福建农林大学邓优锦、邓丽萍团队建立银耳互作群落整体基因组组装方法

近日，福建农林大学生命科学学院邓优锦教授团队在真菌学权威期刊 IMA Fungus 发表题为“Holistic genome assembly and analysis of the Tremella fuciformis interaction community uncovers intergenomic insights beyond dual genomes”的研究成果。该研究突破传统单物种测序的局限，将银耳与其伴生香灰菌组成的互作群落作为整体进行原位测序与组装，一次性获得三套完整的端粒到端粒（T2T）基因组，为真菌互作群落基因组学研究提供了新的方法学范式。

银耳是我国重要的食药用真菌，其子实体富含多糖等活性成分，具有较高的经济与健康价值。在自然生境中，银耳常与香灰菌伴生存在，后者具有较强的木质纤维素分解能力，推测为银耳生长提供营养支持。然而，二者互作的具体机制仍不清晰，传统基因组测序方法难以同时解析互作群落中多物种的基因组特征及其相互关系。

图1 银耳在自然生境中的形态特征

本研究以采集自云南的野生银耳菌株 YN01 及其伴生香灰菌 YNAS01 为材料，采用 PacBio CCS 长读长测序结合 Hi-C 辅助组装技术，对混合菌丝体进行整体测序。研究建立了参考基因组辅助的序列分箱策略：先对所有读段进行初步组装，再通过与已发表基因组比对将 contig 分配到对应物种，进而提取物种特异性读段分别组装。

图2 银耳互作群落整体基因组组装策略

最终获得三套高质量基因组：银耳 hapA（26.75 Mb，11 条染色体）、hapB（26.30 Mb，11 条染色体）和香灰菌（38.83 Mb，10 条染色体），均达到端粒到端粒的完整组装水平。经基因组完整性、染色体构象、碱基准确性和异核体分型四个维度验证，三套基因组均表现优异，碱基组装准确率超过 99.9999%。

图3 三套完整基因组的染色体图谱

研究估算混合样品中银耳与香灰菌的活细胞比例约为 1:1.09。比较基因组分析显示，两物种间不存在长度超过 2 kb 的高相似性片段，检测到的相似序列均位于保守的 rDNA 区域。PCR 验证进一步证实，预测的种间嵌合读长均为测序误差所致。这些结果表明，尽管银耳与香灰菌长期共生，但二者在基因组水平保持严格隔离，不存在遗传物质交换。

在异核体变异方面，银耳两核基因组间共鉴定到 38 万余个 SNP/InDel 和 1,146 个结构变异，其中 80% 以上的结构变异与转座元件相关，提示转座子是驱动两核分化的主要因素。研究还鉴定出 Chr09 和 Chr11 为附属染色体，其 GC 含量、基因密度显著低于核心染色体，重复序列含量更高。此外，真菌鉴定常用的 ITS 片段在两个单倍型间存在 5 个核苷酸差异，提示单位点 ITS 数据可能不足以准确反映异核真菌的遗传复杂性。

图4 银耳及香灰菌rDNA 区域结构图

基于三套基因组，研究构建了覆盖银耳 23 万余个和香灰菌 35 万余个有效窗口的全基因组分子标记系统，验证一致性达 99.9999%。该标记系统可同时用于菌株鉴定和共生配对兼容性判断，为银耳育种中亲和菌株组合的筛选提供了技术支撑。

福建农林大学生命科学学院林凤娇硕士研究生、陈华莲硕士研究生、叶晶晶硕士研究生为论文共同第一作者。福建农林大学生命科学学院邓优锦教授、邓丽萍博士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。

通讯作者简介邓丽萍，博士，讲师。主要从事微生物与食用菌相关的教学和科研工作，研究方向为食用菌基因组学。近年来参与国家自然科学基金面上项目2 项、福建省科技计划项目 2 项。以第一作者身份在Nucleic Acids Research等国际期刊发表研究论文，以参与作者发表 SCI 论文多篇。

原文链接：https://doi.org/10.3897/imafungus.17.185345

来源：易菇网