線蟲生防菌厚垣普可尼亞菌的基因組學(xué)研究.pdf

1、植物寄生線蟲對全世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害很嚴(yán)重，厚垣普可尼亞菌是目前公認(rèn)的線蟲生防菌之一，研究該菌跟其他盤菌亞門真菌的分化情況、與生存環(huán)境和寄主之間的協(xié)同關(guān)系、及其致病基因和致病機(jī)理有非常重要的意義。在生命科學(xué)的研究中，遺傳學(xué)、生物化學(xué)、比較基因組學(xué)和生物信息學(xué)提供了很多方法和工具，而開展厚垣普可尼亞菌基因組學(xué)的研究可以充分利用這些工具，促進(jìn)與厚垣普可尼亞菌相關(guān)的研究的發(fā)展。
　　首先，通過測序和組裝獲取到厚垣普可尼亞菌的第一個(gè)完整的線

2、粒體基因組。其大小為25615bp，編碼40個(gè)基因(15個(gè)開放閱讀框(ORFs):coxl-3、cob、atp6、atp8-9、nadl-6、nad4L、rps3;2個(gè)rRNA基因:rnl、rns;23個(gè)tRNA基因）?；?4個(gè)ORF的序列用最大似然法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹表明厚垣普可尼亞菌與金龜子綠僵菌的親緣關(guān)系最近（bootstrap值100％支持），它與昆蟲寄生菌、植物病原菌有共同的祖先。在線粒體基因組DNA水平上，厚垣普可尼亞菌87

3、.20％的序列與金龜子綠僵菌90.05％的序列相似，一共有10個(gè)區(qū)域相匹配;而其他真菌只匹配到厚垣普可尼亞菌的小于或等于61.07％的序列。包括厚垣普可尼亞菌在內(nèi)的麥角科真菌基因組的ORFs編碼順序是一樣的，但是基因組之間的大小差異較大;本研究發(fā)現(xiàn)編碼基因區(qū)、基因間區(qū)和內(nèi)含子區(qū)是影響線粒體基因組大小的三個(gè)基本因素。對影響核糖體合成和DNA修復(fù)的rps基因，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)它是正向選擇的，它有明顯區(qū)別于線粒體基因組的進(jìn)化特征。
　　其次

4、，本研究獲取到組裝質(zhì)量較高、完整性較好的厚垣普可尼亞菌核基因組草圖（全長約43.9Mb;scaffold N50為4.1 Mb）?；蚪M的重復(fù)序列為5.24％，編碼15009個(gè)ORF，其中70.7％的基因都有功能注釋信息。與昆蟲寄生菌、捕食線蟲真菌、植物病原菌的比較發(fā)現(xiàn)，厚垣普可尼亞菌與金龜子綠僵菌、球孢白僵菌共有的基因家族數(shù)目最多;在KOG功能簇的分布中，厚垣普可尼亞菌的基因數(shù)目介于植物病原菌和昆蟲寄生菌的基因數(shù)之間。分析發(fā)現(xiàn)厚垣普可

5、尼亞的致病基因很豐富，包括66個(gè)P450酶（51個(gè)家族）、68個(gè)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（其中33個(gè)是the Pathogen HostInteraction, PHI基因）、1551個(gè)分泌蛋白（含水解酶、G蛋白偶聯(lián)受體、毒性蛋白、疏水蛋白、幾丁質(zhì)結(jié)合蛋白等;其中有120個(gè)半胱氨酸富集的小分泌蛋白）、247個(gè)蛋白酶（含與VCP1功能相似的絲氨酸蛋白酶、saccharolysin、溶神經(jīng)素等）。通過比較糖苷水解酶和碳水化合物酯酶，發(fā)現(xiàn)這些酶存在明顯

6、的基因簇:線蟲寄生菌富集的水解酶基因簇、線蟲寄生菌和昆蟲寄生菌都富集的水解酶基因簇、線蟲寄生菌（同時(shí)也是植物內(nèi)生菌）和植物病原菌都富集的水解酶基因簇，這表明簇內(nèi)富集的功能基因與菌株的特性、生物學(xué)功能緊密相關(guān)。另外在基因組中發(fā)現(xiàn)有56個(gè)次生代謝產(chǎn)物基因;在已報(bào)道的根赤殼菌素基因簇中，分析發(fā)現(xiàn)一個(gè)包含可以調(diào)節(jié)蛋白與蛋白相互作用的錨定重復(fù)序列的基因，它可能參與根赤殼菌素的合成;而且至少還有10個(gè)包含P450或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白但產(chǎn)物未知的次生代謝基因簇

7、。
　　綜上所述，線粒體基因組的分析對后續(xù)開展關(guān)于厚垣普可尼亞菌的比較基因組學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)的研究打下豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ);也可以借鑒分析哺乳動(dòng)物線粒體基因組的方法，將來開展線粒體與菌株致病力相關(guān)聯(lián)的研究;而豐富的核基因組注釋信息和詳細(xì)的比較分析數(shù)據(jù)揭示了厚垣普可尼亞菌的基因組特征以及它跟其他病原真菌的關(guān)聯(lián)性，為深入研究它的生物學(xué)（包括致病基因、致病機(jī)理、與寄主的相互作用、與環(huán)境的協(xié)同關(guān)系等）打下了基礎(chǔ)，能促進(jìn)生防菌研究，為開展植物線蟲病