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在蘑菇产业中，培育无担孢子菌株意义重大，但相关靶基因有限。研究人员针对平菇（Pleurotus ostreatus）开展研究，发现 mek1 基因对减数分裂和担孢子产生至关重要。该研究为无孢育种及揭示真菌有性生殖机制提供了新方向。
在神奇的真菌世界里，蘑菇作为许多真菌的 “果实”，不仅是餐桌上的美味，更是科研人员关注的焦点。对于蘑菇产业来说，培育出没有担孢子的菌株，那可是有着多方面的重要意义。一方面，这能避免蘑菇栽培设施中工作人员的过敏反应，也能减少对设施的破坏；另一方面，还能在遗传层面保护生物多样性。然而，目前找到合适的基因来培育这种无孢菌株却困难重重，相关的靶基因数量非常有限，这就像在黑暗中摸索却找不到方向。所以，为了给蘑菇产业的发展开辟新道路，为了更深入地了解真菌的遗传奥秘，开展针对蘑菇无孢育种关键基因的研究迫在眉睫。
在这样的背景下，研究人员踏上了探索之旅。他们针对平菇（Pleurotus ostreatus）展开了深入研究。最终发现，mek1 基因在平菇的减数分裂和担孢子产生过程中起着不可或缺的作用。这一发现意义非凡，为无孢育种提供了全新的靶基因，也为揭示真菌有性生殖的分子机制打开了新的大门，该研究成果发表在《Fungal Biology》上。
研究人员在本次研究中运用了多种关键技术方法。首先是 RNA 测序（RNAseq）和定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR），用于分析转录本积累情况。通过快速扩增 cDNA 末端（RACE）确定基因序列。设计靶向 mek1 的单导向 RNA（sgRNA），并利用 CRISPR/Cas9 技术构建质粒，对平菇菌株进行基因编辑，从而研究 mek1 基因功能 。
研究结果具体如下：
- 平菇 mek1 基因的筛选与确定：研究人员重新分析转录组数据，从 36 个平菇鳃特异性表达基因入手，结合灰盖鬼伞（Coprinopsis cinerea）减数分裂同步期的转录组数据，筛选出 3 个在减数分裂期上调的同源基因。其中一个编码的蛋白与酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）Mek1p 相似，经进一步研究确定该基因为平菇 mek1 基因。
- 平菇 mek1 基因敲除菌株的表型分析：以平菇双核菌株 PC9×#64 为受体，利用质粒介导的 CRISPR/Cas9 技术敲除 mek1 基因。结果发现，获得的部分转化子不产生担孢子，如 mek1g2#2 菌株。通过基因组 PCR 验证，推测该菌株为双核基因敲除突变体。
- 遗传分析确定 mek1 基因与无孢表型的关系：通过与野生型菌株杂交和回交实验，产生不同基因型的双核菌株，观察担孢子产生情况。结果表明，mek1 基因敲除与无孢表型密切相关，证实了 mek1 基因在担孢子产生过程中的重要性。
- 平菇 mek1 基因敲除对减数分裂的影响：扫描电子显微镜（SEM）和荧光染色观察发现，mek1 敲除突变体中多数担子含有两个细胞核，减数分裂可能在减数第一次分裂末期（telophase I）停滞，说明 Mek1 对减数第二次分裂的进行至关重要。
- 平菇 mek1 基因敲除对果实生长的影响：观察发现，mek1 敲除突变体的子实体生长方向紊乱，失去负向重力性，与之前研究的 pcl1 和 cro6c 敲除突变体表现相似。这表明正常担孢子的产生可能与平菇子实体生长方向和负向重力性的确定有关。
综合研究结果和讨论部分可知，该研究成功鉴定出平菇中对减数分裂和担孢子产生至关重要的 mek1 基因，这为蘑菇无孢育种提供了新的目标基因。同时，研究中发现的平菇 mek1 基因敲除后与酿酒酵母 mek1 缺失表现的差异，也暗示了不同真菌减数分裂检查点机制的多样性。此外，担孢子产生与子实体生长方向和负向重力性之间的潜在联系，为后续研究真菌生长发育机制提供了新的方向，有助于进一步揭示真菌有性生殖和生长发育的奥秘，推动蘑菇产业及真菌生物学领域的发展。
