1、Review 综述 22 January 2023,42(1):130-142 菌物学报 Mycosystema ISSN1672-6472 CN11-5180/Q Doi:10.13346/j.mycosystema.220433 资助项目：财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系资助(CARS-20)；四川省食用菌育种攻关(2021YFYZ0026)This work was supported by the China Agriculture Research System of MOF and MARA(CARS-20)and the Edible Mushroom Breedin
2、g Project in Sichuan Province(2021YFYZ0026).*Corresponding author.E-mail: Received:2022-10-21;Accepted:2022-10-26 菌物学报 Copyright 2023 Institute of Microbiology,CAS.All rights reserved.| Http:/journals- Tel:+86-10-64807521 130 何晓兰 四川省食用菌研究所副研究员。现任中国菌物学会食用真菌专业委员会副主任委员、四川省微生物学会副秘书长等职；菌物学报 食用菌学报编委。主要从事大
3、型真菌系统分类、食用菌资源发掘与利用研究。金针菇分子生物学和功能基因研究进展 刘询，刘天海，王波，贾定洪，彭卫红，何晓兰*四川省食用菌研究所 国家农业微生物新都观测实验站 食药用菌育种与栽培国家地方联合工程实验室，四川 成都 610066 摘 要：金针菇是重要的食药用菌，具有很高的经济价值。随着金针菇全基因组序列的公布、多组学分析、转基因技术、基因编辑技术的发展，越来越多的研究者开始关注金针菇重要性状(如生长速度、菌柄长度、生物活性物质含量等)相关的分子调控机制以及关键基因的发掘。本文综述了分子生物学技术在金针菇研究中的应用并分析了不同技术的利弊；同时，系统介绍了金针菇菌丝和子实体生长发育、温
4、度应答、生物活性物质代谢、蓝光响应等重要生物学过程中调控基因的最新研究进展，并对未来金针菇分子生物学研究的方向进行了展望，旨在为我国金针菇产业的发展提供有价值的参考。关键词：Flammulina filiformis；功能基因；分子生物学；分子育种 引用本文 刘询，刘天海，王波，贾定洪，彭卫红，何晓兰，2023.金针菇分子生物学和功能基因研究进展.菌物学报，42(1):130-142Liu X,Liu TH,Wang B,Jia DH,Peng WH,He XL,2023.Research progress of molecular biology and functional genes o
5、f Flammulina filiformis.Mycosystema,42(1):130-142 Research progress of molecular biology and functional genes of Flammulina filiformis LIU Xun,LIU Tianhai,WANG Bo,JIA Dinghong,PENG Weihong,HE Xiaolan*National Observing and Experimental Station of Agricultural Microbiology in Xindu,National-Local Joi
6、nt Engineering Laboratory of Breeding and Cultivation of Edible and Medicinal Fungi,Sichuan Institute of Edible Fungi,Chengdu 610066,Sichuan,China Review 22 January 2023,42(1):130-142 Mycosystema ISSN1672-6472 CN11-5180/Q 菌物学报 131Abstract:Flammulina filiformis is an important edible and medicinal fu
7、ngus with high economic value.With the publication of the whole genome sequence of F.filiformis,and the development of multi-omics analysis,transgenic technology,and gene editing technology,more and more researchers have focused on the molecular regulatory mechanisms related to important traits(such
8、 as growth rate,stipe length,bioactive substance content,etc.)and the exploration of key genes of the fungus.This article reviewed the applications of molecular techniques in F.filiformis and analyzed the advantages and disadvantages of these techniques.The recent research progress of regulatory gen
9、es in important biological processes such as growth and development,temperature response,metabolism of bioactive substances,and blue light response of F.filiformis were also systematically introduced,and future direction of molecular biology research in F.filiformis was prospected.This article aims
10、at providing a valuable reference for the development of Chinese F.filiformis industry.Keywords:Flammulina filiformis;functional gene;molecular biology;molecular breeding 长期以来，亚洲东部广泛种植的金针菇被认为是 Flammulina velutipes 或 F.velutipes var.filiformis。但是，Wang et al.(2018)基于多基因标记和形态特征比较的系统进化结果，认为东亚的金针菇与欧洲的金针菇
11、 F.velutipes 并不完全相同，应作为一个独立的物种。因此，中国、日本和韩国等地所有的栽培金针菇被命名为 F.filiformis(戴玉成和杨祝良 2018；Wang et al.2018；戴玉成等 2021)。金针菇子实体味道鲜美、营养丰富，富含人类所必需的蛋白质、氨基酸、维生素、不饱和脂肪酸以及膳食纤维等(Cai et al.2013)。除了营养物质，金针菇还能产生对人体健康有益的生物活性化合物，目前已在其子实体中鉴定和提取出多种生物活性成分，包括真菌多糖、真菌免疫调节蛋白、凝集素、类黄酮、萜类、苷类和酚类化合物等，在抗肿瘤、降血压、降胆固醇、抗氧化、减轻疲劳、延缓衰老等方面具有特
12、定功能，也对治疗肝脏和过敏性呼吸道疾病有一定的疗效(Rahman et al.2015；Tang et al.2016；Wu et al.2019a；Chen et al.2020)。由于金针菇具有较高的营养特性和药用价值，在全球多个国家和地区均有种植，其产量占世界栽培食用菌的10%以上，目前已成为世界上最受欢迎、人均消费最多的食用菌品种之一(Wang et al.2018；Yan et al.2019)。在中国，金针菇也是最受欢迎的食用菌之一，并且已经建立了稳定的栽培生产方式，实现了大规模工厂化栽培，年产量达到 240 万 t(李晓和李玉 2014)。目前，中国已成为世界上最大的金针菇生产国
13、。金针菇栽培品种分为两大类：黄色品种和白色品种，其中白色金针菇因其具有出菇整齐、子实体不易褐变及耐储存等特点，成为主要栽培品种。根据历史记载，金针菇早在公元 9 世纪中期至 10 世纪初就在中国被人工栽培，之后传播到日本(Sharma et al.2021)。黄色品种三明 1 号是我国第一个金针菇栽培品种，是从真菌学家黄年来先生于 1974 年在福建三明市分离的野生金针菇驯化而来(郭美英 1997)。1983 年，日本育种家公布了以三明 1 号为亲本，经杂交培育而成的白色金针菇品种信浓 2 号(Sharma et al.2021)。随后，郭美英从日本引种了信浓 2 号，并将其与三明1 号杂交，
14、筛选出一株高产、优质、抗病性强的杂交新品种“杂交 19 号”(郭美英 1997)。因此，金针菇黄色栽培品种可能是由野生菌株直接驯化而来，而白色品种则可能是从日本引种或通过野生品种间杂交而来。此后，我国育种科学家经过多年的探索实践，采用单孢杂交、多孢杂交及双单杂交等方式选育出了一批稳定高产的新品种(陈德明等 1991；龙和珍 1999；彭卫红和肖在勤 2001；杨宗渠等 2002；王波等 2006,2013b；刘询 等/金针菇分子生物学和功能基因研究进展 综述 菌物学报 132 王波 2018；黄竹青等 2014；刘新锐等 2014,2018；王瑞娟等 2023)。传统育种工作周期较长，常用的手
15、段包括杂交、诱变等，这就要求大量的种质资源作为亲本，且需要后期花费大量的时间和精力进行性状统计、优良品种的选择和鉴定等。而随着金针菇产业的发展，培育稳定高产、品质优良、口感更好和抗逆性更强的金针菇新品种是目前亟待解决的问题。在粮食作物中已成熟应用的分子育种和基因编辑育种或许能够加快包括金针菇在内的食用菌品种遗传改良，这也会显著缩短育种周期、减少工作量。通过分子生物学手段进行遗传改良的前提是找到性状相关的关键基因，这就需要将金针菇功能基因组学的研究方法和成果与分子育种技术相结合，加快金针菇品种的遗传改良和新品种创制。本文通过对金针菇基础研究中常用的分子生物学技术和已报道的关键性状相关基因进行综述
16、，为后续金针菇基因功能和分子机制的探究及分子育种提供参考。1 金针菇功能基因研究方法金针菇功能基因研究方法 1.1 分子标记技术 在过去的 30 年，分子标记技术和 QTL(数量性状基因座)定位成为研究动物、植物和真菌复杂数量性状的强有力工具(Sharma et al.2021)。常用的分子标记包括随机扩增多态性(RAPD)、限制性片段长度多态性(RFLP)、扩增片段长度多态性(AFLP)、简单重复序列(SSR)、简单重复序列间隔 区 多 态 性(ISSR)、序 列 相 关 扩 增 多 态 性(SRAP)、基于转录组测序数据开发的表达序列标签简单序列重复(EST-SSR)、碱基插入或缺失(InDel)和单核苷酸多态性(SNP)等。借助分子标记技术和合适的遗传群体材料，科研人员已在主要农作物中发掘定位了大量与产量、品质、生物和非生物胁迫耐受性等性状相关的基因座和功能基因，并进一步培育出多种具备优良性状的作物新品种(关淑艳等 2018；蒋正宁等 2021；黄艳 玲等 2022)。在金针菇的研究中，分子标记主要用于遗传多样性研究、品种区分和鉴定、分子标记辅助育种和颜色品质性状研究等方面。贾定
