福建农林大学明瑞光团队与谢宝贵团队揭示银耳产孢稀少的遗传学机制

来源:福建农林大学(新版)发布时间:2023-12-07作者:未来技术学院 海峡联合研究院 文/图创建部门:福建农林大学(新版)

近日,福建农林大学未来技术学院海峡联合研究院基因组学研究中心明瑞光教授团队与生命科学学院菌物研究中心谢宝贵教授团队合作在国际著名期刊《基因组生物学》(Genome Biology)上发表题为“Meiosis in an asymmetric dikaryotic genome of Tremella fuciformis Tr01 facilitates new chromosome formation”(银耳Tr01非对称异核基因组的减数分裂促使新染色体形成)的最新研究成果。该研究破译了银耳主栽品种Tr01的高质量异核基因组,它们在染色体数量、染色体长度、染色体构成和排序方面均存在差异,形成非对称关系。该研究提出了银耳Tr01担孢子稀少的遗传学机制,为无孢(少孢)食用真菌育种提供了新的思路。

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银耳,也叫白木耳、雪耳,是一种担子菌门、银耳科、银耳属真菌。在大部分生命周期中,双核阶段占主导地位,每个细胞携带两个不同的细胞核。银耳是名贵的营养滋补佳品,性平无毒,既有补脾开胃的功效,又有益气清肠的作用,还可以滋阴润肺。另外,银耳还能增强人体免疫力,以及增强肿瘤患者对放、化疗的耐受力。福建省古田县是银耳的主产区,生产银耳长期占据全球总产量的85%以上。古田银耳栽培主要采用Tr01和Tr21两个品种,它们的一个共同特点是产生担孢子数量稀少,从而避免了因孢子释放导致营养物质的流失。

该研究应用PacBio HiFi测序、Nanopore超长测序和Hi-C物理图谱组装出银耳Tr01的高质量、完整异核基因组,包括单体型A和B两套基因组序列。单体型A基因组大小28.15 Mb,包含11条染色体,携带8480个基因,重复序列占比19%。单体型B在基因组大小、基因数量和重复序列占比与单倍体A相近,但Chr01、Chr02和Chr05存在染色体间重排现象,并多一条无着丝粒染色体Chr12B。异核基因组的染色体构架存在差异,导致非对称的序列排列关系。

图1 银耳Tr01的异核基因组

该研究提出新染色体形成和产孢稀少的机制:减数分裂过程中,Tr01非对称异核基因组的同源配对,导致非对称排列的7条染色体形成大的复合体。Chr12B、ChrN1和ChrN2来源于单体型B基因组,着丝粒缺失而无法与纺锤丝结合,可以被自由分配至任意子细胞中。当它们被迁移至单体型A源的子细胞时,出现非整倍体现象,所对应的单体型B源细胞因缺失关键基因而无法生长。配对复合体在其他一些位点上的同源重组,可能导致非完整染色体的形成,因不能稳定遗传而导致子代细胞无法 正常生长。

福建农林大学生命科学学院邓优锦副教授、硕士研究生郭琳和林隆基为论文共同第一作者。福建农林大学未来技术学院海峡联合研究院基因组学研究中心主任明瑞光教授与生命科学学院谢宝贵教授为共同通讯作者。福建农林大学生命科学学院硕士研究生李岳峰、张金香、张悦,漳州市农科所袁斌副研究员、柯丽娜副研究员参与了本工作。该工作得到了福建省中央引导地方专项(2021L3006)和国家自然科学基金(31670021)的资助。


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