大球盖菇是近年来全国范围内产量急剧攀升的食用菌种类,市场前景广阔。针对传统菌株鉴定手段准确率低、重复性差、分辨力有限等问题,并充分满足产业对品种、专利菌株精准鉴定和知识产权保护技术的迫切需求,近日,中国科学院微生物研究所赵瑞琳团队联合中国农业科学院农业资源与农业区划研究所高巍副研究员等研究人员,在Microorganisms期刊发表题为《High-Resolution Core Gene-Associated Multiple Nucleotide Polymorphism (cgMNP) Markers for Strain Identification in the Wine Cap Mushroom Stropharia rugosoannulata》的研究论文。该研究成功将基因组范围内的核心基因相关多核苷酸多态性(cgMNP)标记应用于大球盖菇,实现了菌株的高分辨率分型,标志着cgMNP作为“第二代MNP分子标记”在真菌领域的进一步拓展。
本研究是在大球盖菇中首次成功验证cgMNP方法,对105个大球盖菇菌株基因组重测序,鉴定276万SNP,筛选83个核心基因的cgMNP标记。基于cgMNP构建的系统发育树与遗传相似性分析,不仅实现了菌株的高分辨率区分,还揭示了谱系划分与驯化分化的遗传基础。特别地,研究发现线粒体脂代谢相关核心基因 Phosphatidate cytidylyltransferase mitochondrial 内含865个多态性位点,单基因即可实现全部85个栽培菌株的区分,表现出极高的物种内部分辨能力,具有单基因快速溯源与品种认证的潜力。
该成果是团队自2022年香菇和金针菇多核苷酸多态性(MNP)为基础的第一代菌株鉴定标记(Ling et al., Mycosphere,2022;Liu et al., Journal of Fungi, 2023)开发;2024年,团队在双孢蘑菇中首创cgMNP方法(Liu et al., Microbial Biotechnology)后,实现了以核心基因为锚点的通用型分子标记开发的又一个成功案例。实现了从特定物种的专属性MNP标记开发,到基于核心基因的cgMNP标记实现多物种通用鉴定,再到依托高多态性核心基因开展单基因快速鉴定的技术迭代,开启了真菌品种分型与知识产权保护的新路径。
中国科学院微生物所刘飞助理研究员为论文第一作者,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所副研究员高巍和微生物所赵瑞琳研究员为论文共同通信作者,河北农业大学李守勉教授团队也参与了部分工作。
本研究得到国家重点研发计划(2022YFD1200605)、北京食用菌创新团队(BAIC03)和河北省重点研发(21326315D)等项目的资助。
全文链接:https://www.mdpi.com/2076-2607/13/7/1685
图1.大球盖菇基因组圈图
图2.基于核心基因相关MNP构建的大球盖菇系统发育树
参考文献:
1. Liu, F.; Cao, B.; Dai, H.; Li, G.; Li, S.; Gao, W.; Zhao, R. High-Resolution Core Gene-Associated Multiple Nucleotide Polymorphism (cgMNP) Markers for Strain Identification in the Wine Cap Mushroom Stropharia Rugosoannulata. Microorganisms 2025, 13, 1685, doi:10.3390/microorganisms13071685.
2. Liu, F.; Cai, Z.-X.; Kang, W.-Y.; Chen, W.-Z.; Lu, Y.-P.; Chen, M.-Y.; Zhao, R.-L. A New Method for Constructing High-Resolution Phylogenomic Topologies Using Core Gene-Associated MNP Markers: A Case Study From Agaricus Bisporus. Microbial Biotechnology 2025, 18, e70070, doi:10.1111/1751-7915.70070.
3. Liu, F.; Wang, S.-H.; Jia, D.-H.; Tan, H.; Wang, B.; Zhao, R.-L. Development of Multiple Nucleotide Polymorphism Molecular Markers for Enoki Mushroom (Flammulina Filiformis) Cultivars Identification. JoF 2023, 9, 330, doi:10.3390/jof9030330.
4. Ling, Y.; Zhang, M.; Ling, Z.; Zhao, Z. Evolutionary Relationship and a Novel Method of Efficient Identification of Lentinula Edodes Cultivars in China. Mycosphere 2022, 13, 56–85.