【科研成果】中國科學(xué)院微生物研究所趙瑞琳團(tuán)隊泛基因揭示金針菇馴化過程中基因組進(jìn)化并識別菌蓋顏色和菌柄長度變異基因

金針菇作為重要的食用菌之一，具有顯著的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟(jì)價值，但其馴化過程中遺傳多樣性的變化和基因組演化機制尚未得到充分研究。近日，中國科學(xué)院微生物研究所趙瑞琳研究團(tuán)隊在Journal of Advanced Research上發(fā)表題為“Pan-genome analysis reveals genomic variations during enoki mushroom domestication, with emphasis on genetic signatures of cap color and stipe length”的文章。

該研究通過對199個野生和栽培金針菇菌株的基因組序列的群體基因組、泛基因組及基于存在/缺失變異（PAV）和單核苷酸多態(tài)性的全基因組關(guān)聯(lián)（GWAS）等分析，揭示了金針菇在馴化過程中的基因組進(jìn)化，并通過遺傳轉(zhuǎn)化實驗驗證了對菌蓋顏色和菌柄長度變異發(fā)揮功能的基因。

研究表明，金針菇群體可以劃分為與人工選擇強度相對應(yīng)的4個群體；栽培菌株的基因組較小，基因數(shù)目較少，遺傳變異較低，基因表達(dá)多樣性和雜合度也顯著低于野生種群。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，馴化過程中，涉及β-內(nèi)酰胺抗生素降解的基因和特定的MAPK信號通路基因發(fā)生丟失，使得栽培品種對病原菌的抗性減弱。分別通過基于PAV-GWAS、SNP-GWAS和轉(zhuǎn)錄組分析，識別出了與菌蓋顏色和菌柄長度密切相關(guān)的四個基因，隨后的遺傳轉(zhuǎn)化實驗證實，只有基于PAV-GWAS發(fā)現(xiàn)的兩個基因（FfB和FfD）具有相關(guān)功能。

該研究不僅揭示了栽培和野生金針菇種群之間的顯著基因組差異，發(fā)現(xiàn)馴化過程中部分抗病基因的喪失，還證實了與菌蓋顏色和菌柄長度相關(guān)的2個基因；并且首次證明了PAV變異在蘑菇馴化中的重要作用。上述研究成果對于蘑菇育種和進(jìn)化研究都具有重要的指導(dǎo)價值。

中國科學(xué)院微生物研究所劉飛助理研究員和馬新斌博士研究生為論文共同第一作者，趙瑞琳研究員為論文通訊作者。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃、北京市食用菌創(chuàng)新團(tuán)隊及河南省重點研發(fā)等項目的資助。

圖形摘要