雙孢蘑菇是全球栽培最廣、產(chǎn)值最高的食用菌，約占世界蘑菇總產(chǎn)量的40%。然而，其工廠化生產(chǎn)的核心菌種長期依賴國外引進，成為制約我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展的瓶頸。這一局面有望迎來破局的關(guān)鍵一步。中國科學(xué)院微生物研究所真菌學(xué)與創(chuàng)新技術(shù)研究室趙瑞琳團隊，在國際知名學(xué)術(shù)期刊《當代生物學(xué)》（Current Biology）上發(fā)表重要研究成果。該研究通過對雙孢蘑菇進行大規(guī)模群體基因組分析，首次系統(tǒng)揭示了其進化馴化歷史，并成功解析了白色菌蓋這一關(guān)鍵商業(yè)性狀的遺傳基礎(chǔ)，為培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高品質(zhì)菌種奠定了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。

為了厘清雙孢蘑菇的“身世之謎”與性狀成因，研究團隊構(gòu)建了覆蓋全球范圍的遺傳資源圖譜，對來自野生環(huán)境與商業(yè)化栽培的482份菌株進行了全基因組深度測序與比較分析。研究發(fā)現(xiàn)，北美和歐洲是雙孢蘑菇的兩個主要分化中心。歷史上，第四紀冰期導(dǎo)致的地理隔離促進了不同群體的分化，而隨后的氣候回暖（間冰期）則使群體大規(guī)模擴張并發(fā)生頻繁的基因交流，最終塑造了當今雙孢蘑菇群體復(fù)雜混合的起源與豐富的遺傳多樣性。

研究進一步聚焦于人工馴化如何改造這一物種。團隊證實，白色菌蓋是數(shù)百年來人工選擇中最關(guān)鍵的外觀性狀。通過先進的基因組學(xué)分析方法，科學(xué)家們精準定位到控制菌蓋顏色變異的“核心開關(guān)”——一個名為AbPPO1的基因，該基因負責編碼黑色素合成途徑中的關(guān)鍵酶。研究發(fā)現(xiàn)了該基因的一個特有單倍型（AbPPO1Hap_2），它僅存在于白色栽培菌株中。隨后的雜交實驗、遺傳轉(zhuǎn)化及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析均證實，該變異導(dǎo)致了基因功能喪失，從而阻止了褐色色素的合成，使得蘑菇呈現(xiàn)白色。這一發(fā)現(xiàn)首次在分子層面完整揭示了雙孢蘑菇為何“變白”的遺傳機制。

這項研究不僅是一項重要的基礎(chǔ)科學(xué)突破，更具有深遠的應(yīng)用前景。它將進化歷史分析與現(xiàn)代遺傳學(xué)手段相結(jié)合，不僅闡明了氣候變遷如何塑造大型真菌的遺傳格局，更重要的是，為雙孢蘑菇的分子設(shè)計育種提供了清晰的基因組學(xué)框架和可直接利用的關(guān)鍵基因靶點。自此，育種專家可以擺脫傳統(tǒng)的、耗時的經(jīng)驗選育，利用該研究成果進行精準、高效的遺傳改良，定向培育出高產(chǎn)、抗病、品質(zhì)優(yōu)良的新品種。

雙孢蘑菇的工業(yè)化栽培始于17世紀的法國，直至20世紀無菌技術(shù)成熟后才步入現(xiàn)代化生產(chǎn)軌道。如今，這項由中國科學(xué)家主導(dǎo)的研究，為打破該產(chǎn)業(yè)核心種質(zhì)資源的國際依賴提供了強有力的自主工具。未來，基于該基因組藍圖培育出的國產(chǎn)高端菌種，將有力推動我國食用菌產(chǎn)業(yè)的升級與可持續(xù)發(fā)展，把產(chǎn)業(yè)競爭的主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。

（來源：真菌學(xué)與創(chuàng)新技術(shù)研究室）