子代遗传变异塑造担子菌与杨树共生关系的分子机制

这篇研究揭示了Pisolithus microcarpus（P. microcarpus）单核体子代通过遗传重组产生的表型连续体如何影响其与杨树的共生关系。研究通过定量性状位点（QTL）分析和拷贝数变异（CNV）检测，鉴定出与外生菌根（ECM）形成相关的基因组区域，并发现不同菌株与杨树互作时呈现特异的转录组响应，证实共生能力是由多基因控制的复杂数量性状。

　　

子代遗传变异塑造担子菌与杨树共生关系

大型表型变异谱系

研究团队利用Pisolithus microcarpus（P. microcarpus）这一外生菌根（ECM）真菌模型，系统分析了40个单核体子代及其亲本双核体的共生特性。实验结果显示，这些菌株在杨树根系定殖能力上呈现从完全不兼容到完全兼容的连续表型谱系。特别值得注意的是，某些单核体子代的菌根形成能力甚至超越其亲本双核体，最高可形成68%的菌根化根尖，产生107μm厚的菌套。通过主成分分析（PCA）发现，菌根数量和百分比是导致表型变异的主要贡献因素，解释56.7%的变异度。

基因组层面的机制解析

通过构建包含13,140个SNP标记的遗传图谱，研究揭示了子代单核体间广泛存在的重组事件。在830.90cM的遗传图谱上，研究者鉴定出与ECM性状相关的4个主要基因组区域，其中9号支架上的QTL同时关联菌根数量和菌套厚度。拷贝数变异（CNV）分析则发现203个基因复制和124个基因缺失事件，通过广义加性模型（GAM）鉴定出114个CNV区域与ECM性状显著相关，特别是对菌套厚度解释度最高（R²=0.16）。

转录组层面的互作特征

选取代表性菌株进行转录组分析发现，不同菌株间的基因表达差异远大于同一菌株在不同组织（ECM vs 游离菌丝体FLM）间的差异。在共生能力强的菌株中，鉴定出65个核心上调基因，包括编码32kDa细胞壁共生调节酸性多肽前体（SRAP32s）的基因和6个碳水化合物活性酶（CAZymes）。值得注意的是，无法形成ECM的M091菌株仍能诱导杨树根系产生2,143个上调基因，表明早期识别机制独立于共生建立。

交配型位点的遗传特性

对11个交配型相关基因的分析证实了P. microcarpus的异宗配合四极性系统。研究发现CDK激活激酶组装因子和Homeobox KN基因座侧翼区存在基因组倒位现象，而五个信息素受体基因则保持紧密连锁。特别有趣的是，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因在所有单核体中呈现单态性，提示其在交配过程中的关键保守功能。

应用前景与科学意义

该研究首次系统阐明了ECM真菌种内遗传变异对共生关系的调控机制，为理解森林生态系统中微生物功能多样性提供了新视角。发现的QTL和CNV区域为分子标记辅助选择高效菌株提供了靶点，而交配型位点的解析则为人工培育优良双核体接种剂奠定了理论基础。这些发现对优化人工林接种策略、提升森林碳汇功能具有重要指导价值。