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          昆明植物所發表羊肚菌屬真菌的交配系統、生殖方式和生活史研究特邀綜述

          昆明植物研究所 楊祝良 2021-09-07

            自然界真菌資源極其豐富、種類繁多、形態各異,是重要的真核生物類群。與物種多樣性相對應,真菌呈現出高度可塑交配系統和復雜多變的生活史特點。有些物種有多種交配系統和生殖方式存在,而有的只有一種或兩種。在不同的條件下,同種真菌會選擇不同的交配系統和生殖方式。因此,真菌的交配系統是影響真菌物種進化、基因組結構演化、子實體發育和環境適應能力的重要因素。真菌的生殖方式可簡單的分為無性生殖有性生殖兩大類,其中有性生殖是真菌遺傳重組的重要驅動力。

            不同于動物的性別是由性染色體決定,真菌的性別是由交配型mating-type,MAT位點控制,在有性生殖過程中起決定性作用。交配型和交配型相關基因的研究是揭示真菌有性生殖機制的關鍵。在不同的真菌中分析交配型基因的結構、親緣關系、功能和調控機制,對于揭示真菌有性生殖進化、染色體倍性變化、交配對象識別、生殖類型轉化、子實體發育、物種演化起源都具有重要的意義。對于具有重要經濟和應用價值的真菌,開展其交配型基因、交配系統、生殖機制和生活史的研究,具有重要的科學理論意義和應用指導價值。 

            羊肚菌屬Morchella真菌隸屬于子囊菌門,是一類珍稀食藥用真菌。作為近年來國內外食用菌行業異軍突起的一類真菌,羊肚菌的科學和經濟價值日益倍增,國際上也備受關注。隨著羊肚菌栽培技術的發展和栽培面積的擴大,羊肚菌成為國內外食用菌研究的新熱點。盡管有關羊肚菌的研究層見疊出,但是羊肚菌種植地依然時常出現不出菇或產量低的現象,其主要原因在于羊肚菌的生物學特征認知不足,有關羊肚菌的交配機制、生殖方式、子實體發育和生活史方面還存在很多懸而未決的問題,其栽培技術亟待完善。 

            近日,中國科學院昆明植物研究所楊祝良研究員與重慶師范大學杜習慧副教授應邀在微生物學領域權威期刊Microbiology and Molecular Biology ReviewsMMBR以封面文章的形式發表題為Mating systems in true morels (Morchella)的綜述,并作為MMBR期刊sex in fungi專輯的文章。該綜述結合新獲得的基因組測序數據,通過對177篇相關文獻的深入分析,就羊肚菌的有性生殖類型和過程、交配型基因的結構和演化、交配系統、性別演化、無性生殖、以及交配型對無性生殖的影響等幾個方面,羊肚菌屬真菌交配系統、生殖方式和生活史研究的主要進展進行了總結,提出了存的主要問題及今后的研究方向。該綜述不僅對優化羊肚菌栽培技術、實現穩產高產具有參考價值,而且有利于羊肚菌成為研究子囊菌交配系統、生殖方式個體發育的模式生物。 

            該項目得到了中國科學院先導B專項(XDB31000000)、中國科學院國際合作項目151853KYSB20170026)、重慶市自然科學基金(cstc2018jcyjA3693)、重慶市基礎前沿探索項目(cstc2017jcyjAX0179)、中國科學院科技服務網絡計劃STS計劃區域重點項目KFJ-STS-QYZD-171)等項目的資助。 

             

             

            1 MMBR該期封面。 

             

             

            2 羊肚菌屬真菌系統發育關系及其對應的交配系統特征。 

             

             

            3 羊肚菌屬Morchella importuna梯棱羊肚菌(黑色羊肚菌支系)和Morchella sp. Mes-20(黃色羊肚菌支系)交配型位點基因結構分析。 

             

             

            4 羊肚菌屬真菌成熟子實體的交配型基因分布示意圖。 

             

             

            5 羊肚菌屬真菌無性生殖階段(分生孢子梗、分生孢子、厚垣孢子)和子實體原基形成。 

             

             

            6 羊肚菌屬真菌生活史示意圖。該屬真菌生活史由有性生殖和無性生殖兩個階段組成,其中有性生殖階段具有三種繁殖模式,分別為:異宗配合、假同宗配合和單性生殖。無性階段產生兩種無性孢子,分別為:分生孢子和厚垣孢子。 

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