核心提示： 近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)校植物科技學(xué)院/農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用真菌團(tuán)隊(duì)在International Journal of Biological Macromolecules在線(xiàn)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(xué)植物科技學(xué)院/農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用真菌團(tuán)隊(duì)在International Journal of Biological Macromolecules（中科院一區(qū)top期刊，IF=8.2）在線(xiàn)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(gè)香菇完整參考基因組，分析了雙核等位基因特異性表達(dá)（ASE）在香菇子實(shí)體發(fā)育中的作用，結(jié)合基因差異表達(dá)（DE）和ASE分析，探究了香菇子實(shí)體發(fā)育的分子機(jī)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(jìn)一步揭示大型真菌子實(shí)體發(fā)育的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

蘑菇子實(shí)體是真菌中最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)之一，子實(shí)體發(fā)育機(jī)制是大型真菌中的研究熱點(diǎn)。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(shí)體，但次生菌絲中的不同細(xì)胞核如何協(xié)同調(diào)控子實(shí)體發(fā)育仍然不清楚。香菇是一種異宗配合真菌，同時(shí)也是世界上產(chǎn)量最大的食用菌。在香菇代料栽培過(guò)程中，刺孔透氣是重要步驟之一，可促進(jìn)原基分化及子實(shí)體形成。目前香菇子實(shí)體發(fā)育的分子機(jī)制仍不清晰，尤其是兩種細(xì)胞核在調(diào)控子實(shí)體發(fā)育中的作用，以及刺孔透氣促進(jìn)原基分化和子實(shí)體形成的分子機(jī)制。此外，香菇中仍缺少完整的參考基因組。

該團(tuán)隊(duì)以香菇栽培菌株武香一號(hào)（WX1）為研究對(duì)象，通過(guò)原生質(zhì)體單核化獲得了兩個(gè)性親和單核體菌株Wpm-1和Wpm-4，并基于Nanopore和Hi-C測(cè)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(tái)。通過(guò)對(duì)WX1菌株子實(shí)體發(fā)育四個(gè)階段的樣品進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并結(jié)合基因組進(jìn)行DE和ASE分析。發(fā)現(xiàn)在刺孔后，香菇菌絲可感知細(xì)胞壁脅迫、信息素和CO2濃度下降，導(dǎo)致與細(xì)胞黏附、細(xì)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(jìn)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(shí)體中表達(dá)活躍。部分與子實(shí)體發(fā)育相關(guān)的重要基因發(fā)生ASE，兩種細(xì)胞核可通過(guò)不平衡表達(dá)不同功能的基因來(lái)協(xié)同調(diào)控子實(shí)體發(fā)育。此外，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)末端重復(fù)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(huì)誘導(dǎo)ASE發(fā)生。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生沈楠為論文第一作者，肖揚(yáng)教授為通訊作者。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)邊銀丙教授及福建農(nóng)林大學(xué)鄧優(yōu)錦副教授也參與了本項(xiàng)研究。本研究獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)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(shí)體發(fā)育各階段等位基因特異性表達(dá)分析

 香菇子實(shí)體發(fā)育分子機(jī)制模型

 通訊作者介紹

肖揚(yáng)，博士，教授，國(guó)家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生導(dǎo)師。現(xiàn)任華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科技學(xué)院應(yīng)用生物教研室主任。擔(dān)任中國(guó)菌物學(xué)會(huì)理事兼食用真菌專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任委員，湖北省食用菌協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng),中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì)食用菌分會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)，中國(guó)菌物學(xué)會(huì)香菇產(chǎn)業(yè)分會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)，湖北省科協(xié)第十屆委員會(huì)委員，中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)理事，湖北省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)食用菌專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任，湖北省食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家，湖北省暨武漢市微生物學(xué)會(huì)真菌專(zhuān)業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員，《食用菌學(xué)報(bào)》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(xué)開(kāi)展合作研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金4項(xiàng)，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題1項(xiàng)和子課題3項(xiàng)，湖北省公益性行業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)。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(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（2019），上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（2020），上海市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（2016），吉林省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（2016），湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（2014）。主持制訂全國(guó)農(nóng)業(yè)主推技術(shù)1項(xiàng)（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(gè)，參編著作4本。