近日，福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄧優(yōu)錦教授團(tuán)隊(duì)、謝寶貴教授團(tuán)隊(duì)與基因組學(xué)研究中心明瑞光教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在《自然·通訊》（Nature Communications）上發(fā)表題為“Polymorphism and evolutionary origins of accessory chromosomes in the basidiomyceteTremella fuciformis”（擔(dān)子菌銀耳附屬染色體的多態(tài)性及其進(jìn)化起源）的最新研究成果。該研究完成了16個(gè)銀耳菌株27套完整單倍型基因組的端粒到端粒（T2T）無缺口組裝，首次系統(tǒng)全面地揭示了擔(dān)子菌銀耳中附屬染色體的廣泛多態(tài)性、序列特征、結(jié)構(gòu)變異規(guī)律，闡明了其水平轉(zhuǎn)移的進(jìn)化起源，同時(shí)發(fā)現(xiàn)附屬染色體與銀耳及其伴生香灰菌的共生特異性密切相關(guān)，填補(bǔ)了擔(dān)子菌門附屬染色體研究的領(lǐng)域空白。

銀耳（Tremella fuciformis），也叫白木耳、雪耳，是擔(dān)子菌門、銀耳目、銀耳科、銀耳屬的大型食藥用真菌（圖1），在大部分生命周期中以雙核菌絲體階段為主，兼具酵母態(tài)與菌絲態(tài)的二型性特征。銀耳是享譽(yù)中外的名貴營養(yǎng)滋補(bǔ)佳品，性平無毒，既有補(bǔ)脾開胃的功效，又有益氣清腸、滋陰潤肺的作用，還能增強(qiáng)人體免疫力，提升腫瘤患者對放、化療的耐受力，在食藥用領(lǐng)域具有極高的經(jīng)濟(jì)與健康價(jià)值。福建省古田縣是全球銀耳主產(chǎn)區(qū)，其銀耳產(chǎn)量長期占據(jù)全球總產(chǎn)量的80%以上，是當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村振興的核心支柱產(chǎn)業(yè)。然而，此前關(guān)于銀耳附屬染色體的分布規(guī)律、生物學(xué)功能與進(jìn)化起源始終缺乏系統(tǒng)解析，極大限制了對銀耳環(huán)境適應(yīng)性機(jī)制的解析與品種遺傳改良的深入研究。

圖1 銀耳子實(shí)體

該研究采集了來自福建、廣東、四川、云南等地區(qū)的16個(gè)銀耳菌株，涵蓋2個(gè)全國主栽品種、14個(gè)野生分離株，其中包含11個(gè)雙核菌株和5個(gè)單核菌株。研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用PacBio Sequel IIe平臺HiFi測序、Hi-C輔助基因組組裝等技術(shù)，完成了15個(gè)菌株的全基因組測序，結(jié)合已發(fā)表的主栽品種Tr01基因組，最終成功組裝獲得27套完整的T2T無缺口單倍型基因組，是迄今為止銀耳屬規(guī)模最大、完整度最高的群體基因組研究，為后續(xù)分析奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

27套銀耳單倍型基因組展現(xiàn)出極強(qiáng)的可塑性，基因組大小差異超過三分之一，最大的NDB hapA基因組達(dá)32.48 Mb，最小的TF4-1 hapA基因組僅23.83 Mb，染色體數(shù)量也在11~19條之間大幅波動。研究團(tuán)隊(duì)明確了銀耳基因組的組成框架：每個(gè)菌株均攜帶8~10條高度保守、負(fù)責(zé)基礎(chǔ)生命活動的核心染色體（CCs），以及2~10條非必需的附屬染色體（ACs）；本次研究共鑒定到108條銀耳附屬染色體，可劃分為15個(gè)同源染色體群。進(jìn)一步分析證實(shí)，附屬染色體的數(shù)量與大小、核心染色體中的重復(fù)序列含量，是驅(qū)動銀耳基因組大小變異的兩大核心因素，其中附屬染色體大小與基因組大小的決定系數(shù)R2達(dá)0.81，核心染色體重復(fù)序列含量與基因組大小的決定系數(shù)R2更是高達(dá)0.90（圖2）。

圖2 27個(gè)銀耳單倍體基因組間的基因組變異

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，15個(gè)附屬染色體群在銀耳基因組中的分布模式，與基于核心基因構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育三大分支高度契合，每個(gè)分支都擁有其特有的譜系特異性附屬染色體。尤為關(guān)鍵的是，共生配對實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同系統(tǒng)發(fā)育分支的銀耳菌株，僅可與同一分支的香灰菌建立穩(wěn)定共生關(guān)系，無法實(shí)現(xiàn)跨分支有效配對。這一結(jié)果說明，銀耳附屬染色體的分布模式，與其伴生菌香灰菌的共生專一性高度匹配（圖3）。

圖3 15組附屬染色體在27個(gè)單倍體基因組中的分布

福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張金香博士研究生、童倩雯碩士研究生、林鳳嬌碩士研究生為論文共同第一作者。福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄧優(yōu)錦教授、基因組中心明瑞光教授、生命科學(xué)學(xué)院謝寶貴教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32472810）、福建省重大科技專項(xiàng)（2022NZ029015）、通江縣食用菌科研合作項(xiàng)目（N5119212023000037）的資助。

通訊作者簡介

鄧優(yōu)錦，教授，博士生導(dǎo)師。福建省高層次人才（C類），國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家，主要從事食用菌遺傳育種及組學(xué)相關(guān)研究。現(xiàn)任國家食用菌品種改良中心福建分中心主任，福建省食用菌工程技術(shù)研究中心主任，兼任福建省食用菌學(xué)會副秘書長和《食用菌學(xué)報(bào)》編委。分別于2012年和2017年留學(xué)加拿大圭爾夫大學(xué)和美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校。先后主持國家自然科學(xué)基金、國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家、福建省重大專項(xiàng)子課題等項(xiàng)目12項(xiàng)，主持或參與的研究成果獲福建省科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)，三等獎2項(xiàng)，在《Nature Communications》、《Genome biology》、《CSBJ》、《IMA fungus》、《BMC genomics》等雜志上發(fā)表論文30多篇論文。

明瑞光，福建農(nóng)林大學(xué)海峽聯(lián)合研究院基因組學(xué)研究中心主任、教授、博士生導(dǎo)師，國家重大人才計(jì)劃專家。主要從事熱帶、亞熱帶作物分子遺傳和基因組演化相關(guān)基礎(chǔ)研究，已在國際期刊發(fā)表研究論文303篇，其中包括Nature（3篇）、Science（2篇）、Cell（1篇）、Nature Genetics（10篇）、Nature Communications（6篇）、PNAS（3篇）、Nature Plants（5篇）、Genome Research（6篇）、Genome Biology（9篇）。主持科研項(xiàng)目20余項(xiàng)。主編著作3部（Springer出版），參編著作9部。

謝寶貴，教授、博士、博士生導(dǎo)師，福建省科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，享受政府特殊津貼，國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系育種崗位專家（2018—2022）。主持國家自然科學(xué)基金、948項(xiàng)目、省重大科技專項(xiàng)等科研項(xiàng)目十余項(xiàng)，主持國家食用菌品種改良中心福建分中心、省食用菌工程技術(shù)研究中心等平臺建設(shè)。近三年主持培育金針菇、真姬菇等食用菌新品種11個(gè)，獲省級鑒定16個(gè)，其中金針菇和真姬菇品種達(dá)國際先進(jìn)水平，打破國外依賴。獲國家及省部級科技獎勵(lì)8項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)，發(fā)表論文百余篇，參與制定標(biāo)準(zhǔn)7個(gè)。現(xiàn)任《菌物學(xué)報(bào)》《食用菌學(xué)報(bào)》副主編，中國菌物學(xué)會常務(wù)理事，福建省食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟理事長等職。