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.2012年9月；44(9):1060-5.
doi:10.1038/ng.2372。 Epub 2012年8月12日。

植物病原炭疽菌生活方式转变的基因组和转录组分析

理查德·奥康奈尔 1, 迈克尔·R·通, 圣菲提花机, 斯特凡·G·阿米奥特, 约钦·克莱曼, 玛丽亚·托雷斯, 乌尔里克·达姆, 酯A Buiate, 林恩·爱泼斯坦, 诺亚姆·阿尔坎, 珍妮·阿尔特米勒, 露西娅·阿尔瓦拉多·巴尔德拉玛, 克里斯托弗·鲍泽, 克里斯汀·贝克尔, 布鲁斯·W·伯伦, 陈泽华, Jaeyoung Choi先生, 乔·安妮·克劳奇, 乔纳森·杜维克, 马克·A·法曼, 潘梅拉·甘, 大卫·海曼, 伯纳德·亨利萨特, 理查德·霍华德, 梅迪·卡贝奇, 克里斯蒂安·科赫, 芭芭拉·克拉彻, 久保靖, 奥黛丽·德劳, 马克·赫里·勒布伦, 李龙焕, 伊泰·米亚拉, 尼尔·摩尔, 乌拉·诺依曼, 卡尔·诺德斯特伦, 丹尼尔·G·帕纳乔内, 拉尔夫·潘斯特鲁加, 迈克尔广场, 罗伯特·H·普洛克托, 多夫·普鲁斯基, 加布里埃尔·里奇, 理查德·莱因哈特, 杰弗里·罗林斯, 史蒂夫·鲁恩斯利, 克里斯托弗·沙德尔, 大卫·C·施瓦茨, 纳玛达·谢诺伊, Ken Shirasu先生, Usha R Sikhakolli公司, 库尔特·施蒂贝尔, 塞雷内拉·苏克诺, 詹姆斯·斯威加德, 高野吉隆, Hiroyuki Takahara公司, 弗朗西斯小径, H夏洛特·范德道斯, 拉尔斯·M·沃尔, 伊莎·威尔, 莎拉·杨, 曾倩东（Qiandong Zeng）, 张静泽, 周世国, 马丁·B·迪克曼, 保罗·舒尔泽·勒弗特, 埃米尔·维·洛伦·范·塞马特, 马立军, 丽莎·维兰库尔
附属公司

植物病原炭疽菌生活方式转变的基因组和转录组分析

理查德·奥康奈尔等。 自然基因. 2012年9月.

摘要

炭疽菌是一种真菌病原体，会破坏世界各地的作物。宿主感染涉及与穿透、活宿主细胞内生长（生物营养）和组织破坏（坏死营养）相关的特殊细胞类型的分化。本文报道了侵染拟南芥和侵染玉米的炭疽病菌的基因组和转录组分析。比较基因组学表明，这两种真菌都有大量致病性相关基因，但编码分泌效应物、果胶降解酶、次生代谢酶、转运蛋白和肽酶的基因家族在希金斯梭菌中有所扩展。全基因组表达谱分析显示，这些基因以与致病性转变相关的连续波转录：效应器和次级代谢酶在穿透之前和生物营养期间被诱导，而大多数水解酶和转运体在转换到坏死营养时随后上调。我们的研究结果表明，入侵前对植物源信号的感知实质上重新编程了真菌基因的表达，并表明了以前未知的特定真菌细胞类型的功能。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有竞争性的经济利益。

数字

图1
图1。二者的系统发育和感染炭疽菌属本研究分析的物种。
(一)枝序图显示了炭疽菌属其他测序真菌，包括13种用于比较分析的真菌（见图3）。未缩放的树是使用CVTree和米根霉作为外部群体。(b条)感染过程C.希金斯(中国)和叶子炭疽病症状芸苔属植物和拟南芥. The芸苔属植物该图片经乔治亚大学植物病理学档案馆（bugwood.org/）许可复制。(c（c）)感染过程禾谷镰刀菌(Cg公司)以及玉米的叶斑病、顶枯病和茎蔓病症状。SP，孢子；AP，附着胞；PH，生物营养初生菌丝；SH，坏死型次生菌丝。
图2
图2。基因组间的同步性保护禾谷镰刀菌和C.希金斯.
(一)点图显示了禾谷镰刀菌（横轴）和12条染色体C.希金斯（垂直轴）。每个物种的染色体之间的同源性在红色虚线框中突出显示。同源序列禾本科C.graminicola蓝色虚线之间显示的9号染色体分散在许多C.希金斯染色体。(b条)基因组间同步比对的全球观点禾谷镰刀菌和C.希金斯。连杆组禾谷镰刀菌显示为参考，连杆组长度由禾谷镰刀菌光学地图。对于每条染色体，位于光学连接群上的编号基因组支架（深灰色）被支架断裂分开。洋红块显示了C.希金斯序列；值得注意的是，在小染色体中几乎没有同源序列。
图3
图3。真菌碳水化合物活性酶（CAZyme）库的比较。
(一)CAZyme类的层次聚类炭疽菌属和其他13种真菌基因组。GH，糖苷水解酶；GT，糖基转移酶；PL，多糖裂解酶；CE，碳水化合物酯酶；CBM，碳水化合物结合模块。显示了每个基因组中酶模块的数量。代表性过高（橙色到红色）和代表性不足（淡黄色到白色）的模块被描述为相对于类平均值的折叠变化。(b条)果胶降解酶谱的比较C.希金斯和禾谷镰刀菌显示为每个CAZyme系列中的模块数。总的来说，C.希金斯编码86个这样的模块，而禾本科C.graminicola只编码42。
图4
图4。次生代谢基因簇的结构和转录。
(一)基因簇18来自禾谷镰刀菌(Cg公司)与来自的簇10同源C.希金斯(中国)。后者分为Broad Institute基因组注释中的四个小支架（super-contigs（SCs）37、481、2277和4474），并基于改进的基因组组装进行重建（补充说明）。微同步用灰色条表示。图中用红色突出显示的14个基因C.希金斯集群是共同调节的。簇基因的功能注释见补充表12。(b条)跨区域RNA-Seq覆盖可视化C.希金斯聚酮生物合成簇。灰色曲线表示四个样本的读取覆盖率（对数刻度）。共调节基因模型以红色突出显示。VA，在体外附着胞；宾夕法尼亚州，在原地附着胞；BP，生物营养阶段；NP，坏死营养期。
图5
图5。致病性相关基因的表达谱分析C.希金斯.
(一)四个部件的示意图C.希金斯RNA测序选择的发育阶段。灰色表示聚苯乙烯，绿色表示活的植物细胞，棕色表示死的植物细胞。Hpi，接种后小时数。(b条)基因表达热图显示了100个最高度表达和显著调控的基因（log2倍变化>2，P（P）<0.05）在五个功能类别中。过度表达（淡红色到深红色）和不足表达的转录本（淡蓝色到深蓝色）显示为相对于所有四个阶段测量的平均表达的对数2倍变化。箭头表示CSEP编码基因第6章(CH063_01084号)。(c（c）)基因诱导的统计意义(年axis）在真菌发育转变过程中的五个功能类别(x个轴）。这个P（P）使用单侧Fisher精确检验计算值，并表示在过渡期间观察特定类别显著诱导基因数量的概率，给定过渡期间显著诱导基因的总数（log2倍变化>2，P（P）<0.05）和类别中的基因总数。(d日)效应基因的转录调控第6章通过植物衍生信号。共焦显微照片显示C.希金斯表达m樱桃色本地人下的报告基因第6章启动子（亮场和荧光通道的叠加）。在聚苯乙烯上形成的附着体（A）没有标记（左上），而在叶子表面形成的附着物（右上）具有荧光细胞质。宿主穿透后，在年轻的生物营养菌丝（YH）中可以看到标记，但在较老的生物营养菌丝（OH）中看不到标记（底部）。比例尺，10μm。C、 分生孢子。
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参考文献

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