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中國(guó)科學(xué)院微生物研究所趙瑞琳?qǐng)F(tuán)隊(duì)解析全球雙孢蘑菇進(jìn)化與馴化的關(guān)鍵基因組特征
雙孢蘑菇是全球產(chǎn)值最高的食用菌，但其工廠(chǎng)化生產(chǎn)長(zhǎng)期依賴(lài)國(guó)外引進(jìn)菌株。系統(tǒng)解析該物種的進(jìn)化歷史及其重要性狀的遺傳基礎(chǔ)，對(duì)創(chuàng)制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的種質(zhì)資源具有重要的科學(xué)與應(yīng)用價(jià)值。近日，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所趙瑞琳?qǐng)F(tuán)隊(duì)對(duì)雙孢蘑菇全球種質(zhì)資源開(kāi)展了大規(guī)模群體基因組分析。該研究首次從進(jìn)化與馴化的視角，在全球范圍內(nèi)對(duì)該物種野生與栽培種群的遺傳資源進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估；解析馴化過(guò)程中人工選擇的關(guān)鍵基因組特征，為發(fā)掘和利用具有高應(yīng)用價(jià)值的種質(zhì)資源和基因資源提供直接依據(jù)。相關(guān)成果以題為“Genomic signatures of evolution and domestication in the button mushroom Agaricus bisporus”發(fā)表在Current Biology上。
該研究對(duì)482份全球分布的野生和商業(yè)雙孢蘑菇菌株進(jìn)行了全基因組重測(cè)序。群體基因組分析顯示，北美洲和歐洲分別是雙孢蘑菇的兩個(gè)分化中心；第四紀(jì)冰期導(dǎo)致的地理隔離促進(jìn)了群體分化，而間冰期群體發(fā)生顯著擴(kuò)張，頻繁的基因交流致使當(dāng)前雙孢蘑菇群體呈現(xiàn)復(fù)雜的混合起源與較高的遺傳多樣性。馴化與育種歷程分析表明，白色菌蓋是馴化過(guò)程中的關(guān)鍵選擇性狀。通過(guò)選擇清除分析和GWAS，研究定位到黑色素合成途徑中編碼多酚氧化酶的AbPPO1基因是調(diào)控菌蓋顏色變異的關(guān)鍵基因，其中該基因的單倍型AbPPO1Hap_2為白色菌株特有，屬于功能喪失型突變。隨后的雜交、遺傳轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析驗(yàn)證了上述結(jié)論。
該研究將進(jìn)化基因組學(xué)與馴化遺傳學(xué)方法相結(jié)合，闡明了歷史氣候動(dòng)態(tài)演變?cè)谒茉齑笮驼婢z傳多樣性中的作用，揭示了雙孢蘑菇的馴化歷史及其重要商業(yè)性狀——菌蓋顏色的遺傳機(jī)制，為雙孢蘑菇種質(zhì)資源的高效利用與分子育種提供了基因組學(xué)框架。
圖形摘要
中國(guó)科學(xué)院微生物研究所特別研究助理凌志琳、已畢業(yè)博士生陳國(guó)濤與張明晢為論文共同第一作者，趙瑞琳研究員為文章通訊作者。研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和北京市食用菌創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目資助。
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