食線蟲真菌圓錐掘氏梅里霉進(jìn)化與侵染機(jī)制的組學(xué)分析.pdf

1、全球每年因植物寄生線蟲造成的農(nóng)業(yè)損失高達(dá)1570億美元。使用化學(xué)農(nóng)藥防治線蟲對環(huán)境造成嚴(yán)重危害，而利用食線蟲真菌控制植物寄生線蟲低毒、環(huán)保，是實現(xiàn)綠色防控的有效手段。依據(jù)侵染方式，食線蟲真菌分為捕食型真菌、卵寄生真菌和內(nèi)寄生真菌三大類。較其他兩種真菌相比，內(nèi)寄生真菌作用更加專一，但是，該類真菌的研究報道極少，侵染線蟲相關(guān)的分子機(jī)制仍有待闡明。圓錐掘氏梅里霉（Drechmeria coniospora）是典型的專性內(nèi)寄生食線蟲真菌，特異地

2、侵染包括植物寄生線蟲、昆蟲寄生線蟲和食細(xì)菌線蟲在內(nèi)的多種線蟲，具有防治線蟲病害的潛力。本研究通過分析圓錐掘氏梅里霉的進(jìn)化和適應(yīng)機(jī)制，揭示其侵染線蟲的相關(guān)基因，系統(tǒng)分析侵染過程中重要的枯草桿菌蛋白酶Pr1C，取得如下結(jié)果：
　　1.利用Solexa、Roche454、PacBio RS II測序平臺和光學(xué)圖譜技術(shù)，對D. coniospora的全基因組進(jìn)行了深度測序和輔助拼接，獲得了高質(zhì)量的全基因組完成圖譜，基因組測序深度達(dá)457.

3、9倍，scaffold N50為4.14 Mb。結(jié)果顯示，D. coniospora共3條染色體，基因組大小為32.5 Mb，編碼8281個蛋白質(zhì)，含有活躍的重復(fù)序列誘導(dǎo)的點(diǎn)突變系統(tǒng)。與其他23種已測序真菌的直系同源蛋白進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析表明，D. coniospora起源于昆蟲病原菌。在進(jìn)化過程中，該菌通過從昆蟲病原菌中獲得侵染元件，擴(kuò)張有利于在線蟲中寄生的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，同時逐漸丟失和減少用于腐生生活的降解基因、某些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)基因和次級代

4、謝物合成基因，以適應(yīng)其專性內(nèi)寄生生活方式。
　　2.以侵染線蟲過程為基礎(chǔ)，綜合基因組和轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，D.coniospora共編碼312個SSP，其中，有210個SSP在侵染線蟲時表達(dá)；共編碼1129個病原菌-宿主互作蛋白，占基因組編碼序列的14.3％；D. coniospora中的致病相關(guān)基因通過逐步積累獲得，而不像鐮刀菌屬真菌直接獲得毒力島。此外，孢子表面的類凝集素表面蛋白、疏水蛋白、粘附蛋白和含有CFEM結(jié)構(gòu)域或GLEYA

5、結(jié)構(gòu)域蛋白等可能識別和介導(dǎo)線蟲表面的蛋白質(zhì)，完成吸附?？莶輻U菌蛋白酶、金屬蛋白酶和酸性磷酸酶在D. coniospora降解線蟲體壁過程及侵入線蟲體內(nèi)發(fā)揮重要作用。D. coniospora基因組中共有17個次級代謝產(chǎn)物合成基因簇。通過質(zhì)譜鑒定發(fā)現(xiàn)，梅里霉素是含有非常規(guī)氨基酸類似物AIB、AHMOD和AMD的非核糖體多肽次級代謝產(chǎn)物，表現(xiàn)出殺線蟲活性。
　　3. D.coniospora共有26個具有降解線蟲體壁功能的枯草桿菌蛋白

6、酶，其中13個為枯草桿菌蛋白酶Pr1C。通過結(jié)構(gòu)域預(yù)測和系統(tǒng)發(fā)育分析，對枯草桿菌蛋白酶Pr1C進(jìn)行了生物信息學(xué)分析，進(jìn)一步明確了真菌中枯草桿菌蛋白酶Pr1C的分類學(xué)地位屬于枯草桿菌蛋白酶pyrolysin家族。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，枯草桿菌蛋白酶Pr1C除具有枯草桿菌蛋白酶共有的peptidase_S8結(jié)構(gòu)域外，還具有fn3_5結(jié)構(gòu)域。此外，其蛋白質(zhì)序列C端約50 aa也較保守，與fn3_5結(jié)構(gòu)域共同為Pr1C的特征序列。以特征序列為基礎(chǔ)，建立枯草