黑木耳有重要的食藥用價值，是我國的傳統(tǒng)食用菌，具有抗腫瘤、抗氧化、防止血栓和降血糖等特性，有“菌中瑰寶”的美譽。東北地區(qū)是我國黑木耳的主產(chǎn)區(qū)，其生產(chǎn)的黑木耳暢銷國內外，黑木耳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對促進東北的經(jīng)濟和社會發(fā)展起了重要的推動作用。過去幾十年，黑木耳的研究主要集中在利用ISSR（inter-simple sequence repeat，簡單重復序列間區(qū)標記技術）、RAPD（random amplified polymorphic DNA，隨機擴增多態(tài)性DNA標記技術）、SRAP（Sequence-related amplified polymorphism，相關序列擴增多態(tài)性）等方法來進行種質鑒定、系統(tǒng)發(fā)育或者遺傳多樣性研究，而缺乏對黑木耳分子水平的研究。全筋、半筋和無筋是蛟河市的三種主要栽培品系，它們表面的褶皺明顯不同，營養(yǎng)價值和口感也各有千秋，但對它們基因表達譜的差異以及抗癌、抗氧化等作用機制知之甚少。目前公共數(shù)據(jù)庫中尚無黑木耳的基因轉錄組數(shù)據(jù)，嚴重阻礙了黑木耳的分子研究以及潛在的深加工價值再開發(fā)。

　　中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所生物醫(yī)學檢驗技術研究室唐玉國、高山課題組聯(lián)合英國牛津大學(University of Oxford)研究員王琿對吉林省蛟河市黃松甸鎮(zhèn)國家級萬畝黑木耳標準化種植示范區(qū)三個主要的黑木耳栽培品系——全筋、半筋和無筋進行了轉錄組測序分析，獲得13937個unigene（Universal Gene，獨立非重復基因），其中的12813個unigene可以注釋到已知基因上。主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）顯示這三個栽培種有顯著不同的基因表達譜，全筋與另外兩個品種差異很大，說明無筋和半筋可能來自中國南部的一個共同祖先，全筋則起源于中國北方。進一步的差異基因分析、基因本體分析（Gene Ontology, GO）確認了主成分分析的結果。KEGG基因通路分析顯示黑木耳背面褶皺形成與淀粉和蔗糖代謝、MAPK信號通路、氨基酸生物合成、次生代謝產(chǎn)物的生物合成、抗生素生物合成相關。這意味著黑木耳的不同品系在疾病抗性和藥物成分生成、積累和代謝等方面應該存在顯著差異，對挖掘開發(fā)木耳的醫(yī)療有效成分有指導意義。

　　染料脫色過氧化物酶（Dyp）是過氧化物酶家族的成員，該家族被認為是木質素生物修復的基礎資源。通過對黑木耳過氧化物酶基因的表達譜分析，發(fā)現(xiàn)全筋中的過氧化物酶基因表現(xiàn)出特殊的表達模式，意味著全筋品系在工業(yè)用酶開發(fā)方面有其獨特的價值。而無筋品系內的差異比品系間差異還要大，說明無筋品系內尚存在較大的個體多樣性，為培育開發(fā)新品系，提供了有效依據(jù)和方向。

　　此外，研究者還發(fā)現(xiàn)1124個基因庫中未曾記錄的新unigene，這些基因可能在黑木耳的獨特功能中發(fā)揮重要作用：比如產(chǎn)生有藥用價值的生物活性分子來抗氧化抗衰老。另外一個激動人心的領域是黑木耳的抗腫瘤作用，已有研究表明黑木耳的多糖可以抑制腫瘤細胞的增殖，新基因的發(fā)現(xiàn)為進一步研究黑木耳獨特的抗腫瘤活性物質的生物合成機制，提供了更加明確的研究目標。

　　該研究工作不僅為進一步研究黑木耳的生化和制藥性提供了必不可少的數(shù)據(jù)資源和信息指南，而且客觀評價了吉林省的黑木耳菌株種質資源的遺傳多樣性，有利于保護和利用我國黑木耳的種質資源，開展黑木耳的良種選育，提高東北黑木耳產(chǎn)業(yè)質量，推動當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展。相關成果發(fā)表于《科學報告》（Scientific Reports）。

　　該研究工作獲得中科院百人計劃、中科院前沿科學重點研究項目、國家重點研發(fā)計劃和國家自然基金的資助。

圖1 三個黑木耳栽培種代表三個品系：無筋的正面和背面(a和b)，半筋的正面和背面(c和d)，全筋的正面和背面(e和f)