9月28日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院邊銀丙教授領(lǐng)銜的應(yīng)用真菌研究團隊在Journal of Advanced Research（2020 IF=10.479）上在線發(fā)表了題為“Population genomics provides insights into the genetic basis of adaptive evolution in the mushroom-forming fungus Lentinula edodes”的研究論文，張荊城碩士和博士生沈楠為論文共同第一作者，肖揚副教授為通訊作者。該研究首次使用群體基因組方法探究了具有重要經(jīng)濟價值的大型真菌進化史，解析了香菇適應(yīng)性進化的遺傳基礎(chǔ)，將為香菇優(yōu)良品種選育奠定重要的理論基礎(chǔ)。

香菇是全球最重要的食用菌，產(chǎn)量占世界栽培食用菌總產(chǎn)量的22%，居各種類首位。生態(tài)適應(yīng)和人工選擇都可推動香菇基因組的進化，但其表型-基因型-適應(yīng)性之間的聯(lián)系尚不明確。研究團隊基于133個香菇菌株，開展了基因組重測序和栽培試驗。群體基因組研究將供試菌株分為3個亞群，亞群間具有顯著的地理分布特征、表型分化和溫度響應(yīng)差異。3個亞群獨立分化于36,871世代以前，現(xiàn)代香菇栽培品種可能起源于我國東北附近地區(qū)。結(jié)合基因組掃描和全基因組關(guān)聯(lián)分析，研究團隊發(fā)現(xiàn)了大量與群體間遺傳和表型分化相關(guān)的候選基因。其中環(huán)境響應(yīng)，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，轉(zhuǎn)錄調(diào)控，細胞周期調(diào)控，真菌細胞壁重塑，蛋白質(zhì)降解，以及代謝和運輸相關(guān)功能基因尤為重要。結(jié)合子實體發(fā)育的轉(zhuǎn)錄組研究發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)一部分群體分化相關(guān)基因參與了子實體發(fā)育的過程。研究團隊構(gòu)建了香菇適應(yīng)性進化過程中遺傳和表型分化的模型。研究表明，對當(dāng)?shù)丨h(huán)境尤其是溫度的適應(yīng)引發(fā)了香菇群體的遺傳和表型分化。

研究團隊還結(jié)合基因組、遺傳和表型數(shù)據(jù)解析了香菇子實體相關(guān)性狀的遺傳基礎(chǔ)，深化了對蘑菇形成真菌子實體發(fā)育的認識水平。今年3月論文以“RNA-Seq-based high-resolution linkage map reveals the genetic architecture of fruiting body development in shiitake mushroom, Lentinula edodes”為題，在線發(fā)表于Computational and Structural Biotechnology Journal雜志（2020 IF=7.271）。研究團隊構(gòu)建了香菇的超高密度遺傳連鎖圖，定位了29個與子實體相關(guān)性狀關(guān)聯(lián)的QTLs, 以及3個基因組熱點區(qū)域。利用meta-QTL分析檢測到7個多效性QTLs，發(fā)現(xiàn)它們調(diào)控子實體相關(guān)性狀間的表型，挖掘出33個調(diào)控子實體發(fā)育的重要候選基因。張琳碩士和龔文兵博士為Computational and Structural Biotechnology Journal文章的第一作者，通訊作者為肖揚副教授。

香港中文大學(xué)關(guān)海山教授團隊，美國克拉克大學(xué)David Hibbett教授團隊及美國能源部聯(lián)合基因組研究所Igor Grigoriev教授團隊參與了部分研究工作。相關(guān)研究獲得了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃和湖北省重點研發(fā)計劃等項目的資助。

圖1 香菇群體結(jié)構(gòu)與分化

圖2 適應(yīng)進化過程中香菇遺傳和表型分化模型

圖3 香菇子實體相關(guān)性狀的遺傳基礎(chǔ)解析

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123221001892

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S200103702100088X?via%3Dihub