近日，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)銜的研究團(tuán)隊(duì)首次使用群體基因組方法探究了具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值食用菌的進(jìn)化史，解析了香菇適應(yīng)性進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)，研究結(jié)果將為香菇優(yōu)良品種選育提供重要的參考依據(jù)。相關(guān)研究成果以“Population genomics provides insights into the genetic basis of adaptive evolution in the mushroom-forming fungus Lentinula edodes”為題在Journal of Advanced Research發(fā)表。

 

　　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(dòng)香菇基因組的進(jìn)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(tuán)隊(duì)基于133個(gè)香菇菌株，開展了基因組重測(cè)序和栽培試驗(yàn)。群體基因組研究將供試菌株分為3個(gè)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(gè)亞群獨(dú)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(tuán)隊(duì)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、細(xì)胞周期調(diào)控、真菌細(xì)胞壁重塑、蛋白質(zhì)降解以及代謝和運(yùn)輸相關(guān)功能基因尤為重要。結(jié)合子實(shí)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(shí)體發(fā)育的過程。進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了香菇適應(yīng)性進(jìn)化過程中遺傳和表型分化的模型。研究結(jié)果表明，對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，特別是溫度的適應(yīng)引發(fā)了香菇群體的遺傳和表型分化。

 

 

 

　　今年3月，研究團(tuán)隊(duì)還結(jié)合基因組、遺傳和表型數(shù)據(jù)，解析了香菇子實(shí)體相關(guān)性狀的遺傳基礎(chǔ)，深化了對(duì)蘑菇形成真菌子實(shí)體發(fā)育的認(rèn)識(shí)水平，以“RNA-Seq-based high-resolution linkage map reveals the genetic architecture of fruiting body development in shiitake mushroom, Lentinula edodes”為題的研究成果在線發(fā)表于Computational and Structural Biotechnology Journal雜志。研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了香菇的超高密度遺傳連鎖圖，定位了29個(gè)與子實(shí)體相關(guān)性狀關(guān)聯(lián)的QTLs, 以及3個(gè)基因組熱點(diǎn)區(qū)域。利用meta-QTL分析，檢測(cè)到7個(gè)多效性QTLs，他們調(diào)控子實(shí)體相關(guān)性狀間的表型相關(guān)。進(jìn)一步，挖掘出33個(gè)調(diào)控子實(shí)體發(fā)育的重要候選基因。

 

 

　　張荊城碩士和博士生沈楠為Journal of Advanced Research文章的第一作者，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(yáng)副教授。香港中文大學(xué)關(guān)海山教授團(tuán)隊(duì)，美國克拉克大學(xué)David Hibbett教授團(tuán)隊(duì)，以及美國能源部聯(lián)合基因組研究所Igor Grigoriev教授團(tuán)隊(duì)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：

 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123221001892

 

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