近日，植物保護研究所食用菌研究室在Journal of Fungi（IF=5.81）上發表了題為“Haplotype-Resolved Genome Analyses Reveal Genetically Distinct Nuclei within a Commercial Cultivar of Lentinula edodes”的研究論文，該研究通過HiFi[[[+]]]Hi-C構建了香菇兩個單倍型核的高質量參考基因組，解析了兩個單核體間的遺傳差異并深入探討了這些差異在香菇生命周期中的重要作用，從而為香菇不同品種間遺傳差異、子代基因組重組等研究提供了新見解。
香菇（Lentinula edodes）是亞洲最受歡迎食用菌品種之一，富含多種營養成分和藥用特性，具有較高的營養和經濟價值。在香菇絕大部分的生命周期中，單個菌絲細胞中含有兩個單倍體細胞核，共享一套細胞質體系，且不進行核融合；僅在生成孢子時擔子中的兩個細胞核發生融合及減數分裂過程，隨后形成單倍體的孢子；香菇中只有雙核體菌絲才能扭結形成原基并發育成子實體。香菇不同交配型單核體基因組的解析，對于揭示香菇兩個細胞核在生長發育中的功能和兩核之間的相互作用及為重要性。
該項研究基于HiFi測序和Hi-C輔助組裝，構建了迄今最完整的香菇單倍型基因組。其中SP3組裝的基因組大小為50.83Mb，contig N50=3.4Mb，并將99.63%的序列錨定到10條染色體上；SP30組裝的基因組大小為49.80Mb，contig N50=2.64Mb，并將98.91%的序列錨定到10條染色體上，BUSCO評估基因組完整性分別為96.4%和96.2%。在此基礎上，比較了2株香菇單倍型基因組與其它已公布的4株香菇株系基因組的共線性，鑒定到了不同香菇株系間的共有和特有基因。每個香菇株系的特有基因均在1000個左右，這些共有基因主要富集在基礎代謝和細胞成分相關的通路中。此外，利用共線性分析揭示了SP3和SP30基因組間的染色體重排以及重排基因的功能差異，發現兩個核基因組序列差異大于30%，添補了對香菇不同交配型基因組差異的認知：SP3中鑒定到333個特有基因，主要分布在9號染色體上；SP30中鑒定到366個特有基因，主要分布在1、2、3號染色體上。最后，研究者對SP3和SP30基因組中的兩個非連鎖交配型位點A（matA）和B（matB）進行了定位研究，發現SP3和SP30中matA的距離和基因結構方面存在差異，而兩者間的matB在數量和位置上存在差異，為香菇定向雜交育種提供研究基礎。該研究為進一步研究香菇栽培品種間、栽培品種與野生品種間的關系，以及兩個細胞核對香菇子實體形成的協同調控作用奠定了基礎。
植物保護研究所高琪助理研究員為此研究的第一作者，嚴冬副研究員和加拿大麥克馬斯特大學徐建平教授為本研究的通訊作者，此研究受到了北京市農林科學院（BAAFS）、現代農業產業技術體系北京市食用菌創新團隊（BAIC05-2022）、國家食用菌產業技術體系（CARS-20）等項目的資助。
全文鏈接：https://doi.org/10.3390/jof8020167
日期：2022-03-02
香菇（Lentinula edodes）是亞洲最受歡迎食用菌品種之一，富含多種營養成分和藥用特性，具有較高的營養和經濟價值。在香菇絕大部分的生命周期中，單個菌絲細胞中含有兩個單倍體細胞核，共享一套細胞質體系，且不進行核融合；僅在生成孢子時擔子中的兩個細胞核發生融合及減數分裂過程，隨后形成單倍體的孢子；香菇中只有雙核體菌絲才能扭結形成原基并發育成子實體。香菇不同交配型單核體基因組的解析，對于揭示香菇兩個細胞核在生長發育中的功能和兩核之間的相互作用及為重要性。
該項研究基于HiFi測序和Hi-C輔助組裝，構建了迄今最完整的香菇單倍型基因組。其中SP3組裝的基因組大小為50.83Mb，contig N50=3.4Mb，并將99.63%的序列錨定到10條染色體上；SP30組裝的基因組大小為49.80Mb，contig N50=2.64Mb，并將98.91%的序列錨定到10條染色體上，BUSCO評估基因組完整性分別為96.4%和96.2%。在此基礎上，比較了2株香菇單倍型基因組與其它已公布的4株香菇株系基因組的共線性，鑒定到了不同香菇株系間的共有和特有基因。每個香菇株系的特有基因均在1000個左右，這些共有基因主要富集在基礎代謝和細胞成分相關的通路中。此外，利用共線性分析揭示了SP3和SP30基因組間的染色體重排以及重排基因的功能差異，發現兩個核基因組序列差異大于30%，添補了對香菇不同交配型基因組差異的認知：SP3中鑒定到333個特有基因，主要分布在9號染色體上；SP30中鑒定到366個特有基因，主要分布在1、2、3號染色體上。最后，研究者對SP3和SP30基因組中的兩個非連鎖交配型位點A（matA）和B（matB）進行了定位研究，發現SP3和SP30中matA的距離和基因結構方面存在差異，而兩者間的matB在數量和位置上存在差異，為香菇定向雜交育種提供研究基礎。該研究為進一步研究香菇栽培品種間、栽培品種與野生品種間的關系，以及兩個細胞核對香菇子實體形成的協同調控作用奠定了基礎。
植物保護研究所高琪助理研究員為此研究的第一作者，嚴冬副研究員和加拿大麥克馬斯特大學徐建平教授為本研究的通訊作者，此研究受到了北京市農林科學院（BAAFS）、現代農業產業技術體系北京市食用菌創新團隊（BAIC05-2022）、國家食用菌產業技術體系（CARS-20）等項目的資助。
全文鏈接：https://doi.org/10.3390/jof8020167
日期：2022-03-02
