基于基因组数据解析大球盖菇交配型系统

大球盖菇Stropharia rugosoannulata是一种具有较强木质纤维素降解能力以及高营养的重要食用菌。此菌属于四极性异宗结合担子菌,但是交配型位点结构仍未被解析。本研究利用基因组数据通过生物信息学方法进行大球盖菇的A和B交配型位点解析,并与其他大型真菌进行比较。结果显示大球盖菇的A交配型位点包含了一对保守的HD1和HD2基因,位点上下游基因的共线性较高,与Galerina patagonica和砖红韧黑伞Hypholoma sublateritium相似度最高,A位点结构上也较为保守,在上下游具有保守的MIP、Sec61蛋白、甘氨酸脱氢酶和β侧翼蛋白。B位点包含5个信息素受体和3个信息素前体基因,与其他真菌相比较发现,B位点及上下游基因的共线性较差,表明在不同的真菌中B位点变异性较大。本研究所获得的结果将有助于诠释大球盖菇交配型位点结构,为今后的遗传育种提供了理论依据。     

基于基因组数据解析金耳A和B交配型位点结构

金耳Naematelia aurantialba是我国特有的一种稀有银耳目胶体食用菌,因优异的营养价值和生物活性而常被用作传统药物和食品。它属于四极性异宗结合担子菌,但其交配型位点结构仍未被解析。本研究利用二代测序技术对4种不同交配类型的金耳单核菌株基因组进行重测序,通过生物信息学方法找到了金耳的A和B交配型位点并与其他大型真菌进行比较。结果显示4个单核体中含有2种A交配型位点和2种B交配型位点;其中2种A交配型位点都包含一对HD1和HD2基因,以典型的“头对头”方式排列,位点上下游基因的共线性较高,以脑状耳包革Naematelia encephala最高,在上下游具有保守的氧化还原酶基因和PRL22基因,而mip和β-fg基因不位于HD基因两侧,不存在紧密连锁关系。2种B交配型位点均含有1个信息素受体(STE3)和1个信息素前体基因(phB),比较B1和B2位点发现,B1位点的STE3和phB基因紧密排列,在phB上游紧密相邻着1个B2位点没有的RVT＿1基因,在B2位点中STE3和phB基因之间插入了3个基因,其中STE12基因在B1位点没有,与其他真菌相比,B位点共线性较差,表明...     

我国肺形侧耳栽培菌株交配型分析

为分析我国栽培肺形侧耳的遗传多样性,对肺形侧耳菌株的交配型进行测定,测试的肺形侧耳菌株包括俗称为秀珍菇和凤尾菇的菌株。结果显示,我国栽培的秀珍菇与凤尾菇菌株间可以发生性亲和,属于同一生物学物种,但它们之间的交配型特异性低,36个菌株中只含4种A交配型和3种B交配型,暗示我国栽培的肺形侧耳种质资源基因匮乏。     

担子菌类食用菌交配型位点结构的研究进展

大多数可栽培的食用菌是属于担子菌的大型真菌,具有复杂的交配型系统,通常涉及到两类交配型基因,即编码同源域转录因子的A交配型基因以及编码脂肽信息素和信息素受体的B交配型基因。对担子菌交配型系统的研究已经有上百年的历史,近年来随着高通量测序技术的发展,很多常见食用菌的基因组获得测序,使得我们对不同类型交配型位点的分子遗传学结构能够进行更加细致的解析。本文在概述了担子菌有性生殖系统和交配型基因分子特点的基础上,对常见食用菌中的香菇、金针菇、灵芝、糙皮侧耳、刺芹侧耳、白灵侧耳、裂褶菌、双孢蘑菇、草菇和虎皮香菇以及模式生物灰盖鬼伞等物种的交配型位点的结构进行了总结和分析。从已有的研究结果来看,常见食用菌的交配型位点的分子遗传学结构存在多样性,不同物种的交配型位点具有不同的结构特点。从物种内不同菌株之间的交配型结构比较来看,交配型基因的位置和数量也具有丰富的多样性。在分子遗传学层面对常见食用菌交配型位点结构的认识将有助于深入阐明交配型基因对子实体发育的调控以及解决食用菌生产实际中的科学问题,但是目前对食用菌交配型位点和基因的研究仍旧存在很多空白,有待于进一步深入和拓展。     

刺芹侧耳交配型基因敲入单核体后锁状联合和核相的表征观察

刺芹侧耳是一种典型的具四极性交配型系统的担子菌,通常需要一对可亲和的单核菌丝体才能够形成稳定的双核菌丝体。本研究将刺芹侧耳单核菌株181（A1B1）中A和B交配型基因HD1和HD2以及信息素前体基因PEphb3.1和PEphb3.3克隆后,通过PEG介导的方式敲入到可亲和的单核菌株183（A2B2）中,获得了22个阳性转化子。运用荧光显微镜对其中11个具有锁状联合的转化子进行了详细观察,描述了锁状联合和细胞核相。研究结果为进一步开展交配型基因的遗传操作研究提供了方法学上的借鉴和参考。本文还探讨了同核双核体的概念和应用价值。     

毛木耳A交配型位点的克隆和序列结构分析

以毛木耳Auricularia cornea杂交子APM2-16的亲本单核体APP7和M2S16为研究材料,经同源序列比对,从单核体APP7的基因组中获得了A交配型位点序列,并定位了mip基因的位置。根据APM2-16的转录组和单核体APP7基因组的相关信息设计引物,通过PCR扩增和克隆测序的方式获得单核体APP7和M2S16中的HD基因序列,通过生物信息学分析发现两者在核苷酸序列上没有同源性,都编码同源结构域转录因子。通过对毛木耳交配型位点的研究有助于进一步开展该物种的遗传学基础研究,为菌种遗传改良奠定基础。     

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。     

格特隐球菌IGS5b基因亚型和a交配型菌株的鉴定

目的鉴定1株格特隐球菌VGⅢ基因型中的少见基因亚型IGS5b及a交配型菌株。方法采用PCR指纹法、基因内间隔区（IGS）和磷脂酶基因（PLB1）测序分析鉴定基因型。采用PCR特异扩增法和交配试验鉴定交配型。采用GEF1基因序列分析同步鉴定基因型和交配型。结果结合PCR指纹法和序列分析,鉴定受试株RV63979为VGⅢ基因型中的少见基因亚型。针对交配型位点内STE12和STE20基因的特异性引物均扩增阴性。交配试验证实为a交配型。GEF1位点测序准确鉴定其基因型和交配型。结论本文通过多种鉴定手段结合IGS序列分析,鉴定1株VGⅢ基因型中的少见基因亚型IGS5b,证实VGⅢ基因型中至少存在IGS5a和IGS5b2种基因亚型。交配型分析表明该菌为VGⅢ基因型中少见的a交配型。     

肺形侧耳线粒体基因组多态性鉴定

线粒体是能量转化与ATP形成的重要场所,已有多种食用真菌的线粒体基因组被相继组装注释,但肺形侧耳的线粒体基因组鲜有报道。本研究对野生肺形侧耳X2菌株的线粒体基因组进行组装并注释,由野生菌株X2与主栽菌株JX线粒体大片段差异序列,构建分子标记来鉴别野生和主栽肺形侧耳菌株。结果显示X2的线粒体基因组为大小75 709bp的闭合环状结构,含有rRNA的大小亚基基因,25个负责携带氨基酸的tRNA基因以及14个常见蛋白编码基因,在cox1基因上含有9个内含子。内含子主要为IB型,包含LAGLIDADG_1 superfamily、GIY-YIG_Cterm superfamily保守结构域。位于菌株X2与JX内含子和基因间区上的大片段差异序列,是造成种内线粒体多态性的主要因素。根据两菌株的差异片段构建系统进化树的结果显示,内含子、rnl-trnX、trnD-atp6序列能够将两株野生菌株和其他主栽菌株区分开,可用于野生肺形侧耳种内鉴定,而且trnD-atp6效果最佳。     

香菇B交配型位点的分子遗传学结构研究II.一个香菇单核体的B位点结构的分子解析

在先前的工作中,曾经运用简并PCR和染色体步行的方法从香菇中获得了1个信息素受体编码基因和1个信息素前体编码基因。根据香菇135菌株的原生质体单核体的全基因组测序信息,设计了4对引物,用于扩增香菇苏香菌株的原生质体单核体SUP2中的信息素受体编码基因STE-3的同源物及其侧翼保守基因。实验结果共获得了33,655bp的DNA序列,运用BlastX搜索对所获得的序列进行同源性分析后,发现了7个推定基因,其中有3个为信息素受体编码基因。再根据信息素前体所具有的保守基序特征,在2个信息素受体编码基因附近发现了4个信息素前体编码基因。首次对香菇的B交配型位点的分子遗传学结构有了比较全面的了解。     

桦纤孔菌有性生殖相关特征及交配型位点分析

对桦纤孔菌菌株MDJCBS88的显微形态、菌丝及担孢子核相进行了观察。采用棉籽壳培养基对担孢子萌发形成的菌株进行栽培试验,筛选出不形成子实体或子实体发育不完整的菌株,将这些菌株在平板上进行了亲和试验,分析桦纤孔菌的有性生殖方式;并基于基因组序列进行交配型基因克隆验证,分析桦纤孔菌的交配型位点结构。显微观察发现,桦纤孔菌菌丝没有锁状联合结构,菌丝细胞无核到多核;子实层担孢子可含0-4个不等的细胞核,不同时期弹射的担孢子含有的细胞核数量不同。桦纤孔菌担孢子萌发率极低,能萌发的担孢子多为早期弹射的担孢子;培养基也影响担孢子的萌发率,与PDA培养基和CYM培养基相比,桦木屑培养基最适合桦纤孔菌担孢子萌发,萌发率为4.55%。从担孢子萌发的96个菌株中获得了2个不结实菌株和9个结实不产孢菌株,占11.5%,这些菌株间亲和试验出现不同的表现特征,包括形成产孢子实体,产生菌丝纽结,相互融合和相互拮抗等现象,认为桦纤孔菌的有性生殖以次级同宗结合为主,并受交配型基因控制。交配型位点克隆测序后分析发现,桦纤孔菌交配型A位点共14 034 bp,含有一个MIP基因和两组HD1和HD2基因;交配型B位点包含3个疑似信息素受体基因和1个信息素前体编码基因。     

白粉菌交配型位点基因结构及分子系统学关系

白粉菌是一类植物专性寄生真菌,广泛分布于世界各地,可引起多种植物白粉病。开展白粉菌交配型基因研究可以为全面认识白粉菌的生活史循环和系统演化提供证据。本研究以子囊菌中已报道的10种MAT基因和4种侧翼基因的氨基酸序列为种子序列,采用生物信息学方法在21个白粉菌基因组中进行氨基酸同源性分析,探索MAT基因及其侧翼基因的种类和线性排布。结果表明,21个白粉菌基因组中有10个属于MAT1-1型,包含MAT1-1-1和MAT1-1-3两种基因;10个属于MAT1-2型,仅包含MAT1-2-1基因;在Erysiphe pulchra的基因组中同时存在MAT1-1-1、MAT1-1-3、MAT1-2-1;而4种侧翼基因SLA2、APC5、APN2和CoxVia在21个白粉菌基因组中均存在。21个菌株中有两个菌株Blumeria graminis f. sp. hordei RACE1和Golovinomyces orontii的MAT基因和4种侧翼基因分布在同一个scaffold,其余菌株MAT基因和侧翼基因均不在同一scaffold出现。本研究分别分析了具有MAT1-1和MAT1-2的菌株中MAT基因和4种侧翼基因的排列关系,同时根据9个菌株的MAT基因注释信息,推测了其他菌株的MAT基因结构。结果表明,同属白粉菌的MAT基因结构相同,属间MAT基因结构差异明显。以从白粉菌基因组中获得的MAT1-1-1、MAT1-1-3和MAT1-2-1 3种MAT基因序列分别构建系统发育树,发现布氏白粉菌属Blumeria、白粉菌属Erysiphe和戈洛文白粉菌属Golovinomyces分别形成独立分枝,且白粉菌属与戈洛文白粉菌属形成姊妹群,这与前人对白粉菌系统发育关系的研究结果一致。本研究得到的白粉菌MAT基因种类、分布及其结构的相关结果为进一步实验提供了理论依据,为探究白粉菌的系统发育提供了新的思路。     

肺形侧耳发酵培养基优化及多糖提取工艺

通过碳源、氮源单因素实验和正交实验,对野生肺形侧耳进行发酵培养基优化。选取浸提时间、浸提温度及液料比3个因素,以胞内粗多糖提取率为指标,采用正交实验设计确定菌丝体胞内多糖提取的最佳工艺。结果表明,适宜肺形侧耳深层发酵的培养基为蔗糖1.5%,麸皮5%,蛋白胨0.6%,KH₂PO₄ 0.15%,MgSO₄ 0.75%,VB₁ 0.01%。胞内多糖提取的最佳工艺为浸提时间2h,液料比50:1,浸提温度90℃,此条件下多糖提取率为34.35%。     

信息素信号通路基因在斑玉蕈生长发育过程中的差异表达

为了更清楚地了解斑玉蕈菌丝成熟、原基形成和子实体发育的过程,本研究对不同菌丝培养时期的栽培瓶进行出菇实验,并对其不同培养时期和生长发育关键时期的信息素通路基因进行差异表达分析,以期揭示信息素信号通路基因参与调节斑玉蕈菌丝的生长、子实体形成和发育的作用。研究结果表明：斑玉蕈菌丝培养40-80d过程中,子实体产量呈上升的趋势,说明菌丝的成熟程度对产量会产生重要影响。对斑玉蕈基因组中的信息素信号通路基因进行分析鉴定共获得了8个关键基因。信息素通路基因差异表达分析表明：在菌丝培养40-80d过程中,大部分信息素信号通路基因在第60天时表达量最高,其中ste20、cdc24和ste12上调了4-20倍,而在第80天出现下降。从菌丝恢复到扭结形成原基和子实体发育的过程中,大多数基因在原基时期表达量最高,其中ste20、cdc24、ste11和ste12表达量上调最为显著,在子实体成熟期这些基因表达量下降。因此,这说明在菌丝营养生长过程中,在第60天菌丝细胞增殖生长最为旺盛,而在第80天菌丝细胞基本停止生长,菌丝也逐渐达到成熟。同时,在菌丝生殖生长过程中,斑玉蕈持续地上调信息素通路基因表达使菌丝细胞不断地分裂增殖,从而使新生的菌丝扭结形成原基,其中ste3、ste20、cdc24、ste11和ste12基因可能对斑玉蕈菌丝细胞的分裂增殖和诱导子实体形成起到关键的作用。