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)在真菌學(xué)權(quán)威期刊 IMA Fungus 發(fā)表題為“Holistic genome assembly and analysis of the Tremella fuciformis interaction community uncovers intergenomic insights beyond dual genomes”的研究成果。該研究突破傳統(tǒng)單物種測(cè)序的局限，將銀耳與其伴生香灰菌組成的互作群落作為整體進(jìn)行原位測(cè)序與組裝，一次性獲得三套完整的端粒到端粒（T2T）基因組，為真菌互作群落基因組學(xué)研究提供了新的方法學(xué)范式。

銀耳是我國(guó)重要的食藥用真菌，其子實(shí)體富含多糖等活性成分，具有較高的經(jīng)濟(jì)與健康價(jià)值。在自然生境中，銀耳常與香灰菌伴生存在，后者具有較強(qiáng)的木質(zhì)纖維素分解能力，推測(cè)為銀耳生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)支持。然而，二者互作的具體機(jī)制仍不清晰，傳統(tǒng)基因組測(cè)序方法難以同時(shí)解析互作群落中多物種的基因組特征及其相互關(guān)系。

圖1 銀耳在自然生境中的形態(tài)特征

本研究以采集自云南的野生銀耳菌株 YN01 及其伴生香灰菌 YNAS01 為材料，采用 PacBio CCS 長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序結(jié)合 Hi-C 輔助組裝技術(shù)，對(duì)混合菌絲體進(jìn)行整體測(cè)序。研究建立了參考基因組輔助的序列分箱策略：先對(duì)所有讀段進(jìn)行初步組裝，再通過(guò)與已發(fā)表基因組比對(duì)將 contig 分配到對(duì)應(yīng)物種，進(jìn)而提取物種特異性讀段分別組裝。

圖2 銀耳互作群落整體基因組組裝策略

最終獲得三套高質(zhì)量基因組：銀耳 hapA（26.75 Mb，11 條染色體）、hapB（26.30 Mb，11 條染色體）和香灰菌（38.83 Mb，10 條染色體），均達(dá)到端粒到端粒的完整組裝水平。經(jīng)基因組完整性、染色體構(gòu)象、堿基準(zhǔn)確性和異核體分型四個(gè)維度驗(yàn)證，三套基因組均表現(xiàn)優(yōu)異，堿基組裝準(zhǔn)確率超過(guò) 99.9999%。

圖3 三套完整基因組的染色體圖譜

研究估算混合樣品中銀耳與香灰菌的活細(xì)胞比例約為 1:1.09。比較基因組分析顯示，兩物種間不存在長(zhǎng)度超過(guò) 2 kb 的高相似性片段，檢測(cè)到的相似序列均位于保守的 rDNA 區(qū)域。PCR 驗(yàn)證進(jìn)一步證實(shí)，預(yù)測(cè)的種間嵌合讀長(zhǎng)均為測(cè)序誤差所致。這些結(jié)果表明，盡管銀耳與香灰菌長(zhǎng)期共生，但二者在基因組水平保持嚴(yán)格隔離，不存在遺傳物質(zhì)交換。

在異核體變異方面，銀耳兩核基因組間共鑒定到 38 萬(wàn)余個(gè) SNP/InDel 和 1,146 個(gè)結(jié)構(gòu)變異，其中 80% 以上的結(jié)構(gòu)變異與轉(zhuǎn)座元件相關(guān)，提示轉(zhuǎn)座子是驅(qū)動(dòng)兩核分化的主要因素。研究還鑒定出 Chr09 和 Chr11 為附屬染色體，其 GC 含量、基因密度顯著低于核心染色體，重復(fù)序列含量更高。此外，真菌鑒定常用的 ITS 片段在兩個(gè)單倍型間存在 5 個(gè)核苷酸差異，提示單位點(diǎn) ITS 數(shù)據(jù)可能不足以準(zhǔn)確反映異核真菌的遺傳復(fù)雜性。

圖4 銀耳及香灰菌rDNA 區(qū)域結(jié)構(gòu)圖

基于三套基因組，研究構(gòu)建了覆蓋銀耳 23 萬(wàn)余個(gè)和香灰菌 35 萬(wàn)余個(gè)有效窗口的全基因組分子標(biāo)記系統(tǒng)，驗(yàn)證一致性達(dá) 99.9999%。該標(biāo)記系統(tǒng)可同時(shí)用于菌株鑒定和共生配對(duì)兼容性判斷，為銀耳育種中親和菌株組合的篩選提供了技術(shù)支撐。

福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院林鳳嬌碩士研究生、陳華蓮碩士研究生、葉晶晶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、鄧麗萍博士為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)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(jiǎn)介鄧麗萍，博士，講師。主要從事微生物與食用菌相關(guān)的教學(xué)和科研工作，研究方向?yàn)槭秤镁蚪M學(xué)。近年來(lái)參與國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目2 項(xiàng)、福建省科技計(jì)劃項(xiàng)目 2 項(xiàng)。以第一作者身份在Nucleic Acids Research等國(guó)際期刊發(fā)表研究論文，以參與作者發(fā)表 SCI 論文多篇。

原文鏈接：https://doi.org/10.3897/imafungus.17.185345

來(lái)源：易菇網(wǎng)