Control and Prevention (CDC) showed a significant association between infections and the use of one particular brand of lens solution. To characterize the full spectrum of the causal agents involved and their potential sources, partial DNA sequences from three loci ( RPB 2, EF -1α, and nuclear ribosomal rRNA) totaling 3.48 kb were obtained from 91 corneal and 100 isolates from the patient's environment (e.g., contact lens and lens cases). We also sequenced a 1.8-kb region encoding the RNA polymerase II second largest subunit ( RPB 2) from 126 additional pathogenic isolates to better understand how the keratitis outbreak isolates fit within the full phylogenetic spectrum of clinically important fusaria. These analyses resulted in the most robust phylogenetic framework for Fusarium to date. In addition, RPB 2 nucleotide variation within a 72-isolate panel was used to design 34 allele-specific probes to identify representatives of all medically important species complexes and 10 of the most important human pathogenic Fusarium in a single-well diagnostic assay, using flow cytometry and fluorescent microsphere technology. The multilocus data revealed that one haplotype from each of the three most common species comprised 55% of CDC's corneal and environmental isolates and that the corneal isolates comprised 29 haplotypes distributed among 16 species. The high degree of phylogenetic diversity represented among the corneal isolates is consistent with multiple sources of contamination.