双倍体香菇基因组近端粒到端粒组装揭示新型转座子Coprina-1_LeEd的端粒延伸机制

本研究通过PacBio HiFi长读长测序技术结合单孢子基因分型数据，首次完成日本重要商业香菇品种XR1双倍体基因组的近端粒到端粒（T2T）组装，揭示其20条染色体（单倍型各10条）结构及显著单倍型间变异。研究发现新型端粒特异性Penelope样逆转录转座子Coprina-1_LeEd，首次证实转座介导的端粒延伸机制，为食用真菌遗传育种和生物技术研究提供高精度基因组资源。

　　

在食用真菌领域，香菇（Lentinula edodes）因其营养价值和药用特性备受关注。然而，其确切染色体数目长期存在争议，先前研究基于连锁分析提出8-11条染色体的不同结论，且端粒维持机制尚未阐明。日本研究团队通过前沿测序技术，首次实现商业香菇品种XR1双倍体基因组的近端粒到端粒组装，为解析其进化与育种潜力奠定基础。

研究采用PacBio HiFi长读长测序（平均读长22 kb）获取28 Gb数据，结合3667个孢子的10× Genomics单细胞CNV测序（2195×覆盖深度），利用hifiasm组装后通过手动校正完成基因组优化。关键实验包括k-mer分析估算基因组大小（50.7 Mb）、RepeatMasker重复序列注释、BRAKER3基因预测，以及基于Dijkstra算法的rDNA重复序列解析。

3.1 DNA测序与基因组组装
通过HiFi测序获得覆盖度560×的数据，初始组装产生h1tg（80.8 Mb）和h2tg（53.7 Mb）两组contig。端粒序列TTAGGGG_n的鉴定显示10条>1 Mb的contig，提示染色体基数为10。

3.2 组装的手动校正
发现h1tg与h2tg存在共享序列区域（覆盖度达600×），通过YASS比对和BLASTN同源搜索将contig切割重组，最终获得无间隙的10条染色体单倍型XR1_hap1（50.1 Mb）和XR1_hap2（51.2 Mb），BUSCO完整单拷贝评分提升至97%。

3.3 rDNA重复序列修正
利用单孢子连锁分析确认rDNA区域（含362个拷贝）未延伸至端粒，通过构建网络图连接h1tg000309l/h2tg000014l小contig，最终整合22-40个rDNA单元完成染色体构建。

3.4 比较基因组学分析
与中国菌株SP3/SP30比较显示保守共线性，但含交配型位点matA的染色体1/2存在重组，反映香菇普遍存在类似性染色体的结构变异。

3.5 端粒结构
在34/40个端粒位点发现新型Penelope样逆转录转座子Coprina-1_LeEd，其RT结构域与伞菌纲Coprina家族同源。HiFi读长显示该元件以全长或截断形式活跃转座至端粒，首次揭示真菌通过转座实现端粒延伸的机制。

该研究不仅证实日本与中国香菇菌株染色体数目一致性（10条/单倍型），还发现交配型染色体结构变异可能解释早期连锁分析差异。Coprina-1_LeEd的端粒特异性转座特性为靶向基因整合提供新工具，而高质量基因组将推动食用真菌功能基因研究与分子育种。论文发表于《Fungal Genetics and Biology》，为真菌遗传学领域树立了双倍体基因组组装的新范式。