暗褐网柄牛肝菌种群遗传学研究

Phlebopus portentosus (Berk & Broome) Boedijn is the only artificially cultivated bolete known and has a great economic and theoretical value. Causing by the lack of studies in population genetics, we know few about genetic diversity, population genetic structure and germplasms resources of this species which are essential for its applied background studies. This project will collect samples and germplasms from its known distribution range in Australia, New Zealand, Southeast Asia and the tropical region of China. Specific molecular markers will be mined from the genomic data and be used to understand the phylogeography of the species/species complex, define and determine the distribution of potential cryptic species or new species; reveal its population structure such as gene flow and mode of reproduction. Germplasms will be evaluated by their genetic diversity and variations in phenotypes related to commercially important traits. The results will reveal its patterns and potential mechanisms of evolution and identify genetic markers that will guide our breeding experiments in the selection of both parental strains and progeny for effective commercial cultivation of P. portentosus.

暗褐网柄牛肝菌（Phlebopus portentosus）是目前已知的唯一能够真正实现人工菇房栽培的可食用牛肝菌，具有重要的经济价值和理论研究意义。然而，种群遗传学研究的缺乏，使我们对其遗传多样性、种群遗传结构以及种质资源状况缺乏了解，阻碍了其应用、基础科研的发展。本项目计划收集来自澳大利亚、新西兰、东南亚及国内热区的暗褐网柄牛肝菌样品及种质资源，利用已有的全基因组数据开发特异性分子标记，并将其运用于研究暗褐网柄牛肝菌相关群系的亲缘关系，探索隐存种或新种的存在问题及其分布情况，分析其自然状态下的种群遗传结构，包括基因流频度、传播方式、生殖模式等，并将菌株间遗传距离、多样性水平与栽培性状多样性相结合进行种质资源评价。综合上述研究结果，探讨暗褐网柄牛肝菌种群进化的动力及物种、遗传多样性形成的机制，为种质资源库的建立探索科学高效的评价方法，为菌种选育及商业化栽培提供坚实的理论基础。

暗褐网柄牛肝菌（Phlebopus portentosus）是目前已知的唯一能够真正实现人工菇房栽培的可食用牛肝菌，具有重要的经济价值和理论研究意义。在本项目中我们对其种群遗传学进行了研究，得到以下结果：1）广泛收集暗褐网柄牛肝菌标本、菌株，对其栽培性状进行综合评价，共收集可作为种质资源的菌株356个，筛选到可用于生产的优良菌株7个。2）从基因组数据中设计TEF1，RPB1，RPB2基因的特异性引物，连同ITS序列一起，用于系统发育研究，发现在各系统树上，以P. portentosus和Phlebopus. marginatus为代表形成两大分支，亚洲的样品在所有基因上都归属于P. portentosus的分支，而来自澳大利亚和新西兰的一些样品在不同系统树上归属于不同分支，说明两个类群之间没有完全形成生殖隔离，存在杂交现象。利用SNP位点，对国内样品群体结构进行分析后发现，地理群体间存在较大遗传差异，地理距离与遗传差异并不成正比，它不是形成遗传差异的关键因素。许多单倍型在地理群体间的广泛分布说明地理群体间存在由孢子或单倍体菌丝传播造成的基因流。3）利用基因组数据，设计筛选得到30个SSR引物，其多态性远远高于上述基因片段。聚类分析发现样品不按地理群体聚集，说明其间存在基因交流。来自澳大利亚和新西兰的样品也未与来自中国的样品完全分开。群体结构分析与三个基因片段分析所得结果类似，地理群体间存在较大的遗传差异，但地理距离不是形成遗传差异的关键因素。4）对暗褐网柄牛肝菌交配型进行了研究，确定其为四极性异宗配合的交配系统，从基因组数据中找到交配型位点后，通过对单孢菌株进行重测序，确定了交配型关键基因。针对这些基因设计特异性引物，对双倍体样品交配型的多样性进行研究，发现其交配型基因具有较高的多样性。来自新西兰和澳大利亚的样品，在聚类树上也没有和来自国内的样品分开，这种交配型基因的相似性可能正是两个类群没有完全生殖隔离的原因。