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2020年11月4日,農(nóng)學(xué)院沈星星研究員課題組在《Science Advances》雜志上在線發(fā)表題為“Genome-scale phylogeny and contrasting modes of genome evolution in the fungal phylum Ascomycota”的研究論文。該研究揭示子囊菌亞門采用截然相反的演化模式,這一結(jié)果為子囊菌在病害防控、土壤修復(fù)和環(huán)境保護等領(lǐng)域的研究提供了新的視角。
真菌微生物數(shù)量巨大,分布廣泛,在自然界的物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。子囊菌門是真菌界中種類最多的一個門(約占所有真菌的75%)。子囊菌門包含約83000個種。它包含三個亞門:盤菌亞門(代表物種:水稻稻瘟病、青霉菌、冬蟲夏草),出芽酵母菌亞門(代表物種:釀酒酵母),外囊菌亞門(代表物種:裂殖酵母)。雖然三個亞門均起源于約5億年前,但是它們的物種演化模式依然不清楚(見圖1)。
圖1?子囊菌演化關(guān)系
為了揭示子囊菌演化模式,該研究從NCBI數(shù)據(jù)庫收集了761個盤菌基因組、332個酵母菌基因組、14個外囊菌基因組?;诒容^基因組學(xué)、系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)等手段,我們發(fā)現(xiàn):相比于現(xiàn)生出芽酵母菌,現(xiàn)生盤菌含有較低的分化速率、較高的GC含量、更大的基因組等特點。此外,祖先態(tài)重構(gòu)揭示出芽酵母菌和盤菌兩個亞門采用了截然不同的演化模式(見圖2)。例如,(1)出芽酵母菌祖先和盤菌祖先具有類似的演化速率,其changes/site值分別為1.1和0.9。但是出芽酵母菌祖先以高加速度的方式實現(xiàn)物種多樣,而盤菌祖先以低加速度的方式實現(xiàn)物種多樣。(2)出芽酵母菌祖先和盤菌祖先具有類似的GC含量,其GC含量分別為43%和47%。但是出芽酵母菌祖先以加速度的方式實現(xiàn)富含AT物種,而盤菌祖先以加速度的方式實現(xiàn)富含GC物種。
圖2?子囊菌祖先態(tài)構(gòu)建
浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院沈星星研究員為論文第一作者和共同通訊作者,美國范德堡大學(xué)Antonis Rokas教授為共同通訊作者。該研究得到華南農(nóng)業(yè)大學(xué)周筱帆教授、范德堡大學(xué)和威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的Jacob Steenwyk博士、Dana Opulente博士后等人,以及荷蘭真菌研究學(xué)者Marizeth Groenewald的支持;受到中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項、浙江大學(xué)“百人計劃”研究員啟動資金資助。
? 原文鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/6/45/eabd0079
? 沈星星課題組:https://xingxingshen.github.io/
(昆蟲科學(xué)研究所供稿)
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