生物所在食线虫真菌组学研究领域取得新进展

3月16日，中国农业科学院生物技术研究所微生物功能基因组创新团队关于专性食线虫真菌组学的研究成果，在线发表于《科学报告（Scientifc Reports）》（IF=5.58）。此项研究对于揭示食线虫真菌和宿主间相互作用的分子机制以及绿色防控作物线虫具有重要的理论和应用价值。

据了解，全世界每年由于植物寄生线虫造成的农业损失高达1570亿美元。杀线虫化学农药对环境造成巨大伤害,而利用真菌控制植物寄生线虫低毒环保，是实现绿色防控的有效手段。真菌掘氏梅里菌（Drechmeriaconiospora）是一种专性食线虫真菌，可以寄生并杀死多种农作物病害线虫，如番茄根结线虫等，具有极强的宿主专一性和依赖性，在感染线虫时还能合成具有杀线虫活性的次级代谢产物梅里霉素，在作物寄生线虫的绿色防控中具有广泛的应用前景。
研究人员通过结合二代和三代测序技术以及转录组数据，利用基因组测序和转录组分析，成功组装了包括重复序列集中的着色粒和大部分端粒序列的全染色体序列，基因组完整度达到了国际顶尖水平。系统解析了掘氏梅里菌专性侵染秀丽隐杆线虫的分子基础，筛选出一系列与杀线虫相关的功能基因。研究结果发现，掘氏梅里菌基因组在进化过程中不断简化精炼，丢失了许多营腐生生活或昆虫寄生相关的蛋白，保留甚至富集了降解宿主生物质的水解酶、运转宿主营养的转运蛋白、与杀虫相关的次级代谢产物、转录调控因子等。在对掘氏梅里菌17个次级代谢产物合成基因簇的分析中，发现一个在感染秀丽隐杆线虫时表达大小约为100kb的次级代谢产物合成基因簇。结合基因簇的生物信息学分析和梅里霉素结构的串联质谱分析，确定了该基因簇为梅里霉素的合成基因簇并解析了梅里霉素的生物合成途径。该研究加深了对真菌寄生过程的认识，为进一步研究食线虫真菌和宿主间相互作用的机理打下了坚实的基础。研究结果也有助于利用异源生物合成系统，高效生物合成梅里霉素，用于植物寄生线虫的绿色防控。
该研究由国家973项目和自然科学基金资助，生物所张礼文博士、周正富博士和硕士研究生郭倩楠为共同第一作者，林敏研究员、徐玉泉研究员和亚利桑那大学莫纳教授为通讯作者。（通讯员 崔艳）

文章链接：http://www.nature.com/articles/srep23122

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