2021-11-30
文章一：柑桔黑素病病原菌檸檬酸異養桿菌NFHF-8-4全基因組測序
IF=4.171
合作單位：華中農業大學
研究背景
柑桔是不同柑橘品種上的優勢種，其上的腐生菌是柑桔黑素病、莖端腐病和膠粘病的致病因子，這些疾病大大地降低了新鮮水果的質量和銷路，柑桔砂皮病菌尤其會造成巨大的經濟損失。目前關于柑桔砂皮病菌的基因組尚未發布，為了系統的研究柑桔和D.citri的相互作用，故對從江西省黑素病樣品中分離得到的D.citri菌株進行全基因組測序，以期為研究柑桔的發育過程、病原菌侵染過程以及對殺菌劑的抗性機制提供有價值的信息。
研究材料和方法
研究材料：南豐柑桔中分離得到的柑桔砂皮病菌分離株NFHF-8-4
測序平臺：Illumina Miseq和Pacbio
分析內容：真菌近完成圖測序、功能基因注釋。
研究結果
對分離得到的菌株進行Illumina Miseq和Pacbio測序，Illumina Miseq測序得到11,138,480條高質量reads和3,028,709,328個堿基；Pacbio測序得到10,271,744,961個堿基和970,379條reads。K-mer分析預估基因組大小在57Mb左右。對得到的數據進行denovo組裝，得到34條contig，基因組大小63.69Mb，GC含量為46.72%，最長的contig長12,370,252bp。重復序列分析發現：散在重復占基因組的0.27%，其中逆轉錄因子占0.18%，DNA轉座子占0.08%，未分類重復序列占0.01%。此外，基因組的衛星數量占0.01%，簡單重復序列占1.4%。BSCUO預測發現其完整性為97.30%。編碼基因預測共得到15,921個基因，平均基因長度為1,633.55bp,全基因組的40.81%被基因覆蓋。
表1：Diaporthe citri NFHF-8-4的全基因組信息
對編碼基因進行NR、GO、KEGG和KOG數據庫注釋，其中NR數據量注釋到14,837個基因，占基因組的87.54%；GO數據庫注釋到7880個基因，大多數基因參與了生物過程。KOG分析顯示，有922個基因與次生代謝產物的生物合成、運輸和代謝有關，888個基因與碳水化合物的運輸和代謝有關，只有少數基因參與到細胞運動和細胞外結構。KEGG注釋進基因進一步劃分為44個不同的類別，其中有12條路徑屬于“代謝”，基因組占比最高；其次是和“衰老”“循環系統”“發育系統”“消化系統”等有關。
研究結論
柑桔黑素病是世界上最常見的影響果實品質的病害之一，但是對其侵染過程和致病性的研究比較少。對D.citri NFHF-8-4菌株進行全基因組測序，有助于柑桔黑素病的致病機制和殺菌劑耐藥性的研究。
文章二：麥冬白葉枯病病原菌互隔交鏈胞霉菌株B3全基因組測序
IF=4.438
合作單位：杭州師范大學
互隔交鏈孢霉菌是一種小孢子的鏈格孢菌，其在土壤、各種植物和腐爛的植物殘骸中都能找到，該物種的某些品系可對400多種寄主植物造成疾病，并在世界范圍內造成嚴重的作物損失。然而，目前對鏈格孢菌的劃分是比較模糊的，尤其是一些在形態上非常相似，但表現出很大的病理差異，因此將形態學和病理類型的概念引入到鏈格孢菌的分類中。
麥冬是我國廣泛種植的一種中藥材，它是常綠的、多年生的、叢生的、 草狀的植物。它是國家衛生部批準的功能性食品配料之一，在許多處方中都被作為主要成分使用。根據中醫原理，麥冬具有滋陰、生津、潤肺、舒心、清心等功效。然而，麥冬黑斑是我國重要的葉類病害，其在侵染初期，葉片頂端形成黃色或褐色斑塊，向葉基部延伸；在后期，斑點變異和腐爛。該病在高溫、多降雨的年份發病率可達90%以上，嚴重影響麥冬的產量和品質。
研究材料與方法
實驗材料：從麥冬葉炭疽病上分離得到的C.liriopoes A2菌株。
測序方式：Hiseq Illumina
分析內容：真菌denovo測序、轉錄組測序、次級代謝產物基因簇分析、CAZY分析、Pfam注釋、分泌蛋白分析等。
研究結果
基因組測序和組裝
從浙江省種植的一株感染的麥冬葉片上分離而得到8株A．alternata菌株，這些菌株具有相同的形態特征，隨機選擇菌株B3作為代表菌株。將該菌株接種到健康麥冬上，確定該菌株為麥冬葉枯病的病原菌，并將其從接種的葉片中重新分離出來。菌株B3的基因組DNA使用CTAB法進行提取，并采用Illumina HiSeq4000 進行進行高通量測序，測序讀取模式為PE150。原始數據下機后使用Trimmomatic v.0.38進行接頭序列和低質量reads的去除，去除后得到3.8G的高質量reads，測序深度為100X+。使用SPAdes進行基因組denovo組裝，組裝得到的基因組由76條contig組成，基因組大小為33.8Mb，GC含量為51.0%，N50為1.48Mb，BSCUO完整性為99.7%。tRNA預測得到了141個tRNA，重復序列占基因組的1.1%。
表1：Alternaria alternata B3分離株的全基因組信息
基因組注釋
為了獲得高質量的基因信息，同時對該樣本進行了轉錄組測序。使用基因從頭預測、同源預測和轉錄組預測等方法進行基因預測，本次預測總共得到了12,680個編碼基因，平均基因長度為1,663bp。在此基礎上進行基因功能注釋:Pfam數據庫注釋得到8,903個基因含有Pfam結構域，分屬于3,916個蛋白家族；CAZYs注釋總共得到了538個CAZYme基因，包括270個糖苷水解酶、108個輔助活性酶、90個糖基轉移酶、39個糖酯酶、24個多糖裂解酶和7個糖結合模塊；分泌蛋白預測發現有8%左右的基因是和分泌蛋白相關的，GO富集發現，水解酶活性是分泌組最豐富的分子功能；在分泌蛋白中“外肽酶活性”“轉移酶活性、轉移己糖基”“脂肪酶活性”“異構酶活性”等的表達量也比較高。在預測得到的分泌蛋白中有186個是分泌的富含半胱氨酸的小蛋白，這些蛋白的功能在很大程度上是未知的；次級代謝產物基因簇預測鑒定出26個次生代謝物合成簇，這些簇包括7個T1PKS簇、3個NRPS簇、7個NRPS-like簇、4個萜烯簇、3個PKS-NRPS簇、一個fungal-RIPP簇和一個NRPS-indole簇。
研究結論
在本研究中，報道了A.alternata B3菌株的全基因組草圖，該菌株隸屬于側孢菌科中的一個種，該基因組序列為以后研究真菌比較基因組學提供了有用的資源。
文章三：麥冬炭疽病病原菌的全基因組測序
IF=4.438
合作單位：杭州師范大學
麥冬是我國廣泛種植的一種中藥材，它是常綠的、多年生的、叢生的、 草狀的植物。它是國家衛生部批準的功能性食品配料之一，在許多處方中都被作為主要成分使用。根據中醫原理，麥冬具有滋陰、生津、潤肺、舒心、清心等功效。然而麥冬炭疽病菌引起的葉炭疽病已成為我國的一種重要病害，其在侵染早期，葉片的中部形成一或數個小斑塊，邊緣呈現棕色，有黃色暈；隨后，病變擴大到不規則形狀；最后，斑塊不斷向外延伸，進而形成白葉病。該病在高溫、強降雨的年份尤為嚴重，這嚴重影響了麥冬的產量和質量。對其病原體進行鑒定，發現其屬于綱球狀菌科，該病原菌體的營養吸收、營養生長、產孢、逆境反應和次級代謝產物生物合成等相關基因仍有待鑒定。基于這些原因，對C.liriopes A2菌株進行全基因組測序。
研究材料與方法
實驗材料：從麥冬葉炭疽病上分離得到的C.liriopoes A2菌株。
測序方式：Hiseq Illumina
分析內容：真菌denovo測序、轉錄組測序、次級代謝產物基因簇分析、CAZY分析、Pfam注釋、分泌蛋白分析等。
研究結果
基因組測序和組裝
C．liriopoes A2是從浙江省種植的一株感染的麥冬葉片上分離而得到的，經過實驗確定該菌株葉炭疽病的病原菌。菌株A2的基因組DNA使用CTAB法進行提取，并采用Illumina HiSeq4000 進行進行高通量測序，測序讀取模式為PE150。原始數據下機后使用Trimmomatic v.0.38進行接頭序列和低質量reads的去除，去除后得到4.0G的高質量reads，測序深度為75X。實驗SPAdes進行基因組denovo組裝，組裝得到的基因組由407條contig組成，基因組大小為53.1Mb，GC含量為52.7%，N50為288kb,，BSCUO完整性為99.7%。tRNA預測得到了385個tRNA，重復序列占基因組的1.98%。
表1：Colletotrichum liriopes A2分離株全基因組信息
基因組注釋
為了獲得高質量的基因信息，同時對該樣本進行了轉錄組測序。使用基因從頭預測、同源預測和轉錄組預測等方法進行基因預測，本次預測總共得到了13,077個編碼基因，平均基因長度為1,625bp。在此基礎上進行基因功能注釋:Pfam數據庫注釋得到9,355個基因含有Pfam結構域與，分屬于3,918個蛋白家族；CAZYs注釋總共得到了670個CAZYme基因，包括344個糖苷水解酶、101個糖苷轉移酶、125個輔助活性酶、49個糖酯酶、41個多糖裂解酶和10個糖結合模塊；分泌蛋白預測發現有10.5%左右的基因是和分泌蛋白相關的，GO富集發現，水解酶活性是分泌組最豐富的分子功能，其次是“外肽酶活性”“絲氨酸水解酶活性”“脂肪酶活性”“氧化還原酶活性”等。在預測得到的分泌蛋白中有269個是分泌的富含半胱氨酸的小蛋白，這些蛋白的功能在很大程度上是未知的；次級代謝產物基因簇預測鑒定出60個次生代謝物合成簇，這些簇包括22個PKS簇、14個NRPS簇、7個吲哚簇、9個萜烯簇、4個PKS-NRPS簇等。
研究結論
在本研究中，報道了引起中藥材日本冬麥葉炭疽病的病原菌C。liriopes的全基因組草圖序列，該序列為進一步研究這種經濟上重要病原體的潛在毒力機制提供了有用的資源。
