《Mitochondrial DNA Part B》：The complete mitochondrial genome sequence of the angel-wing mushroom Pleurocybella porrigens
编辑推荐：
本研究首次报道了有毒蘑菇雪白侧耳（Pleurocybella porrigens）的完整线粒体基因组序列，其大小为63,054 bp，包含18个蛋白质编码基因、2个rRNA基因和25个tRNA基因。研究通过构建最大似然（ML）系统发育树，证实了该物种是伞菌目（Agaricales）中一个独立且基础的分支，为理解其神经毒性（如急性脑病）的演化背景及后续比较基因组学研究提供了宝贵参考。
摘要
雪白侧耳（Pleurocybella porrigens），又名天使翼菇，是一种广泛分布于北半球温带地区的真菌，传统上在亚洲部分地区被食用。然而，2004年秋季，日本报告了59起由其引发的食物中毒事件，导致17人因急性脑病死亡。此前的研究从该蘑菇中鉴定出凝集素（PPL）、pleurocybelline（PC）和pleurocybellaziridine（PA）等具有神经毒性的物质。为深入探究其生物学特性，本研究首次完成了雪白侧耳的完整线粒体基因组测序。
引言
雪白侧耳属于伞菌目Phyllotopsidaceae科，通常成簇生长在松、柏等针叶树的枯木上。尽管历史上被视为食用菌，但其引发的严重食物中毒事件引起了广泛关注，许多患者本身患有慢性肾功能衰竭并接受血液透析。尽管日本政府成立了研究小组进行调查，但其致病机理在2006年研究小组解散时仍未完全阐明。先前研究提示，维生素D类似物、脂肪酸、糖类及氰化氢可能是其潜在毒素。最近的研究表明，PPL-PC复合物可能破坏血脑屏障（BBB），而PA随后引发急性脑病。在基因组学研究方面，该物种的核基因组草图于2013年发布，高质量核基因组于2026年完成，子实体和菌丝体的转录组数据也于2024年公布。线粒体基因组是研究真菌系统发育的有力工具，本研究旨在填补雪白侧耳线粒体基因组信息的空白，以阐明其在伞菌目中的进化地位。
材料与方法
本研究所用的雪白侧耳菌株采集自日本山梨县森林，并保存于国家生物资源中心（NBRC），保藏号为NBRC 00117360。
从马铃薯葡萄糖酵母提取物培养基中培养的菌丝中提取总DNA。使用PacBio Revio系统进行长读长测序，并利用hifiasm软件进行从头组装。通过手动检查组装和读段比对结果，确认了线粒体基因组的环状结构。使用GeSeq、MFannot、SnapGene和MITOS2等多个工具对线粒体基因组进行注释，并通过比对和BLAST搜索对注释结果进行人工校验。使用OGDRAW工具绘制了线粒体基因组的环形图谱。为进行系统发育分析，选取了14个保守的线粒体蛋白质编码基因（atp6, atp8, atp9, cob, cox1-3, nad1-6, nad4L）的氨基酸序列，与另外23个伞菌目物种及2个牛肝菌目（Boletales）外群物种的同源序列进行比对和串联。利用IQ-TREE构建最大似然（ML）系统发育树，并使用1000次超快自举法评估节点支持率。
结果
雪白侧耳的完整线粒体基因组是一个长度为63,054 bp的环状DNA分子，GC含量为27.3%。注释共鉴定出45个基因，包括18个蛋白质编码基因、2个rRNA基因和25个tRNA基因。读段深度分析显示，整个线粒体基因组覆盖度均匀且高，中位覆盖深度为71,877×，证明了组装的可靠性。
蛋白质编码基因包含15个保守的线粒体蛋白基因，包括cox1-3, cob, nad1-6, nad4L, atp6, atp8, atp9, rps3。在cox1, cob, nad5和rnL基因中检测到内含子，长度从25 bp到31,351 bp不等，这些内含子均被归类为I型内含子，这在伞菌目线粒体基因组中较为常见。注释还识别出14个编码限制性内切酶（如AhdI, ApaI等）的基因。
基于14个保守线粒体蛋白构建的系统发育树显示，雪白侧耳是所分析类群中伞菌目内部一个独立且基础的分支。在推断的拓扑结构中，雪白侧耳位于核心伞菌目分支的基部，在Clavaria fumosa和Hygrophorus russula的内部，并与作为外群的牛肝菌目物种（Lanmaoa macrocarpa和Suillus collinitus）明显分开。
讨论与结论
本研究首次报道了雪白侧耳乃至整个Pleurocybella属的完整线粒体基因组序列。其基因组大小（63 kb）处于所比较伞菌目物种的范围（55–256 kb）内，与近缘的侧耳属（Pleurotus）物种（60–73 kb）相当。基因内容和整体基因顺序相对于Hygrophorus russula和Pleurotus citrinopileatus基本保守，表明其为典型的伞菌目线粒体基因组结构。内含子主要存在于cox1和cob基因中，nad5和rnL中的内含子也属于常见的I型内含子，反映了该目线粒体基因组内含子分布的动态性和普遍性。
系统发育分析将雪白侧耳明确地定位为伞菌目内部一个具有高支持度的独立基础分支。这一结果与近期基于大规模系统基因组学数据的研究框架一致，后者将Pleurocybella、Tricholomopsis和Phyllotopsis归入单系的Phyllotopsidaceae科，并确认该科是伞菌目内部一个深度分化的独立谱系。本研究为这一分类框架提供了来自线粒体基因组的独立证据。
本研究的发现支持了基于大规模系统基因组学数据重新定义伞菌目高级分类关系的真菌分类框架。然而，目前仍缺乏Phyllotopsidaceae科内其他成员（如Macrotyphula和Phyllotopsis属）的完整线粒体基因组序列。对这些近缘类群进行进一步的测序和比较基因组学分析，对于阐明科内的进化关系、精确定位Pleurocybella的系统发育位置以及深入理解伞菌目线粒体基因组的演化至关重要。这项研究为未来开展该有毒蘑菇的比较线粒体基因组学研究及探索其毒性演化提供了宝贵的基因组学资源。
伦理声明
本研究材料为蘑菇（真菌），不涉及人类、动物、植物或需要伦理批准的受威胁/濒危物种，因此不适用伦理批准。
数据可用性声明
支持本研究结果的基因组序列数据已公开保存在NCBI的GenBank数据库中，登录号为LC895369。相关的BioProject、SRA和BioSample登录号分别为PRJDB20175、DRR635940和SAMD00653545。
