真菌de novo 测序

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经典案例

稻瘟菌比较基因组揭示水稻抗病机制

Comparative genomics identifies the Magnaporthe oryzae avirulence effector
AvrPi9 that triggers Pi9-mediated blast resistance in rice

期刊:New Phytologist
影响因子:7.762
研究单位:中南大学杂交水稻国家重点实验室
发表年份:2014年12月

一、研究背景

由于子囊菌病原体Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病是主要的水稻真菌病害,对水稻的稳产产生了长期的威胁。有效利用宿主抗病基因的防御机制,是防治植物病害的重要途径。本研究选择了一株致病菌株R01-1,并选择了与其亲缘关系最近的无毒菌株R88-002,对两株菌株进行测序和组装,利用比较基因组学手段,尝试寻找与稻瘟菌致病相关的核心基因。

二、方法流程

取材

1. 致病菌株R01-1
2. 与致病菌株亲缘关系最近的
    无毒菌株R88-002

建库

构建小片段文库

测序

Illumina HiSeq 2000 PE101

分析

1. 基因组组装
2. 比较基因组分析

三、研究结果

1. 确定研究菌株

基于稻瘟菌192个变异位点的PCR验证,对26株无毒菌株进行进化研究,找到和致病菌株R01-1亲缘关系最近的R88-002菌株作为研究对象。

2. 测序及注释

对两株菌株分别进行测序组装,获得两个菌株的基因组序列,并进行基本的注释分析。

3. 比较基因组分析

对两株菌株序列进行比较基因组分析,发现R01-1中的AvrPi9 基因中存在一段重复序列插入,导致AvrPi9 介导的无毒机制失效。


4. AvrPi9 基因表达

RT-PCR实验显示AvrPi9 基因在菌株感染初期存在高表达,显示该基因在菌株侵染过程中的重要作用。进一步分析也显示,不同的AvrPi9 基因型和菌株具体的毒力性状存在一定的关联。

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四、研究结论

本文是基于比较基因组寻找致病真菌毒力机制的典型范例。通过前期的分子实验,筛选获得了遗传背景接近的致病菌和无毒菌株,为后续研究奠定了坚实的基础;比较基因组的精细分析,结合后续充分的实验验证,多角度全面揭示了关键基因在菌株致病过程中的作用机制。

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