毛木耳白色突变体的遗传规律及分子标记开发

2016年秋季,漳州一农户种植的褐色毛木耳Auricularia cornea品种“43012H”发生白色突变,有的菌袋同时长出褐色、白色、褐色与白色交杂的颜色嵌合体耳片,有的菌袋长出白色耳片,而有的菌袋出菇颜色正常。采集白色耳片、褐色耳片和嵌合体耳片进行组织分离,得到的菌种进行栽培试验,从褐色耳片（正常）分离获得的菌种（AC_B）,种植得到正常的毛木耳子实体;从白色耳片（突变）分离获得的菌种（AC_W）,种植得到纯白色子实体;从颜色嵌合体耳片分离获得的菌种（AC_R）,栽培后也只长白色子实体,没有出现嵌合体子实体。AC_B分别与AC_W、AC_R的菌种混合接种栽培,菌袋中同时长出白色、褐色和嵌合体耳片。再次进行组织分离与栽培试验,性状稳定。对AC_B和AC_W进行基因组测序,获得2个与本研究中所用菌株的耳片颜色相关的SNP位点,即SNP1和SNP2。上述组织分离得到的菌株中,褐色菌株的基因型为SNP1 A/G（杂合）、SNP2 A（纯合）,白色菌株的基因型为SNP1 G（纯合）、SNP2 A/C（杂合）。     

金针菇交配型B第三个亚位点的发现与遗传

本研究在分析金针菇减数分裂重组热点时发现B交配型位点可能存在第三个亚位点,为此对同核菌株‘6-3’和‘6-21’的B交配型位点进行全基因组注释,获得8对同源信息素受体基因（pheromone receptor gene,pr）和3对同源信息素前体基因（pheromone precursor gene,pp）,组成了2个结构完整、相距326kb的亚位点α和β;‘6-21’菌株还发现1个‘6-3’菌株不具有的pr,组成第3个亚位点γ,它与亚位点α和β没有连锁。‘6-3’和‘6-21’配对形成异核体后出菇,分离获得142个单孢菌株,其B交配型有8种基因型,通过亲和性试验得到证实,同时还验证了第3个亚位点γ具有与α、β相同的功能。     

金针菇rDNA序列结构特征分析

rDNA序列中的ITS作为DNA barcoding广泛应用于真菌的系统发育与物种辅助鉴定,IGS被认为可以用于种内水平不同菌株的鉴别。食用菌中还没有完整的rDNA序列的报道。本研究采用二代和三代测序技术分别对金针菇单核菌株“6-3”进行测序,用二代测序的数据对三代测序组装得到的基因组序列进行修正,得到一个在基因完整性、连续性和准确性均较好的基因组序列,对比Fibroporia vaillantii rDNA序列,获得金针菇完整的rDNA序列。金针菇rDNA序列结构分析表明,它有8个rDNA转录单元,长度均为5 903bp,有9个基因间隔区,其长度有较大差异,3 909-4 566bp。rDNA转录单元中,各元件的序列长度分别为：18S rDNA 1 796bp、ITS1 234bp、5.8S rDNA 173bp、ITS2 291bp、28S rDNA 3 410bp。基因间间隔区中,IGS1 1 351-1 399bp、5S rDNA 124bp、IGS2 2 435-3 092bp。金针菇的5S、5.8S、18S、28S rDNA序列准确性得到转录组数据的验证,也得到系统发育分析结果的支持。多序列比对发现,不同拷贝的基因间间隔区序列（IGS1和IGS2）存在丰富的多态性,多态性来源于SNP、InDel和TRS（串联重复序列）,而TRS来源于重复单元的类型和数量。9个基因间间隔区之间,IGS1只有少量的SNP和InDel,IGS2不仅有SNP和InDel,还有TRS。本研究结果提示,在应用IGS进行种内水平不同菌株之间的鉴别时,需要选取不同拷贝之间的保守IGS序列。     

金针菇基因组测序与组装策略分析

采用二代和三代测序技术分别对金针菇单核体菌株“6-3”进行测序,应用4种组装策略进行基因组的de novo组装,对比组装效果。基因组组装的参数方面,仅使用二代测序组装的效果最差,长度大于10kb的Contig全长只有24.6Mb,Contig N50只有23kb,组装率只有59.27%。采用三代组装二代校正的组装策略效果最好,长度大于10kb的Contig全长为38.3Mb,Contig N50为2.8Mb,组装率高达92.16%。保守单拷贝基因拼接效果方面,4种组装策略获得基因组序列与BUSCO数据库里的担子菌的保守单拷贝基因比对,基因完整性均大于94%。在组装准确性方面,经过PCR扩增、Sanger测序验证,三代组装二代校正的基因组序列完整并且连续,同时序列上碱基的SNP、InDel数量最少。综上所述,三代组装二代校正得到的基因组序列具有Contig N50值大、组装率高、碱基准确性高的特点,是食用菌基因组测序较为理想的方案。     

毛木耳rDNA序列结构及IGS鉴别菌种初探

rDNA序列中的ITS作为DNA barcode广泛应用于真菌的系统发育与物种辅助鉴定,IGS被认为可以用于种内水平不同菌株的鉴别。有关食用菌rDNA序列的报道较少。本研究对毛木耳Auricularia cornea单核菌株B02进行三代测序与组装,然后用二代测序数据进行校正,得到一个组装效果较好的基因组序列。比对Fibroporia vaillantiir的rDNA序列获得毛木耳rDNA重复单元的完整序列,每个重复单元包含ETS、18S rDNA、ITS1、5.8S rDNA、ITS2、28S rDNA、IGS1、5S rDNA和IGS2,长度分别为398bp、1 790bp、156bp、156bp、206bp、3 432bp、2 247bp、121bp和2 135bp,总长度10 641bp,毛木耳rDNA有310个串联重复单元,转录组和系统发育分析均支持这一结果。与其他已报道的食用菌不同,毛木耳的IGS1、IGS2序列高度保守,其中IGS1的1 400-2 200bp区域在各拷贝之间没有多态性、而在品种之间有较高频率的SNP,这一片段序列有望用于品种鉴别研究。     

金针菇单孢菌株菌丝生长速度QTL定位分析

本研究以已经完成基因组测序的单核菌株“6-3”与“6-21”为出发菌株,配对后获得有锁状联合的异核菌株并进行出菇,收集担孢子,单孢分离获得90个菌株构成作图群体,对作图群体的每个菌株进行二代测序并测定菌丝在PDA培养基的生长速度。分析“6-3”与“6-21”两单核菌株的SNP,获得68 914个高质量SNP标记用于遗传连锁群分析,构建了14个遗传连锁群,总长度744.32cM,平均长度为53.17cM,标记间平均遗传距离为1.88cM。QTL分析获得一个控制菌丝生长速度的基因座qMGRP1-LG7,该基因座包含134个基因,富集了与物质代谢有关的通路和基因。