白灵菇与杏鲍菇基因组和表观基因组特征的进化分析

发布时间：2020-06-30 12:50

【摘要】：白灵菇Pleurotus tuoliensis(缩写为Pt)和杏鲍菇P.eryngii var.eryngii(缩写为Pe),均为侧耳属(Pleurotus)大型珍稀食用菌。据资料查新,目前在侧耳属真菌中只有平菇(P.ostreatus)的全基因组序列草图和相应的基因组注释被公布。缺少更多的属内其他真菌物种的基因组信息,在一定程度上限制了对侧耳属属内物种系统进化关系和进化历史的还原,亦阻碍了属内重要食用菌白灵菇和杏鲍菇的生理特征的探究和分子育种技术的研发。本研究首先利用PacBio RS II sequencing高通量测序平台及配套相关生物信息学工具,完成了白灵菇和杏鲍菇全基因组的de novo测序、组装和注释。以同属近缘的平菇为外类群,对白灵菇和杏鲍菇以上基因组序列进行了详细的基因组学比较分析;并在全基因组范围内对白灵菇和杏鲍菇的系统亲缘关系进行了重新评估,在杏鲍菇和白灵菇基因组序列的基础上,依据二者甲基化组和转录组测序(RNA-seq)数据,二者甲基化的修饰水平及其可能的基因表达调控作用得到了进一步分析和比较。对两个菇种的三个主要的发育过程:菌丝体,原基和子实体中DNA甲基化和基因表达的模式进行了分析。主要的研究结果如下:(1)两个菇种全基因组之间存在广泛序列差异,这些差异主要是由各物种内出现大量物种特异性基因及由此造成的共线性中断而引起的;(2)支持之前有关将白灵菇独立为侧耳属内单独“种”的观点;并通过对两菇种基因组中所含有的腐木相关基因的基因含量和组成进行分析和比较,在一定程度上可以解释二者在寄主特异性和适应性方面的差异;(3)两个菇种的基因组、甲基化组和转录组数据的分析及相关结果促进了对侧耳属及近缘属进化过程的理解,DNMT 1/Masc2a建立和维持侧耳属真菌的RdDM,后者在TE区产生的DNA甲基化对基因表达起到负调控作用。。(4)无论基因组特征如何,在白灵菇和杏鲍菇中的甲基化景观图谱都呈现稳定的状态,例如在发育过程中的蛋白编码基因和转座因子(TE)的甲基化状态。具体表现为DNA甲基化对于这一小部分基因表达的抑制作用主要为转座因子相关产生的效应,而不是发育过程中基因表达的动态变化所导致的。在白灵菇和杏鲍菇中,基因同源谱的总体表达也是广泛保守的,但是由于反式作用因子的差异,在子实体形成阶段存在种间差异。总之,本研究建立了两菇种的全基因组、甲基化组和转录组,有利于分析侧耳属菇种在其发育过程中对于基因表达的观遗传学调控和转录调控机制。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S646
【图文】：

杏鲍菇,白灵菇,形态学

淲12,13]，而白灵菇和杏鲍菇与不同的伞性科宿主有关，前者仅与阿魏属相关联，而后者拥有更广泛的寄主，如：刺芹属、前胡属植物。此外，白灵菇和杏鲍菇在形态[9,14]（图1）、培养条件[15,16]和遗传多样性[17]方面是不同的。然而，关于刺芹侧耳种族群表型变异、适应多样性和寄主特异性的基因组基础仍未有系统和深入的研究。为回答以上问题，探索两个真菌的基因组和相应的表观基因组特征十分必要，但也需要高质量的基因组序列作为基础和支撑。然而，截止本研究前，在刺芹侧耳种族群中只有杏鲍菇的基因组测序草图公布[18]。图1.白灵菇和杏鲍菇形态学特征注：（A）至（C）和（D）至（F）分别对应白灵菇和杏鲍菇的三个发育阶段：单核菌丝体、原生质体和子实体。

白灵菇,基因组,杏鲍菇

白灵菇（Pt）和杏鲍菇（Pe）的基因组特征

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