金针菇作为重要的食用菌之一，具有显著的营养价值和经济价值，但其驯化过程中遗传多样性的变化和基因组演化机制尚未得到充分研究。近日，中国科学院微生物研究所赵瑞琳研究团队在Journal of Advanced Research上发表题为“Pan-genome analysis reveals genomic variations during enoki mushroom domestication, with emphasis on genetic signatures of cap color and stipe length”的文章。
该研究通过对199个野生和栽培金针菇菌株的基因组序列的群体基因组、泛基因组及基于存在/缺失变异（PAV）和单核苷酸多态性的全基因组关联（GWAS）等分析，揭示了金针菇在驯化过程中的基因组进化，并通过遗传转化实验验证了对菌盖颜色和菌柄长度变异发挥功能的基因。
研究表明，金针菇群体可以划分为与人工选择强度相对应的4个群体；栽培菌株的基因组较小，基因数目较少，遗传变异较低，基因表达多样性和杂合度也显著低于野生种群。进一步分析发现，驯化过程中，涉及β-内酰胺抗生素降解的基因和特定的MAPK信号通路基因发生丢失，使得栽培品种对病原菌的抗性减弱。分别通过基于PAV-GWAS、SNP-GWAS和转录组分析，识别出了与菌盖颜色和菌柄长度密切相关的四个基因，随后的遗传转化实验证实，只有基于PAV-GWAS发现的两个基因（FfB和FfD）具有相关功能。
该研究不仅揭示了栽培和野生双孢菇种群之间的显著基因组差异，发现驯化过程中部分抗病基因的丧失，还证实了与菌盖颜色和菌柄长度相关的2个基因；并且首次证明了PAV变异在蘑菇驯化中的重要作用。上述研究成果对于蘑菇育种和进化研究都具有重要的指导价值。
中国科学院微生物所刘飞助理研究员和马新斌博士研究生为论文共同第一作者，赵瑞琳研究员为论文通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、北京市食用菌创新团队及河南省重点研发等项目的资助。
图1. 图形摘要
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.11.005
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