近日，BEAT365英国官网生命科学学院邓优锦教授团队、谢宝贵教授团队与基因组学研究中心明瑞光教授团队联合在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表题为“Polymorphism and evolutionary origins of accessory chromosomes in the basidiomyceteTremella fuciformis”（担子菌银耳附属染色体的多态性及其进化起源）的最新研究成果。该研究完成了16个银耳菌株27套完整单倍型基因组的端粒到端粒（T2T）无缺口组装，首次系统全面地揭示了担子菌银耳中附属染色体的广泛多态性、序列特征、结构变异规律，阐明了其水平转移的进化起源，同时发现附属染色体与银耳及其伴生香灰菌的共生特异性密切相关，填补了担子菌门附属染色体研究的领域空白。
银耳（Tremella fuciformis），也叫白木耳、雪耳，是担子菌门、银耳目、银耳科、银耳属的大型食药用真菌（图1），在大部分生命周期中以双核菌丝体阶段为主，兼具酵母态与菌丝态的二型性特征。银耳是享誉中外的名贵营养滋补佳品，性平无毒，既有补脾开胃的功效，又有益气清肠、滋阴润肺的作用，还能增强人体免疫力，提升肿瘤患者对放、化疗的耐受力，在食药用领域具有极高的经济与健康价值。福建省古田县是全球银耳主产区，其银耳产量长期占据全球总产量的80%以上，是当地乡村振兴的核心支柱产业。然而，此前关于银耳附属染色体的分布规律、生物学功能与进化起源始终缺乏系统解析，极大限制了对银耳环境适应性机制的解析与品种遗传改良的深入研究。
图1 银耳子实体
该研究采集了来自福建、广东、四川、云南等地区的16个银耳菌株，涵盖2个全国主栽品种、14个野生分离株，其中包含11个双核菌株和5个单核菌株。研究团队应用PacBio Sequel IIe平台HiFi测序、Hi-C辅助基因组组装等技术，完成了15个菌株的全基因组测序，结合已发表的主栽品种Tr01基因组，最终成功组装获得27套完整的T2T无缺口单倍型基因组，是迄今为止银耳属规模最大、完整度最高的群体基因组研究，为后续分析奠定了坚实的基础。
27套银耳单倍型基因组展现出极强的可塑性，基因组大小差异超过三分之一，最大的NDB hapA基因组达32.48 Mb，最小的TF4-1 hapA基因组仅23.83 Mb，染色体数量也在11~19条之间大幅波动。研究团队明确了银耳基因组的组成框架：每个菌株均携带8~10条高度保守、负责基础生命活动的核心染色体（CCs），以及2~10条非必需的附属染色体（ACs）；本次研究共鉴定到108条银耳附属染色体，可划分为15个同源染色体群。进一步分析证实，附属染色体的数量与大小、核心染色体中的重复序列含量，是驱动银耳基因组大小变异的两大核心因素，其中附属染色体大小与基因组大小的决定系数R²达0.81，核心染色体重复序列含量与基因组大小的决定系数R²更是高达0.90（图2）。
图2 27个银耳单倍体基因组间的基因组变异
研究团队发现，15个附属染色体群在银耳基因组中的分布模式，与基于核心基因构建的系统发育三大分支高度契合，每个分支都拥有其特有的谱系特异性附属染色体。尤为关键的是，共生配对实验结果表明，不同系统发育分支的银耳菌株，仅可与同一分支的香灰菌建立稳定共生关系，无法实现跨分支有效配对。这一结果说明，银耳附属染色体的分布模式，与其伴生菌香灰菌的共生专一性高度匹配（图3）。
图3 15组附属染色体在27个单倍体基因组中的分布
BEAT365英国官网生命科学学院张金香博士研究生、童倩雯硕士研究生、林凤娇硕士研究生为论文共同第一作者。BEAT365英国官网生命科学学院邓优锦教授、基因组中心明瑞光教授、生命科学学院谢宝贵教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（32472810）、福建省重大科技专项（2022NZ029015）、通江县食用菌科研合作项目（N5119212023000037）的资助。
通讯作者简介
邓优锦，教授，博士生导师。福建省高层次人才（C类），国家食用菌产业技术体系岗位科学家，主要从事食用菌遗传育种及组学相关研究。现任国家食用菌品种改良中心福建分中心主任，福建省食用菌工程技术研究中心主任，兼任福建省食用菌学会副秘书长和《食用菌学报》编委。分别于2012年和2017年留学加拿大圭尔夫大学和美国伊利诺伊大学香槟分校。先后主持国家自然科学基金、国家食用菌产业技术体系岗位科学家、福建省重大专项子课题等项目12项，主持或参与的研究成果获福建省科技进步二等奖1项，三等奖2项，在《Nature Communications》、《Genome biology》、《CSBJ》、《IMA fungus》、《BMC genomics》等杂志上发表论文30多篇论文。
明瑞光，BEAT365英国官网海峡联合研究院基因组学研究中心主任、教授、博士生导师，国家重大人才计划专家。主要从事热带、亚热带作物分子遗传和基因组演化相关基础研究，已在国际期刊发表研究论文303篇，其中包括Nature（3篇）、Science（2篇）、Cell（1篇）、Nature Genetics（10篇）、Nature Communications（6篇）、PNAS（3篇）、Nature Plants（5篇）、Genome Research（6篇）、Genome Biology（9篇）。主持科研项目20余项。主编著作3部（Springer出版），参编著作9部。
谢宝贵，教授、博士、博士生导师，福建省科技创新领军人才，享受政府特殊津贴，国家食用菌产业技术体系育种岗位专家（2018—2022）。主持国家自然科学基金、948项目、省重大科技专项等科研项目十余项，主持国家食用菌品种改良中心福建分中心、省食用菌工程技术研究中心等平台建设。近三年主持培育金针菇、真姬菇等食用菌新品种11个，获省级鉴定16个，其中金针菇和真姬菇品种达国际先进水平，打破国外依赖。获国家及省部级科技奖励8项，授权发明专利6项，发表论文百余篇，参与制定标准7个。现任《菌物学报》《食用菌学报》副主编，中国菌物学会常务理事，福建省食用菌产业技术创新联盟理事长等职。
