基于基因组学和交配型系统解析中国野生香菇（Lentinula edodes）谱系地理格局形成的分子机制

China is one of regions with the most abundant genetic diversities of Lentinula edodes (Berk.) Pegler in the world. However, at present, there is a lack of comprehensive research on the geographical distribution pattern, evolutionary relationship, and population differentiation of wild L. edodes germplasm resources. The inherent mechanisms of genetic diversity and maintenance is not clear, however, which is closely related to the origin and differentiation of L. edodes. Based on the principles and methods of biogeography, this project intends to elucidate the roles of geographic isolation, long distance dispersal and environmental adaptation in pedigree formation and population differentiation. 2 projects will be conducted as following: 1) genetic structures, gene flow, origins and demographic history of wild L. edodes are studied based on SNP information from the whole genomes; 2) the genetic diversity of mating type genes was mined by genome searching and PCR amplification. The similarities and phylogenetic relationships between different populations are further explored. This research will be able to provide a scientific basis for the full evaluation, effective protection and rational use of the rich germplasm resources of L. edodes in China.

我国是全球香菇（Lentinula edodes）遗传多样性最丰富的区域之一，但是目前对野生香菇种质资源遗传多样性的地理分布格局、进化关系、分化成因和影响要素还缺乏深入研究，对遗传多样性分化和维持的内在机制还不清楚，而这种分化和维持机制与香菇起源和分化密切相关。锁定上述问题，本项目拟利用生物地理学原理和方法，探索地理隔离、长距扩散和环境适应性选择在谱系形成和种群分化的作用，开展以下两方面研究：1）基于全基因组SNP数据，研究野生香菇各个群体间的遗传结构特征、基因交流、香菇起源分化、种群历史动态等；2）进一步利用基因组搜索和PCR扩增技术解析野生香菇种群交配型基因的分子多态性，探究各个群体之间交配型基因的相似度和系统发育关系。上述研究将揭示我国野生香菇群体的地理演化过程和遗传多样性形成机制等生物地理学问题，也能够为充分评价、有效保护和合理利用我国丰富的野生香菇种质资源提供科学基础。

我国是全球香菇（Lentinula edodes）遗传多样性最丰富的区域之一，但是目前对野生香菇种质资源遗传多样性的地理分布格局、进化关系、分化成因和影响要素还缺乏深入研究，对遗传多样性分化和维持的内在机制还不清楚，而这种分化和维持机制与香菇起源和分化密切相关。本研究对329个来自中国不同地域的野生菌株和栽培菌株进行全基因组重测序，基于全基因组SNP信息和交配型基因同源性数据，研究各个群体间的遗传结构特征以及群体分化情况，进一步探索香菇种质资源遗传多样性以及地理分布格局形成机制。通过ITS、基因组SNP结果都显示中国的香菇群体主要分为三个不同的群体，中国的香菇多样性中心在我国的西南地区。三个群体中一个群体以栽培菌株为主，同时此群体中包含了中国东北地区以及日本来源的野生菌株，这说明三者之间的亲缘关系较近；第二个群体组成最为复杂，有来自全国各个地区的菌株以及少数的栽培菌株；第三个群体相对比较独立，与其他的两个群体没有任何的基因交流，主要来自云南、四川两地。通过分析交配型发现，香菇的交配型位点具有较高的多态性，A因子的多样性低于B因子，A因子主要由HD1和HD2结构域组成，而B位点主要由6-8个信息素受体和1-7个信息素组成，这种多态性对菌株的鉴定具有一定的帮助。本项目解析我国野生香菇谱系和种群的遗传多样性，有助于阐明我国野生香菇群体的演化过程和栽培菌株的起源，同时可以为香菇育种工作提供足够的菌种和基因组信息，为香菇栽培品种的知识产权保护提供一定的数据，遗传多样性中心的研究可以进一步确定优先保护种群和优先保护地区，为开展野生香菇种质资源遗传多样性的保护提供管理策略。基于本项目发表了1篇SCI，2篇中文核心期刊，申请专利2项。