子囊类的虫草菌达600多种，大多数虫草属真菌可侵染包括昆虫及蛛形纲在内的多种节肢动物。一些虫草的无性型(anamorph)，如白僵菌（Beauveria spp.）和绿僵菌（Metarhizium spp.），已作为昆虫生物防治剂被广泛开发应用;另一些种类有性生殖阶段产生的子实体，如冬虫夏草（Ophiocordyceps sinensis）和蛹虫草（Cordyceps militaris），则因其显著的抗真菌、抗病毒和提高免疫等活性被作为传统中药广泛使用。　　本研究中对模式虫草菌—蛹虫草进行了比较基因组学分析。蛹虫草基因组通过鸟枪法被测序至147倍覆盖率，拼接得到33个平均长度为4.6Mb的序列骨架，全长32.2 Mb，可正确匹配超过5000个已有的表达序列标签，其测序完整度高于99％。蛹虫草基因组共编码9，684个蛋白，略少于已测序的广谱性金龟子绿僵菌MAA(10，582)和专性蝗绿僵菌MAC(9，849)。　　蛹虫草和绿僵菌的基因组系统进化分析表明，蛹虫草于两亿年前由植物病原真菌进化而来，其出现比绿僵菌早约1.3亿年。系统进化结果亦表明蛹虫草和绿僵菌通过独立进化获得昆虫致病性，同时作用于昆虫体壁降解过程中的蛋白酶、几丁质酶和脂酶家族在二者中所表现出的类似的蛋白家族扩张现象，表明昆虫致病真菌间存在趋同进化。然而，相对于其他真菌（包括绿僵菌），蛹虫草中许多蛋白质家族出现减少现象，这意味着蛹虫草的环境适应能力相对较弱。与其药用安全性长期跟踪记录相符合的是，蛹虫草基因组中不包含已知对人类有害的真菌毒素合成基因。本研究亦证明了蛹虫草有性生殖方式为异宗配合型，但其单交配型菌株可以进行子实体发育。此外，不同发育时期的表达谱数据表明，不同于其它真菌有性发育过程中PKA和MAPK途径的共同调控，蛹虫草单交配型菌株的子实体发育过程中，PKA途径未被激活，其子实体发育主要依赖于MAPK途径及其调控的Zn2Cys6型转录因子。　　蛹虫草比较基因组及发育相关表达谱研究的完成，为有性生殖相关基因的功能研究提供了大量靶标。在数据分析过程中，我们发现了一个表达量在子实体发育时期显著上调的基因，其表达水平在子实体发育初期上调尤其明显。一方面，该基因编码蛋白含有CVNH保守结构域，与蓝细菌中具有广谱抗病毒活性分子Cyanovirin-N(CVN)蛋白同属于CVNH蛋白超家族;另一方面，其在粗糙脉孢霉中的同源基因的表达水平在持续光照下可表现出节律性变化，同时已有研究认为子囊菌中光应答、昼夜节律和有性发育存在一定关联。根据上述原因，我们将该基因命名为CmCVN，并推测其可能参与调控光刺激下的子实体发育。本论文中对该基因编码蛋白的抗病毒活性及生物学功能进行了首次研究。　　对CmCVN基因的异源原核、真核表达及抗病毒检测结果显示，该基因编码蛋白CmCVN与蓝细菌CVN类似，具有一定的anti-HIV活性，且这种活性是通过竞争性结合病毒衣壳蛋白，从而阻止病毒与宿主细胞的结合来实现的抗病毒活性。对CmCVN基因的生物学功能研究显示，该基因缺失引起蛹虫草对蓝光刺激的非正常应答，表现为昼夜节律异常，并进一步导致其子实体发育缺陷。对模式真菌—粗糙脉孢霉(Neurosporacrassa)中同源基因NcCVN进行的功能分析也得到了类似的结果。以上结果证明CVNH结构域蛋白参与了子囊菌的蓝光应答、昼夜节律及有性结构的建成。为进一步证实该结构域蛋白在不同物种中的功能保守性，我们利用蓝细菌来源的CVN对蛹虫草突变体进行异源功能回补，发现蛹虫草中子实体发育缺陷表型可部分恢复。综合上述结果及CVNH结构域蛋白系统进化数据，我们认为参与蓝光调控下的有性发育可能是该结构域蛋白的本质生物学功能，抗病毒活性的产生则为其蛋白结构所导致的附带效应。　　本论文的研究结果能帮助我们更好地了解蛹虫草的生物学功能，尤其有助于进一步研究、阐明虫草菌的有性生殖及子实体发育调控机制。