基于染色体水平基因组研究木霉的进化及其对立枯丝核菌的重寄生作用

【作者】 林润茂； 尹雅萍； 张锋涛； 陈迪； 王睿； 夏金凤； 薛鸣； 郑爱萍； 刘铜；

【机构】 热带农林生物灾害绿色防控教育部重点实验室海南省绿色农用生物制剂创制工程研究中心海南大学三亚南繁研究院热带农林学院； 四川农业大学农学院；

【摘要】 生防木霉的菌丝可缠绕和穿透重要病害立枯丝核菌菌丝,但是木霉重寄生作用的分子机制尚不清楚。本研究首次报道可重寄生立枯丝核菌的短梗木霉(Trichoderma breve) T069菌株的7条染色体序列,接着在全基因组水平上构建木霉28个物种62个菌株的系统发育树,并进一步通过分析揭示木霉和其他肉座菌科真菌的祖先具有重寄生担子菌的营养方式。通过木霉7个物种染色体水平基因组分析表明,相对于肉座菌科其他菌株,木霉物种获得1 205个特异基因家族,包括转录组因子、转运蛋白、碳水化合物水解酶、蛋白酶等;此外重寄生能力弱的里氏木霉(T.reesei) 7条染色体均经历了基因组重排事件,且在重组区域丢失重寄生相关基因。通过分析木霉重寄生立枯丝核菌的转录组数据发现,短梗木霉、绿木霉(T.virens)和棘孢木霉(T.asperellum)的36个基因均上调表达,包括参与降解真菌细胞壁的4个蛋白酶基因和1个多糖裂解酶基因,参与营养物质运输的6个转运蛋白,以及可能影响菌丝生长的莽草酸激酶和异柠檬酸裂合酶基因;其中参与重寄生立枯丝核菌的蛋白酶S08家族Prb1基因已被报道。Prb1是木霉属的保守基因,其祖先基因曾经历基因复制事件,但其同源基因在重寄生立枯丝核菌过程中不表达,暗示了基因复制对木霉获得重寄生营养方式的重要作用。本研究首次在染色体基因组水平上系统解析生防木霉的进化特点和参与重寄生立枯丝核菌的重要基因和重寄生分子机制。更多还原