【科研進展】育種團隊在香菇多階段形態(tài)建成和雙親角色變化的核轉(zhuǎn)錄組學(xué)上取得新進展

近期，上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所良種創(chuàng)新與繁育團隊以六個擁有不同細胞核和細胞質(zhì)基因型的單單雜交后代為材料，從多個培養(yǎng)階段的形態(tài)特征和細胞核轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)入手，探究了香菇多階段的形態(tài)建成規(guī)律、香菇栽培菌株細胞核基因型不易替換的原因和雙親角色變化（父本或母本遺傳物質(zhì)改變）對后代細胞核基因表達的影響。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Applied Microbiology and Biotechnology（IF：5.0）上。

圖1 六個單單雜交后代多階段形態(tài)特征及與雙親角色變化顯著調(diào)控的特異性差異表達基因篩選

香菇單單雜交后代在不同培養(yǎng)階段的形態(tài)特征和細胞核基因表達主要受雙親細胞核遺傳物質(zhì)調(diào)控，其次是細胞質(zhì)。野生細胞核基因型的導(dǎo)入易導(dǎo)致后代不出菇或出菇性狀不穩(wěn)定，而野生細胞質(zhì)基因型的替換可作為香菇栽培菌株改良的一種方式。在營養(yǎng)階段，雙親角色變化會顯著調(diào)控某些特異性基因的差異表達，從而讓后代呈現(xiàn)出不同的代謝、生長規(guī)律和形態(tài)特征。

圖2 香菇不同代料栽培階段的轉(zhuǎn)錄組變化及菌絲頂端細胞極性生長、胞外酶外排和營養(yǎng)吸收的過程

在液體搖瓶和代料基質(zhì)培養(yǎng)后期，香菇菌絲體呈現(xiàn)出不同的碳代謝途徑，特別在次級代謝、木質(zhì)纖維素降解和跨膜轉(zhuǎn)運方面。其中，香菇菌絲體在代料基質(zhì)培養(yǎng)過程中，養(yǎng)菌階段主要進行初級代謝以擴大生物量，轉(zhuǎn)色階段主要進行次級代謝為后期子實體形成做準(zhǔn)備。菌蓋從結(jié)構(gòu)初建至剛開傘階段，主要進行營養(yǎng)物質(zhì)和水分的跨膜轉(zhuǎn)運用于細胞擴增，而從剛開傘至近平展階段，主要開展與核糖體蛋白和細胞色素P450相關(guān)的蛋白合成和代謝過程。

宋曉霞副研究員為論文第一作者，陳明杰研究員為共同第一作者，宋春艷研究員為通訊作者。該研究工作得到了國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目的資助。宋曉霞從2013年入職食用菌所至今，一直致力于將我國豐富的野生香菇種質(zhì)資源用于栽培菌株改良研究：首先從細胞核和細胞質(zhì)基因組分型角度對中國香菇種質(zhì)資源的分類進行梳理，明確我國不同栽培技術(shù)發(fā)展階段栽培菌株的細胞核和細胞質(zhì)基因組類型發(fā)生更替，并首創(chuàng)了一種適于中國香菇代料栽培階段栽培菌株改良的新技術(shù)-香菇種內(nèi)不同基因型間的異源細胞質(zhì)育種技術(shù)。

來源：漫步菇道