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为探究细胞色素 P450（CYP450）基因在金针菇（Flammulina filiformis）中的功能，研究人员开展了全基因组鉴定和转录组分析。结果鉴定出 59 个 CYP450 基因，发现其在不同发育阶段表达有差异，且部分基因与菌柄伸长有关。该研究为金针菇生长调控研究提供基础。
在奇妙的生命科学领域，细胞色素 P450（CYP450）基因如同神秘的 “小精灵”，在众多生物体内发挥着重要作用。在植物界，它参与多种物质的生物合成，帮助植物抵御各种生物和非生物胁迫，还调控着植物的生长发育进程。然而，在可食用真菌的世界里，CYP450 基因的功能却如同隐藏在迷雾中，鲜为人知。金针菇（Flammulina filiformis）作为一种经济价值颇高的食用菌，深受人们喜爱，广泛种植于中国、日本等亚洲国家。但目前对于其生长发育的分子调控机制，科学家们了解得还十分有限，尤其是 CYP450 基因家族在金针菇中的情况，几乎是一片空白。因此，开展对金针菇 CYP450 基因的研究迫在眉睫，这不仅有助于揭示金针菇生长发育的奥秘，还可能为食用菌的分子遗传育种开辟新道路。
四川省农业科学院食用菌研究所等研究机构的研究人员，为了揭开金针菇 CYP450 基因的神秘面纱，进行了深入研究。他们通过一系列实验，最终发现了 59 个 CYP450 基因，并对这些基因进行了详细的分析。这一研究成果发表在《BMC Genomics》上，为后续相关研究奠定了坚实基础。
研究人员开展研究时，主要运用了以下几种关键技术方法：首先是生物信息学方法，利用相关数据库和软件对金针菇的基因组数据进行分析，从而鉴定出 CYP450 基因家族成员；其次是转录组测序技术，对不同发育阶段的金针菇样本进行测序，分析基因表达情况；最后是定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）技术，用于验证转录组数据的准确性，进一步研究特定基因的表达模式 。
研究结果如下：
- CYP450 基因家族的鉴定与特征分析：研究人员从金针菇基因组中成功鉴定出 59 个 CYP450 基因，这些基因编码的蛋白质长度在 344 - 656 个氨基酸之间，分子量范围为 38.94kDa（HNY6_8704）至 74.75kDa（HNY6_9098），等电点介于 5.68（HNY6_9581）到 9.69（HNY6_10552）之间，且亲水性和不稳定性指数各有不同。通过亚细胞定位预测发现，大多数 CYP450 蛋白位于内膜系统。
- 系统发育分析：构建系统发育树后发现，这 59 个 CYP450 成员可分为 6 个进化枝，分别为 CYP64、CYP58、CYP67、CYP52、CYP503 和 CYP_FUM15。其中 CYP64 进化枝的成员数量最多，有 25 个。
- 染色体定位和基因复制分析：59 个 CYP450 基因随机分布在 12 条染色体上，Chr6 染色体上的基因数量最多，有 11 个；Chr4 和 Chr12 染色体上各只有 1 个基因。此外，还鉴定出 3 对串联重复基因和 3 对片段重复基因，表明串联和片段重复都对金针菇 CYP450 基因的扩增有贡献。
- 保守基序和结构域分析：所有鉴定出的 CYP450 基因序列都含有 CYP450 家族典型的保守结构域 CypX 超家族。通过 MEME 在线工具预测出 10 个保守基序，不同 CYP450 蛋白序列上的基序数量和分布有所差异，但都包含 K - helix 区域（motif1）、PERF 基序（motif4）和血红素结合区域（motif2）等典型保守基序。
- 不同发育阶段的转录组分析：对金针菇不同发育阶段的样本进行转录组测序，主成分分析（PCA）显示不同发育阶段的转录谱存在明显差异。在比较 ML 与 M 样本、P 与 ML 样本时，分别发现 861 个和 3208 个差异表达基因（DEGs）。GO 功能富集分析表明，“氧化还原酶活性” 类别在这两组比较中均显著富集，且 CYP450 基因在差异表达基因中占比最多，说明 CYP450 基因可能在金针菇菌丝生长和原基形成过程中发挥关键作用。对 59 个 CYP450 基因在不同组织中的表达模式分析发现，4 个基因在 M 样本中表达最高，6 个基因在 ML 样本中表达最高，10 个基因在原基中表达最高。随机选取 5 个基因进行 qRT-PCR 检测，结果与转录组数据一致，验证了转录组数据的可靠性。
- 不同菌株子实体中 CYP450 基因表达的定量分析：研究人员进一步分析了 15 个在 P vs. ML 组中上调的基因在白色和黄色金针菇菌株子实体不同部位的表达情况。发现 11 个基因（HNY6_9861、HNY6_4590 等）在白色和黄色菌株菌柄的下部、中部和上部表达量呈上升趋势，且在菌柄上部的相对表达量最高，这与菌柄的伸长特性正相关，表明 CYP450 基因可能参与调控菌柄的伸长过程。虽然部分基因在不同菌株中的表达模式存在差异，但整体上 CYP450 基因在不同品种中可能具有保守的生物学功能。
研究结论和讨论部分指出，该研究全面鉴定了金针菇中的 CYP450 基因家族，为深入研究其分子进化机制和潜在功能提供了重要基础。CYP450 基因家族成员数量在不同物种间存在差异，金针菇中 CYP64 进化枝成员较多，可能与食用菌中生物活性物质的代谢调控有关。基因复制事件对金针菇 CYP450 基因家族的扩张有重要影响，有助于其适应复杂的环境。此外，CYP450 基因在金针菇不同组织和发育阶段的表达模式存在差异，且部分基因与菌柄伸长相关，但这些基因在生长发育中的具体调控功能和机制仍需进一步研究。该研究成果不仅为金针菇的分子遗传育种提供了理论依据，有望培育出更优良的品种，还为其他食用菌的相关研究提供了宝贵的参考，推动了整个食用菌领域的发展 。
