近日，山西农业大学棉花所段超博士在真菌学领域取得重要研究进展，相关研究成果以“Evolutionary Dynamics and Functional Bifurcation of the C2H2 Gene Family in Basidiomycota”为题，发表在真菌学《Journal of Fungi》（IF=4.0）上。该研究首次系统解析了担子菌门C2H2锌指蛋白基因家族的进化模式、功能分化和生态适应性，为真菌基因组进化及生态位分化提供了新见解。

C2H2锌指蛋白是真核生物中最大的转录因子家族之一，在细胞分化、胁迫响应和次生代谢中发挥关键作用。然而，担子菌门作为物种多样性更高、生态功能更复杂的类群，其C2H2基因家族的系统研究仍较为缺乏。

研究通过对30种代表性担子菌物种的比较基因组学分析，鉴定出1032个C2H2基因，并将其划分为6个进化分支（Group I-VI）。研究发现，Group II（37.1%）构成保守的核心调控网络，而Group III和Group V分别与木材降解菌（如裂褶菌）和食用菌（如平菇）的生态功能特异性扩张相关。此外，研究揭示了显著的亚门特异性特征：1.基因结构差异：腐生型真菌（如伞菌亚门）保留长基因（12.4 kb）和丰富内含子（平均6.2/基因），而病原菌（如黑粉菌亚门）基因组呈现精简趋势（内含子≤2）。2.理化性质分化：伞菌亚门蛋白偏向酸性（pI 4.3–5.8），而病原菌蛋白呈碱性（pI 8.3–8.6），可能与其生态适应策略相关。3.表达调控特征：在食用菌Sarcomyxa edulis中，17个C2H2基因在发育阶段（如低温适应、原基形成和子实体成熟）呈现动态表达模式，表明其通过时间分区调控程序协调形态建成。

该研究通过同源网络分析发现，核心基因簇（Cluster_1–2）在强纯化选择（Ka/Ks = 0.18–0.22）下高度保守，而外围基因簇（Cluster_Mini）接近中性进化（Ka/Ks = 0.73），揭示了C2H2基因家族在维持保守调控网络与驱动生态适应中的双重作用。这些发现不仅深化了对真菌转录调控网络进化机制的理解，还为作物病害防控和木质纤维素生物转化工程提供了潜在靶点。

该研究得到山西农业大学引进人才科研启动项目（2024BQ44）和棉花研究青年培育项目基金（SJJQN2023-11）的资助。山西农业大学棉花研究所段超博士为论文的第一作者及通讯作者，山西功能食品研究院杨杰副研究员为第二作者。

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https://doi.org/10.3390/jof11070487