中华美味蘑菇Agaricus sinodeliciosus Z.R. Wang & R.L. Zhao，仅生长于我国西北地区湖边的芦苇与红柳根际土壤中的中国特有种，当地称“芦苇菇”、“苇菇”、“红柳菇”。其子实体巨大，菌肉肥厚，味道鲜美，营养丰富，是当地著名的野生食用菌。由于其只生长在生态脆弱的西北干旱区域长有芦苇与红柳的盐碱地，而且几乎整个生长期都在沙土下完成（图1），所以对中华美味蘑菇为对象开展相关适应机理和生理过程研究具有重要的学术价值。此外，中华美味蘑菇作为著名的食用菌，盐碱环境如何影响它的营养和风味同样值得关注。

图1 中华美味蘑菇分布生境

近日，中国科学院微生物研究所赵瑞琳课题组在Microbial Genomics在线发表了题为“Insights into the genomic evolution and the alkali tolerance mechanisms of Agaricus sinodeliciosus by comparative genomic and transcriptomic analyses”的研究论文。该研究利用中华美味蘑菇单倍体菌株的二代和三代测序数据，组装获得高质量基因组，通过比较基因组和转录组分析，系统研究中华美味蘑菇长期在盐碱环境的基因组适应性进化和适应机制。

比较基因组分析表明，中华美味蘑菇在盐碱环境条件下经历了漫长的进化历史，其基因组结构发生了较大改变，主要体现为大量基因家族收缩，但长末端重复逆转录转座子（LTR-RTs）显著扩张，转录因子HMGA2、Nrd1/Seb1、cys-3快速进化，即在盐碱环境条件下该物种可能通过大量LTR-RTs和转录因子，增强基因表达调控来实现多种生理功能（图2）。通过对中性和碱性条件下生长的菌丝进行转录组测序，差异表达基因功能分析、基因共表达网络分析和重要功能基因分析，发现碱性条件下碳、氮、脂肪代谢和跨膜转运、子实体形成相关的基因表达量显著上调，表明中华美味蘑菇通过增强碳氮利用、提高细胞膜稳定性来适应碱性环境，并且碱性环境能促进子实体形成。根据差异表达基因KEGG富集，构建中华美味蘑菇“淀粉和蔗糖代谢”和“氨基酸合成”和“苯丙烷类生物合成”途径，发现碱性条件下中华美味蘑菇可能通过积累胞内的葡萄糖、海藻糖、氨基酸等小分子物质来对抗渗透压胁迫和氧化胁迫；同时发现碱性条件下中华美味蘑菇减少木质素单体的合成，降低木质素的积累能减少菌肉的韧性和皮革质口感（图3）。

图2  中华美味蘑菇基因组适应性进化

总之，中华美味蘑菇在偏碱性条件下，发生了与植物和丛枝菌根真菌类似的进化策略来适用环境，即通过增强细胞内小分子的生物合成来对抗渗透和氧化应激，同时抑制木质素单体的生物合成来增加细胞壁渗透性（图3）。在适应碱性环境过程中，中华美味蘑菇增加多糖、多酚、氨基酸、凝集素和萜类的合成，减少木质素单体的合成，这些都有利于作为食用菌的中华美味蘑菇的营养物质积累和保持口感鲜美，这也为其栽培技术开发和分子育种提供了理论基础。

图3  中华美味蘑菇耐偏碱性重要代谢途径

赵瑞琳组博士后凌志琳为论文第一作者，赵瑞琳研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、北京市食用菌创新团队、生态环境部生物多样性调查与评价等项目的支持。

原文链接

https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/mgen/10.1099/mgen.0.000928

此文为翻译精简版，如有不妥，以文章原文为准。