核心提示： 近日，華中農(nóng)業(yè)大學校植物科技學院/農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國重點實驗室應用真菌團隊在International Journal of Biological Macromolecules在線發(fā)表了題為“Near-gapless genome and transcriptome analyses provide insights into fruiting body development in Lentinula edodes”的研究論文。

近日，華中農(nóng)業(yè)大學植物科技學院/農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國重點實驗室應用真菌團隊在International Journal of Biological Macromolecules（中科院一區(qū)top期刊，IF=8.2）在線發(fā)表了題為“Near-gapless genome and transcriptome analyses provide insights into fruiting body development in Lentinula edodes”的研究論文。該研究組裝了首個香菇完整參考基因組，分析了雙核等位基因特異性表達（ASE）在香菇子實體發(fā)育中的作用，結(jié)合基因差異表達（DE）和ASE分析，探究了香菇子實體發(fā)育的分子機制。該研究為香菇遺傳改良提供了高質(zhì)量的參考基因組，也為進一步揭示大型真菌子實體發(fā)育的分子機制奠定了基礎(chǔ)。

蘑菇子實體是真菌中最復雜的結(jié)構(gòu)之一，子實體發(fā)育機制是大型真菌中的研究熱點。很多大型真菌屬于異宗配合真菌，即需要兩種性親和的單核體菌絲結(jié)合形成次生菌絲才能形成子實體，但次生菌絲中的不同細胞核如何協(xié)同調(diào)控子實體發(fā)育仍然不清楚。香菇是一種異宗配合真菌，同時也是世界上產(chǎn)量最大的食用菌。在香菇代料栽培過程中，刺孔透氣是重要步驟之一，可促進原基分化及子實體形成。目前香菇子實體發(fā)育的分子機制仍不清晰，尤其是兩種細胞核在調(diào)控子實體發(fā)育中的作用，以及刺孔透氣促進原基分化和子實體形成的分子機制。此外，香菇中仍缺少完整的參考基因組。

該團隊以香菇栽培菌株武香一號（WX1）為研究對象，通過原生質(zhì)體單核化獲得了兩個性親和單核體菌株Wpm-1和Wpm-4，并基于Nanopore和Hi-C測序數(shù)據(jù)，分別組裝得到的包含10條染色體的近完整和完整基因組，為ASE分析提供了高質(zhì)量平臺。通過對WX1菌株子實體發(fā)育四個階段的樣品進行轉(zhuǎn)錄組測序，并結(jié)合基因組進行DE和ASE分析。發(fā)現(xiàn)在刺孔后，香菇菌絲可感知細胞壁脅迫、信息素和CO2濃度下降，導致與細胞黏附、細胞壁重塑、蛋白降解和脂質(zhì)代謝相關(guān)的基因上調(diào)，從而促進原基分化。水通道蛋白基因以及與蛋白降解、有絲分裂以及脂質(zhì)和碳水化合物代謝相關(guān)的基因在原基發(fā)育中起重要作用。與組織分化和有性繁殖相關(guān)的基因在子實體中表達活躍。部分與子實體發(fā)育相關(guān)的重要基因發(fā)生ASE，兩種細胞核可通過不平衡表達不同功能的基因來協(xié)同調(diào)控子實體發(fā)育。此外，發(fā)現(xiàn)長末端重復反轉(zhuǎn)座子（LTR-RT）序列更偏好于出現(xiàn)在ASE基因附近，表明LTR-RT序列可能會誘導ASE發(fā)生。

華中農(nóng)業(yè)大學博士生沈楠為論文第一作者，肖揚教授為通訊作者。華中農(nóng)業(yè)大學邊銀丙教授及福建農(nóng)林大學鄧優(yōu)錦副教授也參與了本項研究。本研究獲得了國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金的資助。

文章鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813024014132 

香菇Wpm-1和Wpm-4菌株基因組組裝概況

 香菇子實體發(fā)育各階段等位基因特異性表達分析

 香菇子實體發(fā)育分子機制模型

 通訊作者介紹

肖揚，博士，教授，國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學家，華中農(nóng)業(yè)大學博士生導師?，F(xiàn)任華中農(nóng)業(yè)大學植物科技學院應用生物教研室主任。擔任中國菌物學會理事兼食用真菌專業(yè)委員會副主任委員，湖北省食用菌協(xié)會會長,中國農(nóng)學會食用菌分會副秘書長，中國菌物學會香菇產(chǎn)業(yè)分會副秘書長，湖北省科協(xié)第十屆委員會委員，中國食用菌協(xié)會理事，湖北省農(nóng)作物品種審定委員會食用菌專業(yè)委員會副主任，湖北省食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學家，湖北省暨武漢市微生物學會真菌專業(yè)委員會常務委員，《食用菌學報》編委。主要從事食用菌病害和生物技術(shù)的研究和技術(shù)推廣工作，曾5次赴香港中文大學開展合作研究。主持國家自然科學基金4項，國家重點研發(fā)計劃課題1項和子課題3項，湖北省公益性行業(yè)計劃項目1項。研究成果獲農(nóng)業(yè)農(nóng)村部神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎一等獎1項（2019），上海市科技進步一等獎1項（2020），上海市技術(shù)發(fā)明獎二等獎1項（2016），吉林省科技進步二等獎1項（2016），湖北省科技進步二等獎1項（2014）。主持制訂全國農(nóng)業(yè)主推技術(shù)1項（2017）。以第一作者或通訊作者身份在Journal of Advanced Research, Journal of Hazardous Materials等期刊發(fā)表SCI論文25篇，中文期刊論文21篇。參與選育食用菌新品種7個，參編著作4本。