Genomic signatures of evolution and domestication in the button mushroom Agaricus bisporus
1State Key Laboratory of Microbial Diversity and Innovative Utilization, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
2College of Life Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 101408, China
3Department of Biology, McMaster University, Hamilton, ON L8S 4L8, Canada
4Institute of Metabolic Diseases, Guang'anmen Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100053, China
Historia ewolucji i udomowienia grzybów kapeluszowych pozostaje słabo poznana, pomimo ich znaczenia ekologicznego i ekonomicznego. W niniejszym artykule przedstawiamy pierwsze na dużą skalę badanie genomiczne populacyjne pieczarki dwuzarodnikowej (Agaricus bisporus), najczęściej uprawianego grzyba jadalnego na świecie, integrujące dane resekwencjonowania z 482 dzikich i komercyjnych szczepów na świecie. Nasze analizy ujawniają złożoną historię ewolucyjną ukształtowaną przez cykle zlodowaceń czwartorzędowych. Stwierdzamy, że izolacja geograficzna spowodowana zlodowaceniem czwartorzędowym prawdopodobnie doprowadziła do dywergencji A. bisporus około 2 mln lat temu, z centrum w Ameryce Północnej i Europie, z trzema odrębnymi odmianami, podczas gdy ekspansje interglacjalne ułatwiły intensywny przepływ genów między populacjami, promując mieszane pochodzenie w obecnych populacjach A. bisporus var. bisporus. Nasze analizy wykazały, że biała kapelusz był kluczową sztuczną cechą selekcyjną dla udomowienia. Udało nam się połączyć tę cechę udomowienia z odpowiadającym jej genem funkcjonalnym i stwierdzić, że ewolucja koloru kapelusza może być związana ze zróżnicowaną funkcją AbPPO1, którego trajektorie częstości alleli wskazywały na podobny złożony proces ewolucji, jak w przypadku populacji A. bisporus var. bisporus. Łącząc genomikę ewolucyjną z genetyką udomowienia, nasze odkrycia podkreślają rolę historycznej dynamiki klimatu w kształtowaniu bioróżnorodności grzybów grzybotwórczych, ilustrują złożoność genetyczną udomowienia pieczarki i stanowią genomiczne ramy dla wykorzystania i doskonalenia zasobów genowych A. bisporus.
