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附属染色体（accessory chromosomes，ACs）是真核微生物中具有可塑性的基因组区室，可促进其快速适应性进化。在番茄枯萎病病原菌尖孢镰刀菌番茄专化型（Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici）中，附属染色体对毒力和寄主特异性至关重要；然而，其结构复杂性和功能冗余阻碍了对其不同作用的系统性解析。本研究建立了基于CRISPR/Cas9的染色体解析平台，用于构建附属染色体内致病性决定因子的全面功能图谱。利用该平台，我们成功构建了一个包含36个大片段缺失突变体的文库，覆盖约10 Mb的推定附属染色体区域，从而实现了对这些基因组区室的染色体尺度功能表征。对该文库的系统性筛选鉴定出7个彼此独立的附属染色体片段，它们对于维持对番茄的完全毒力不可或缺。通过迭代细分和靶向基因破坏，对其中一个毒力相关片段进行高分辨率染色体解析，发现镰刀菌转录因子1（Fusarium transcription factor 1，FTF1）家族的单个成员FTF1a-1是毒力的主导调控因子；该基因起源于核心染色体上的毒力基因FTF2向附属染色体区域的复制。鉴于旁系同源基因FTF1a-3对毒力的贡献较小，且其他旁系同源基因的缺失并未显著影响病害发展，我们的研究结果表明，复制形成的FTF1基因家族内部存在功能层级。这些结果提示，在具有可塑性的真菌基因组中，毒力基因的新功能化可增强毒力，并驱动尖孢镰刀菌的寄主特异性适应。
番茄枯萎病病原菌附属染色体的全面功能图谱绘制揭示了一个主要的毒力调控因子旁系同源基因 | bioRxiv
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番茄枯萎病病原菌附属染色体的全面功能图谱绘制揭示了一个主要的毒力调控因子旁系同源基因
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Masaya
Yamazaki
，
Hiroki
Saito
，
Shuta
Asai
，
Takashi
Kamakura
，
Ken
Komatsu
，
Takayuki
Arazoe
，
Tsutomu
Arie
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.08.750270
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附属染色体（AC）是灵活的基因组区室，可促进真核微生物快速适应性进化。在番茄枯萎病病原菌尖孢镰刀菌番茄专化型（Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici）中，附属染色体对致病力和寄主特异性至关重要；然而，其结构复杂且功能冗余，阻碍了对其不同作用开展系统性表征。本研究建立了基于 CRISPR/Cas9 的染色体解剖平台，用于绘制附属染色体中致病决定因子的完整功能图谱。利用该平台，我们成功构建了一个包含 36 个大型缺失突变体的文库，覆盖约 10 Mb 的推定附属染色体区域，从而能够在染色体尺度上对这些区室进行功能表征。对该文库开展系统筛选后，我们鉴定出 7 个对番茄完全致病力不可或缺的独立附属染色体片段。通过迭代细分以及靶向基因敲除，对其中一个与致病力相关的片段进行高分辨率染色体解剖，结果发现，FTF1a-1 是镰刀菌转录因子 1（FTF1）家族的一个成员；该家族源于核心染色体上的致病力基因 FTF2 向附属染色体区域的复制，而 FTF1a-1 是致病力的主导调控因子。鉴于旁系同源基因 FTF1a-3 对致病力的贡献有限，且敲除其他旁系同源基因并未显著影响病害发展，我们的研究结果揭示了重复 FTF1 基因家族内部存在功能层级。这些结果表明，在具有高度可塑性的真菌基因组中，致病力基因的新功能化可促进超强致病力，并推动尖孢镰刀菌的寄主特异性适应。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助方信息
日本学术振兴会，
，19H00939
，23H00331
，18K19218
日本科学技术振兴机构，
，JPMJPR16O1
，JPMJFR2101
，22571054
版权
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Takashi
Kamakura
，
Ken
Komatsu
，
Takayuki
Arazoe
，
Tsutomu
Arie
bioRxiv
2026.09.08.750270；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.08.750270
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附属染色体的全面功能图谱分析鉴定出番茄枯萎病病原菌中一个起主导作用的毒力调控因子旁系同源基因
Masaya
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Asai
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Takashi
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,
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Komatsu
,
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2026.09.08.750270;
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https://doi.org/10.64898/2026.09.08.750270
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关键词：附属染色体 · 尖孢镰刀菌 · 毒力调控 · CRISPR/Cas9 · 旁系同源基因 · 功能基因组学
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.08.750270v1?rss=1