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金龟子绿僵菌与蝗绿僵菌的比较基因组研究揭示其适应性进化

2011-01-14 00:00 王成树课题组 中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所 阅读 0
核心摘要: 本研究通过比较金龟子绿僵菌与蝗绿僵菌的基因组,揭示了其适应不同昆虫宿主的进化机制,为真菌杀虫剂的开发提供了重要基础。研究结果发表在《PLoS遗传学》上,显示了昆虫病原真菌在基因组结构上的显著差异及其生态学意义。

能够感染昆虫的真菌种类达数千种,广布于世界各地,在昆虫种群生态调控中发挥着重要作用。代表性的金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)和蝗绿僵菌(M. acridum)等已被开发为环境友好的真菌杀虫剂,取得了良好的生态、经济及社会效益。

2023年1月6日,《PLoS遗传学》(PLoS Genetics)在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所王成树课题组关于这两种杀虫真菌比较基因组的研究论文。该研究首次测序并分析了寄主广谱的金龟子绿僵菌与蝗虫专化的蝗绿僵菌的基因组组成与结构差异,推测绿僵菌由植物病原真菌进化而来。与植物病原真菌及其他丝状真菌相比,昆虫病原真菌基因组中的蛋白酶、几丁质酶及脂酶等用于昆虫体壁降解的基因家族存在显著扩张。

相比于蝗绿僵菌,除蛋白激酶外,广谱性的金龟子绿僵菌基因组编码更多不同的蛋白基因,尤其是其基因组中含有大量转座子基因,并丢失了重复诱导点突变(repeat-induced point mutation)的基因组防御功能,从而促进基因组进化以适应感染不同种类的昆虫宿主。

RNA-seq高通量转录组分析表明,金龟子绿僵菌与蝗绿僵菌在不同寄主体壁信号诱导下,表达不同的信号识别蛋白,诱导下游的MAPK和PKA信号强度不同,从而精确调控细胞分化,决定了绿僵菌的寄主范围。

绿僵菌基因组的测序为进一步推动真菌杀虫毒力基因鉴定、昆虫-真菌分子相互作用及遗传改造并提高真菌杀虫剂的应用效率等基础及应用研究提供了良好平台,同时也有利于促进真菌进化与生态学的研究。

此项研究成果得到了科技部、国家自然科学基金及中科院项目的资助。

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