摘要
花椒干腐病菌（Fusarium zanthoxyli）是花椒（Zanthoxylum bungeanum）种植过程中发生最为严重的枝干性病害之一。花椒干腐病菌基因组数据的缺乏严重阻碍了其致病机制的解析。无性生殖在镰刀菌的病害循环中起着关键作用，明确花椒干腐病菌的产孢机制对深入解析花椒干腐病菌和花椒的互作至关重要，有助于为绿色精准防控策略的制定提供指导。本研究获得了F. zanthoxyli的高质量基因组，同时明确了花椒干腐病菌的营养适应性、光照适应性、温度适应性和酸碱适应性，筛选出最适产孢和最不利产孢的条件；基于转录组学技术筛选到花椒干腐病菌产孢的关键通路和基因，为花椒干腐病的精准防控提供指导思路，为深入揭示花椒干腐病菌的致病机理奠定基础。取得的研究结果如下： （1）本研究利用Illumina NovaSeq和Pacbio Sequel平台对F. zanthoxyli基因组进行测序，得到43.39 Mb的高质量基因组，包含55个contig，GC含量为45.16%，预测到蛋白编码基因11,316个，预测到散在重复序列2,491个，串联重复序列24,154个 (2%)，非编码RNA378个；11,316个编码蛋白基因在NR、KOG、KEGG、GO和TCDB分别注释到10,631、2,176、10,378、10,378和577个基因；同时预测到F. zanthoxyli基因组中与致病性有关的基因，包括预测到495个细胞壁降解酶相关基因和217个候选蛋白，其中50个蛋白可能同时具备细胞壁降解酶和效应子的特征，PHI数据库有17个基因与增强毒性相关，四个基因被注释为效应子；在F. zanthoxyli基因组中预测了与次生代谢有关的基因，其中与T1PKS、NRPS和NRPS-T1PKS的生物合成相关的基因簇和基因成员较多。 （2）本研究对F. zanthoxyli基因组分别与25个植物病原真菌和11个植物病原镰刀菌进行了比较基因组学分析，结果显示Fusarium属与Colletotrichum属大约在约141.1-8 8.4 MYA左右，与C. gloeosporioides相比；基于F. zanthoxyli和11个植物病原镰刀菌共有3,881个单拷贝正交基因进行系统发育分析，结果显示F. zanthoxyli大约在3 35.6~27. 2 MYA出现分化。共线性和Ka/Ks分析表明F. zanthoxyli与F. proliferatum和F. oxyspor um之间存在更紧密的系统发育关系，而与F. solani之间存在更远的系统发育进化关系。12种镰刀菌共有7,131个基因家族，共包含99,271个基因，57个基因为F. zanthoxyli特有，与脱水酶、CzcO结构域和ULP1结构域有关；F. zanthoxyli扩张的784个基因中含有PKc_like结构域的基因最多，且F. zanthoxyli相较于F. oxysporum、F. solani和F. graminea rum中含有PKc_like结构域的基因数量明显高于其他三个镰刀菌物种。此外，F. zantho xyli的菌落生长速度明显低于F. graminearum和F. solani，可能与其缩减基因fungal_TF_MHR、GAL4转录因子和MFS转运蛋白相关。 （3）本研究系统地探究了花椒干腐病菌在不同培养基和环境条件下的生长和产孢特性。结果表明，花椒干腐病菌具有较强的营养适应性；在不同的培养模式中，液体培养模式对花椒干腐病菌的产孢具有积极影响，尤其表现为更高的厚垣孢子比例，其中C A、V8和PDZA培养基上的产孢量最多，SNA培养基上的产孢量最少。对光照适应性的研究表明，光处理对菌落生长和产孢特性的影响不明显。而温度适应性的研究结果显示，25℃是花椒干腐病菌最适合的产孢温度，而在35℃下几乎不生长。另外，酸碱适应性的研究发现，花椒干腐病菌的最适产孢pH范围为5~10。 （4）本研究利用转录组测序技术对6、9 d和12 d的处理组-最佳产孢培养基CA和对照组-最不利于产孢培养基SNA2种处理下的花椒干腐病菌进行产孢相关通路和基因分析，结果表明：通过KEGG数据库的注释，筛选与花椒干腐病菌产孢相关的2条最富集通路，分别是：糖酵解/糖异生和甘油酸代谢通路，糖酵解/糖异生通路共有53个基因差异表达，甘油酸代谢通路共有44个基因差异表达，筛选到处理组CA中显著上调的24个基因；采用 RT-qPCR 检测24个差异表达基因在3 d、6 d、9 d、12 d和15 d的表达量变化情况，与转录组测序结果一致；相关性分析表明A10156与花椒干腐病菌的产孢量正相关性极强，系统发育关系分析发现A01490和A00415可能是花椒干腐病菌中特有的产孢相关基因。 本研究通过对花椒干腐病菌（F. zanthoxyli）进行了深入的基因组测序和分析，明确花椒干腐病菌基因组的基本特征，揭示花椒干腐病菌的系统发育关系，初步明确花椒干腐病菌的产孢特性和产孢机制。为花椒和干腐病菌互作机制的深入研究提供依据，为花椒干腐病的绿色精准防控提供指导思路。
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