元蘑(Sarcomyxa edulis)隶属于担子菌门Basidiomycota,小菇科Mycenaceae,美味扇菇属Sarcomyxa,是我国东北特色的低温型食药用菌。目前已有人工栽培,该菌味道鲜美,营养丰富,具有多种药用价值和广阔的研究、开发和利用前景,是我国重要的食药用菌资源。然而随着生态环境恶化,其野生资源不断减少,因而对其种质资源的保存、利用和遗传多样性研究工作亟需加强。目前国内对元蘑的研究主要集中于栽培和化学成分提取等方面的基础研究,在元蘑组学及相关性状,如苦味特征等方面的研究尚未见报道。本研究对元蘑野生和栽培种质资源进行收集、鉴定及评价。基于元蘑全基因组de novo测序结果,从表型与基因型两方面,利用SSR多态性分子标记和全基因组重测序SNP分子标记对26株在表型、品质、风味、抗病性等方面具有明显差异的种质资源进行遗传多样性和群体结构分析,结合各类型种质的地理分布和栽培特性进行多样性综合评价,旨在对元蘑现有种质资源进行客观评价,并对优良品种选育和种质创新提供资源和参考。通过种质资源收集和评价,本研究发现元蘑各种质具有不同程度的苦味差异,这直接影响蘑菇品质和商品价值。为了解元蘑苦味形成的原因,基于遗传多样性分析,选择两个遗传距离较远且存在明显苦味差异的菌株,从转录表达和全基因组水平分别进行比较分析,研究了元蘑与苦味物质的三萜合成途径相关基因的变异和表达状况。为今后对元蘑苦味变异基因的系统发育关系及蛋白互作的研究提供基础支持,对食药用菌苦味基因的克隆和无苦味品种的育种具有一定指导意义。主要研究内容结果如下:1、元蘑种质资源收集及鉴定:本研究从标本馆及中国东北地区25个采集地共获得野生和栽培标本252份,分离菌株229份。经鉴定,除未分离获得菌丝体菌株和一个分类地位不明确的菌株外,其它228个菌株均为元蘑(Sarcomyxa edulis),初步建立了元蘑种质资源库。在资源收集过程中对元蘑病原也进行了收集,并首次发现Trichoderma pleuroticola是引起元蘑绿霉病的病原菌。2、元蘑种质资源评价:通过记录和评价原基数量、产量、风味、抗病性等11个栽培性状,对元蘑种质资源进行性状多样性分析。结果显示各种质性状差异较大,具有较高的表型性状多样性指数。各种质原基形成数目与其产量并非正相关。获得一株高产、周期短、抗病性强的优质种质T24一份及4份分别以T95、T21、T17、T109为代表的不同性状类型的元蘑种质资源,同时筛选到以T115为代表的苦味菌株4株。3、元蘑基因组分析及分子进化研究:元蘑SE1(HMJAU2016092521)基因组大小为35.65 Mb,共获得41个contigs,N50为1772559 bp,G+C含量为48.31%,注释到9364个蛋白编码基因。元蘑机体内次生代谢物生物合成的基因模型较复杂,比对共获得39个次生代谢物基因簇,其中4个属于萜类Terpene基因簇。通过与真菌中33个典型的基因组注释的单拷贝同源蛋白基因构建系统发育树,结果支持Sarcomyxa属的独立存在,进化上晚于Pleurotus属。4、元蘑种质资源遗传多样性分析:基于SSR分子标记和全基因组重测序技术对各种质资源进行遗传多样性研究,筛选出10对多态性较高的SSR引物,各种质间具有较丰富的SSR多态性。两种方式的遗传多样性研究结果相似,均支持野生型分化程度高于栽培型,且栽培型遗传距离较近,T24野生型种质资源较特殊。经驯化栽培后的元蘑种质与其祖先野生种质间分歧明显。5、元蘑苦味物质三萜合成途径相关基因研究:确定MVA途径是元蘑中三萜合成前体物质IPP的主要合成途径。获得了三萜前体合成和骨架化合物合成途径中各环节的重要酶基因,均呈现表达上调,且基因序列存在结构差异,造成大量非同义突变;合成后P450修饰途径中共获得82个呈显著差异表达的P450基因,其中21个参与以β-amyrin为支架结构的三萜合成后的氧化修饰,且发现在具苦味特征的T115菌株中修饰一级产物的基因较多,而修饰二级产物的基因在不具苦味特征的T184菌株中较多;元蘑基因组中存在两个黄瓜苦味素形成第一步基因Bi的同源蛋白编码基因,两基因在具苦味菌株T115中均呈现显著上调表达,且在DNA序列上存在较大的结构变异。上述结果表明元蘑三萜合成途径中相关基因可能与其苦味物质形成相关,也验证了三萜是元蘑苦味成分之一。该研究初步建立了中国东北元蘑种质资源库,建立了典型菌株的基因组和转录组数据库,从表型与基因型两方面对元蘑种质资源进行遗传多样性评价,并首次从组学水平对蘑菇的苦味特性进行研究。其结果为食药用菌的育种、分类、优质栽培等研究奠定了基础。