百迈客基因组基于多样的测序平台(Illumina,Pacbio/Nanopore),采用“2+3”或“2+3+Hi-C”等测序策略对真菌基因组进行测序、组装以及功能注释,可根据不同需求选择真菌调研图、真菌精细图以及真菌准完成图进行研究。依托丰富全面的二代测序、三代测序、Hi-C等先进平台,百迈客对于真菌基因组研究专业且高效。

近日,百迈客客户文章不断,喜报频频,在恭喜老师论文发表的同时,我们对文章进行了解读,分享给各位读者,本期分享的为植物真菌基因组成功案例,希望能够为各位老师提供研究思路。

成功案例一:“ONT+Illumina+脉冲电泳”得到染色体水平柑橘链格孢褐斑病致病菌Alternaria alternata Z7的真菌完成图

期刊:MPMI(Molecular Plant-Microbe Interactions)

影响因子:4.171

发表时间:2021.7

合作单位:浙江大学

研究方法:三代测序(ONT)(百迈客提供)+二代测序(Illumina)+脉冲电泳

研究内容

由Alternaria alternata引起的链格孢褐斑病(ABS)是世界范围内柑橘属的真菌病害,其病原体A.alternata致病型可产生宿主特异性ACT毒素,该毒素受位于CD(conditionally dispensable)染色体中的 ACT毒素基因簇调控。本篇文章,基于先前已有的A.alternata的基因组草图(包含165 条contigs),结合Nanopore和Illumina测序技术得到了A.alternata致病型Z7菌株染色体水平基因组。A.alternata Z7基因组的总大小为34.28 Mb,GC含量为51.01%,contig N50为3.08 Mb,基因组包含12067个蛋白质编码基因、34个rRNA和107个tRNA。A.alternata Z7由10条必需染色体和2条CD染色体组成,这与脉冲电泳的实验证据一致。在染色体水平上改进的基因组序列和注释是朝着更好地了解 A.alternata致病性迈出的重要一步。


图1.A.alternata Z7和5个A.alternata 的基因组比对的系统发育树

 

成功案例二:“ONT+Illumina”得到长读长改进的蔬菜作物致病真菌P.capsici SD33菌株基因组精细图

期刊:MPMI(Molecular Plant-Microbe Interactions)

影响因子:3.559

发表时间:2021.7

合作单位:上海师范大学

研究方法:三代测序(ONT)(百迈客提供)+二代测序(Illumina)

研究内容

土壤传播的卵菌Phytophthora capsici是对蔬菜作物最具破坏性的病原体,在全世界造成了巨大的经济损失。本篇文章结合Oxford Nanopore长读长测序(用于从头组装)和Illumina短读长测序(用于抛光)生成了改良的P.capsici SD33基因组精细图。其中,P. capsici SD33的基因组大小为100.5 Mb(GC含量 = 50.8%),包含26069个预测的蛋白质编码基因。组装的P.capsici的基因组包含194条scaffolds,其中90%的scaffolds大于300 kb。scaffold N50和最大scaffold长度分别为1.0 和4.1 Mb。P. capsici的全基因组序列将拓宽我们对这种病原体的认识,增强对其致病性分子基础的理解。

图2.P. capsiciSD33和LT1534之间的基因组同线性

成功案例三:“ONT+Hi-C”得到改进的食用菌S. latifolia SP-C菌株基因组完成图

期刊:G3(Genes|Genomes|Genetics)

影响因子:3.154

发表时间:2021.8

合作单位:福建农业科学院

研究方法:三代测序(ONT)+Hi-C(百迈客提供)

研究内容

Sparassis latifolia是我国栽培的名贵食用菌。该研究基于作者课题组2018年通过 Illumina HiSeq 2500测序获得的不完整和低质量的S. latifolia基因组,通过ONT和Hi-C技术得到了S. latifolia SP-C菌株基因组完成图。总共得到了8.24 Gb的ONT数据,S.latifolia的测序深度为198.08X,通过组装得到了 41.41 Mb的高质量基因组,scaffold和contig N50 的大小分别为3.31和1.51Mb,通过Hi-C辅助组装技术进一步组装成12条染色体水平基因组,这些染色体包含93.56%的碱基,基因组包含17.47%的重复序列。此外,预测到13103个蛋白质编码基因,其中98.72%的基因得到了功能注释,经BUSCO评估,基因组完整度92.07%。在S.latifolia基因组中鉴定出126个tRNA、75个rRNA和36个其他非编码RNA,利用OrthoMCL对S. latifolia单拷贝和多拷贝进行分类,发现S.latifolia SPC与S.crispa SCP的共有基因多于S.latifolia CCMJ1100,系统发育显示S.latifolia SPC与S.crispa SCP有更紧密的亲缘关系,MCScanX共线性分析证实了上述结果。改进的S.latifolia SPC完成图将有助于进一步阐明各种性状、育种以及相关分类群的进化研究。


图3.S. latifolia SP-C菌株和S. latifolia CCMJ1100菌株比较基因组图示

总结

通过以上三篇文章,我们可以发现,研究植物真菌基因组,多采取二代与三代结合的策略,还可进一步采取Hi-C或脉冲电泳的方法在染色体水平对基因组进一步注释得到更详细的信息。在研究真菌基因组时,一般按照下述思路进行:(1)获取单一菌株;(2)测序组装,同时评测数据(BUSCO软件等);(3)基因注释(Pfam、KEGG、GO、Nr、CAZY、Swiss-Prot 、TrEMBL等数据库);(4)比较基因组,与已知相似菌株基因组进行共线性比较。

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参考文献:

1.Gai Y, Ma H, Chen Y, et al. Chromosome-scale genome sequence of Alternaria alternata causing Alternaria brown spot of citrus[J]. Molecular Plant-Microbe Interactions, 2021 (ja).

2.Shi J, Ye W, Ma D, et al. Improved whole genome sequence of Phytophthora capsici generated by long-read sequencing[J]. Molecular Plant-Microbe Interactions, 2021 (ja).

3.Yang C, Ma L, Xiao D, et al. Chromosome-scale assembly of the Sparassis latifolia genome obtained using long-read and Hi-C sequencing[J]. G3, 2021, 11(8): jkab173.

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