定义植物病原性长喙壳属的大型多样化磷脂酶基因簇的演化

许多壶菌属（Ceratocystis）物种会引起溃疡病和独特的维管束萎蔫病，且其寄主植物范围通常广泛且难以预测。木质部薄壁细胞的特征性坏死以及周围组织的深色染变通常十分明显，尤其是在木本寄主中。导致这种独特致病性及寄主范围的分子基础仍不明确，但近期在多个壶菌属物种中发现了异常高拷贝数的细菌型磷脂酰肌醇磷脂酶C（bPI-PLC）基因，这些PLC可能在破坏寄主膜结构中发挥作用。我们构建了快速[O]hi'a死亡病原菌壶菌属物种Ceratocystis lukuohia的高质量长读长基因组组装，并鉴定出81个部分或完整的PLC样基因，每个基因均具有独特的DNA序列，并编码信号肽和PLC-X结构域。推定翻译产物大多为300至500个氨基酸，其在赋予磷脂酰肌醇特异性的位点上与真菌和原核生物的bPI-PLC存在显著差异，提示这可能是一个新的分泌型PLC家族（Cer-PLCs）。值得注意的是，在C. lukuohia中，73个完整或部分Cer-PLC基因位于一个543 kb的单一基因簇中。与已发表的C. fimbriata长读长基因组组装比较显示，其也具有一个包含61个基因的类似Cer-PLC基因簇，其基因顺序和排列与C. lukuohia中的基因簇总体相似，但在该基因簇起始处存在一个大的倒位。二者之间的差异表明该基因簇具有动态性，存在许多涉及多个Cer-PLC的明显插入/缺失变异。我们比较了40个新组装的壶菌属菌株基因组以及8个公开可用的基因组，发现Cer-PLC构成了一个存在于所有壶菌属物种中的基因家族，但其数量差异很大（26至92个），其中在高侵染性的拉丁美洲分支物种中为64至92个。壶菌属最近缘的两个类群具有Cer-PLC，但并不位于该基因簇中：Chalaropsis属物种仅有一个Cer-PLC，而Berkeleyomyces basicola具有25个相关Cer-PLC，分散于多个contig上。在疣壶菌科（Ceratocystidaceae）中更远缘的成员中未检测到Cer-PLC。壶菌属中这一独特的基因簇显然是通过Cer-PLC插入到一个含有CeGAL转录因子的祖先基因簇中而形成，随后Cer-PLC经历了反复复制和快速多样化，这一过程可能由不等交换事件所驱动。Cer-PLC这种非同寻常的扩增、多样化和维持，可能在壶菌属侵染性和寄主范围的演化中发挥了重要作用。

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🏷️ 植物病原真菌 磷脂酶C基因簇 基因家族扩增 基因组演化 寄主范围 长读长基因组