摘要
香菇是世界第二大菇，也是我国久负盛名的珍贵食用菌。我国最早栽培香菇。但对香菇物种系统发生，属间发育关系，基因组学的相关研究都较为空缺。本研究中测定了8种香菇中常见的胞外酶活性和菌丝体生长速度，并探究了它们在香菇品种间的差异。还通过比较基因组分析，揭示香菇的系统发生、正选择基因、系统发育关系以及特有基因家族。此外，本研究对76份香菇种质资源进行全基因组重测序，并对测序数据进行了 SNP检测，探究了 SNP在基因组上的数目、密度，以及香菇间的群体结构。本研究通过将测得的8个香菇表型数据与重测序数据中检测到的SNP数据进行全基因组关联分析（GWAS），挖掘到了与表型相关联的候选基因。本研究主要结果如下: （1）测定76个香菇菌丝分泌的滤纸酶（FPA），纤维素酶（CL），酸性木聚糖酶（ACX），淀粉酶（AMY），酸性蛋白酶（AP），中性蛋白酶（NP），碱性蛋白酶（BP）,漆酶（LAC）活性以及菌丝体生长速度共9个表型，其中ZAASL073的菌丝体生长速度最快，而ZAASL011和ZAASL077的基质利用酶活性处于较高水平。 （2）对76个香菇进行全基因组重测序，测序平均基因组覆盖率为84.53％，平均测序深度为21.57X,可用于SNP检测。SNP检测共鉴定出了 3,624,069个SNP位点，统计SNP在染色体上密度发现染色体两端的SNP密度较高，而从基因结构上看基因间区的SNP数目和密度都是最高，位于外显子的SNP中有58.17％为同义突变。 （3）对重测序中使用的香菇参考基因组进行功能注释，预测有9852个基因位点，7239个基因被成功注释，注释率为76.5％。 （4）探究香菇进化历程发现，香菇的系统发生时间在21百万年前（MYA），通过系统发育分析和共线性分析共同确定香菇与同属Lentinula lateritia的亲缘关系最近。此外，还发现在进化历程中香菇正选择了 DNA切除修复，产热作用等与环境适应能力有关的基因。还发现香菇有1500个基因家族发生了收缩，远多于本研究中的其他同属物种。 （5）对SNP密度最高的前1000个基因进行KEGG和GO富集分析，结果显示这些基因与香菇基质利用，遗传稳定，以及膜功能等重要生理功能相关。而香菇群体的系统发育和群体结构分析显示，76份香菇样本可分为5个亚群，其中野生型主要集中于Q3和Q5亚群中。 （6）表型间的相关性分析显示香菇菌丝生长速度与单个基质利用酶类活性之间均无显著的相关性，其中与ACX，NP,BP的活性有不显著的正相关性。基质利用酶之间存在着显著的正相关，例如ACX与CL活性显著正相关,而且基质利用酶之间没有检测到显著的负相关。 (7)对8组表型(LAC表型数据未通过正态性检验故不能用于后续关联分析中)与过滤后的SNP数据进行关联，GWAS关联到42个可能的候选基因，其中菌丝体生长速度关联到DNA解旋酶，逆转录酶等基因，CL关联到磷酸甘油酸变位酶，细胞色素P450等基因，AP关联到转座酶，线粒体内膜转运蛋白亚基Tim21等基因，NP关联到α/β水解酶家族蛋白，LuxS/M16类肽酶家族蛋白等基因。这些基因与细胞生长，复制，底物利用，以及环境适应有关。这些候选基因与各自性状的关联性还需要通过其他实验进行验证，验证关联性后可以对这些基因进行具体的机制研究。
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