虫草菌是多数寄生于昆虫或其他节肢动物的子囊菌类的病原真菌。多数虫草菌能够进行有性生殖并产生子实体，如蛹虫草、冬虫夏草、蝉花，具有抗炎症、抗氧化和抗肿瘤等功效，是传统的食药用真菌;部分广义虫草菌在自然界中的有性生殖阶段不常见，以无性繁殖的方式感染杀虫，如白僵菌、绿僵菌等属的物种，其中的代表物种已被开发成为环境友好的生物杀虫剂。本论文分别以蛹虫草和蝉花为对象，开展了交配型基因调控有性生殖和子实体发育的机理研究，以及开展了蝉花的比较基因组及发育相关的转录组和代谢组的深度分析。　　真菌有性生殖的多样性取决于交配型系统和交配调控基因的多样性。蛹虫草是典型的异宗配合型子囊菌，但其不同交配型等基因的功能仍不清楚。本论文首先针对蛹虫草的交配型和信息素受体基因开展基因缺失的功能研究。MAT1-1或MAT1-2-1缺失突变体与对应的野生型杂交后不育而且无法产生子座，说明交配型基因功能在种间有保守性。相较于其他真菌，蛹虫草的交配型基因功能也存在差异性。AMAT1-1-1与MAT1-2菌株杂交产生无子囊壳且形态异常的子座，AMAT1-1-2与MAT1-2菌株杂交虽然能形成子座与子囊壳，但是子囊壳不育。基因回补实验显示敲除菌株的育性能得以恢复，说明蛹虫草的交配型基因功能的发挥不依赖于其在基因组上的位置。异源表达互补的交配型基因获得的类似同宗配合转化子MAT1-2::MAT1-1-1（MAT1-2菌株内转入MAT1-1-1基因）能产生不育的子座，但是MAT1-1::MAT1-2-1菌株（MAT1-1菌株内转入MAT1-2-1基因）无法形成子座。在MAT1-1菌株中敲除α型信息素受体（CPR1），杂交结果显示CPR1对子座的形成是非必须的，但是对子囊壳的形成是必须的。此外，分析比较子实体中生物活性成分虫草素和腺苷的含量间接表明，真菌有性生殖是一个耗能的过程。该部分的研究结果丰富了真菌交配型基因功能保守性与差异性的知识，也为蛹虫草的子实体发育诱导提供了理论基础。　　通过从头测序以及比较基因组分析表明蝉花基因组的总体特征与其他的昆虫致病菌类似。毒力相关蛋白种类与球孢白僵菌和罗伯茨绿僵菌相当;同植物病原菌相比，用于体壁降解与营养获取的几丁质酶、分泌型蛋白酶类表现出扩张的现象。蝉花编码的富含半胱氨酸的小分子外分泌蛋白(SSCPs)中，有22％是分泌型蛋白酶和其他类型的毒力相关蛋白;功能未知蛋白占64％，是潜在的参与寄主-病原菌互作的效应蛋白。蝉花与玫烟色棒束孢、球孢白僵菌和蛹虫草的同源蛋白比例依次降低，基因组直系同源蛋白构建的进化树显示，蝉花和玫烟色棒束孢亲缘关系最接近，表明蝉花为严格意义上的棒束孢属而非虫草属真菌。　　虽然这几种虫草菌都是异宗配合菌，但是蝉花除了含有正常的MAT1-2-1基因外，还含有截短的MAT1-1-1基因。MAT1-1-1基因在不同发育阶段都几乎不表达。基因敲除显示截短的MAT1-1-1以及正常的MAT1-2-1基因都不影响子实体的形成。蝉花次级代谢合成基因在子实体阶段高表达的数量大于菌丝阶段，与之类似的是未知差异代谢物的含量多在子实体中较高，这为挖掘潜在次级代谢基因和产物提供了基础。次级代谢基因簇预测和质谱分析都表明蝉花能产生具有杀虫活性的卵孢霉素和白僵菌素，但其基因组不含编码已知人类真菌毒素的基因簇。本文也首次检测到蝉花能够产生其他虫草菌中鉴定的生物活性化合物:十元大环内酯和Cordysinin A。质谱分析表明，米饭和蚕蛹诱导产生的子实体中代谢产物种类及丰度均存在差异，说明不同培养基影响蝉花子实体的代谢组分。这部分研究结果为开展蝉花-昆虫互作研究、子实体发育调控和次级代谢产物挖掘奠定良好的基础。　　本论文从虫草菌交配型基因功能，以及比较及进化基因组、代谢组及转录组水平研究揭示了虫草菌有性生殖调控、基因组协同进化及发育调控机制等，同时也为蝉花的食药用安全性提供了分子依据。