基于线粒体多态性的异质性银耳种质资源鉴别

Identifying the strains with high genetic diversity is an important work for genetic research and breeding of new variety. Recent researches mainly focus on molecular markers based on nuclear genome to distinguish strains. But some problems met including poor repeatability, heavy workload and needing all existing strains as references. This study firstly uses high-throughput DNA sequencing technique and mitochondrial assembly technology to obtain complete mtDNAs of Tremella fuciformis, analyze their mitochondrial polymorphism, and build database of mitochondrial introns. Which then screen high polymorphism alleles including mating type genes to assess genetic diversity among Tremella fuciformis strains. Finally, we analyze the correlation between mitochondrial polymorphism and germplasm diversity to lay the foundation for designing mitochondrial intron based molecular markers for identifying the strains with high genetic diversity.

从大量的材料中甄别出真正具有遗传多样性的种质，不仅对遗传研究有重要的理论意义，对育种工作的高效开展也具有重要的实践意义，国内外主要利用基于细胞核的分子标记鉴别种质多样性，但还存在重现性不高、工作量大和需要现有菌株作参照等问题。本项目以银耳作为研究对象，采用高通量测序和基于全基因组测序拼接线粒体基因组DNA的方法，测序并拼接出多个差异银耳菌株的线粒体基因组完整序列，从而进行线粒体多态性研究，并建立线粒体内含子数据库；采用测序菌株的基因组比对和共线性分析等方法，筛选出差异较大的等位基因，分析这些基因以及交配型因子基因的多态性，用于评价菌株间的遗传多样性。通过探明线粒体多态性和种质多样性的相关性，为建立基于线粒体多态性的分子标记鉴别种质多样性奠定基础。

背景：从大量的材料中甄别出真正具有遗传多样性的种质，不仅对遗传研究有重要的理论意义， 对育种工作的高效开展也具有重要的实践意义，国内外主要利用基于细胞核的分子标记鉴别种质多样性，但还存在重现性不高、工作量大和需要现有菌株作参照等问题。..主要内容：以银耳作为研究对象，通过高通量测序，并拼接出多个差异银耳菌株的线粒体基因组完整序列，从而进行线粒体多态性研究，并建立线粒体内含子数据库；筛选出细胞核差异较大的等位基因，分析这些基因以及交配型因子基因的多态性，用于评价菌株间的遗传多样性；建立基于线粒体内含子鉴定真菌异质种质技术，并进行普遍性验证。..重要结果：1）采用Pacbio，Illumina和Hi-C 技术进行全基因组测序和组装，获得完整的银耳基因组序列，建立了一套真菌完整或近完成基因组测序组装的流程；2）建立了银耳栽培菌株和所有菌株的线粒体内含子数据库，并成功应用于野生银耳的鉴别；3）筛选出5个合适的核基因用于系统进化树构建，比较核质系统进化树表明，基于线粒体保守基因的系统进化树可用于评价种内的遗传多样性；4）对茶树菇、灵芝、香灰菌等真菌种内线粒体内含子多态性分析表明，线粒体内含子在种内菌株间的多样性可用于鉴定异质种质；5）发现真菌线粒体几个新的遗传现象，如线粒体四分体结构、部分保守基因的水平转移等。..关键数据：1) 建立了数据库和真菌异质种质鉴别技术各1套；2) 发表标注本项目的学术论文9篇，其中SCI论文6篇；3) 获省级科研奖励3项；4) 选育新品种1个；5) 参加国际会议一次，在两次国家级会议中做相关的学术报告；6) 项目负责人获博士学位。..应用前景和科学意义：1) 建立了一套适用于真菌完整或近完成基因组测序组装的流程；2) 建立了一套适用于异质种质材料，特别是野生真菌鉴别的新技术；3) 线粒体新遗传现象的发现丰富了真菌线粒体遗传的内涵，也充实了人们对线粒体遗传的认知。