Геномное исследование раскрывает эволюционную и доместикационную историю шампиньона
Крупномасштабное популяционно-геномное исследование пролило новый свет на эволюционную историю и историю одомашнивания шампиньона двуспорового (Agaricus bisporus) — одного из самых широко культивируемых съедобных грибов в мире.
Исследование под руководством профессора Чжао Жуйлиня из Института микробиологии Китайской академии наук показало, как климатическая динамика и ключевой ген для адаптивной эволюции и доместикации совместно сформировали разнообразие этого гриба.
Работа опубликована в журнале Current Biology.
Как климат формировал разнообразие грибов
Проанализировав данные полногеномного ресеквенирования 482 диких и коммерческих штаммов A. bisporus, собранных по всему миру, исследователи выявили, что географическая изоляция, вызванная четвертичным оледенением, вероятно, привела к дивергенции A. bisporus около двух миллионов лет назад (Mya) с центрами в Северной Америке и Европе.
Это привело к формированию трёх различных разновидностей. Последующие межледниковые расширения способствовали обширному генному потоку между популяциями, что привело к смешанному происхождению в современных популяциях A. bisporus var. bisporus.
Генетическая основа признаков доместикации
Исследователи также раскрыли ключевой генетический механизм, лежащий в основе одомашнивания A. bisporus. Анализ родства показал, что белый цвет шляпки был ключевым признаком, отобранным в процессе доместикации.
С помощью анализа селективных свипов и полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) исследователи проследили вариацию цвета шляпки A. bisporus до гена полифенолоксидазы 1 (AbPPO1) на хромосоме 8, который кодирует ключевой фермент в биосинтезе меланина.
Эволюция функционального мутантного гаплотипа гена AbPPO1 положительно связана с эволюцией популяции и вариацией цвета шляпки у A. bisporus. Белые штаммы имеют уникальный гаплотип AbPPO1Hap-2, который произошёл от светлого гаплотипа и формирует генетическую основу доместикации шампиньона.
Кроме того, анализ структуры белка показал, что вариации аминокислот внутри AbPPO1Hap-2 вызвали структурные изменения в белке, в то время как трансгенные эксперименты продемонстрировали, что этот гаплотип несёт мутацию потери функции в гене AbPPO1.
Интегрируя эволюционную геномику и генетику доместикации, это исследование подчёркивает влияние исторической климатической динамики на биоразнообразие грибов. Оно иллюстрирует генетическую сложность одомашнивания шампиньона и предоставляет геномную основу для использования и улучшения генетических ресурсов A. bisporus.