JGG | 西北农林科技大学植物免疫研究团队构建小麦条锈菌泛基因组
由小麦条锈菌引起的小麦条锈病是影响我国粮食安全的重大生物灾害。条锈菌遗传变异频繁，不同毒性小种间遗传差异大，因此以单个基因组为参考基因组不足以获得小麦条锈菌的全部遗传信息。
近日， 西北农林科技大学植物免疫研究团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Pan-genome analysis reveals a highly plastic genome and extensive secreted protein polymorphism in Puccinia striiformis f. sp. tritici”的研究论文。该研究构建了小麦条锈菌的首个泛基因组，为条锈菌的遗传变异和抗病育种研究奠定基础。
该研究选取一株小麦条锈菌FH11进行染色体水平的基因组组装。FH11与当前流行小种CYR34同属于贵农22 (G22)毒性类群，但毒性更强。以FH11基因组作为参考基因组，将CYR32、CYR34等9个不同毒性的小麦条锈菌基因组比对到参考基因组，最终鉴定出49.9 Mb非冗余的非参序列，与FH11基因组构成小麦条锈菌的泛基因组。在此基础上，研究人员又构建了小麦条锈菌的泛分泌蛋白组，包括3287个编码分泌蛋白的基因，分属于2788个分泌基因家族，其中86.6%为核心分泌基因，13.4%为非核心分泌基因。研究人员根据分泌基因的存在与缺失变异，鉴定到与毒性显著关联的位点。
构建小麦条锈菌泛基因组和泛分泌组
A: FH11的Hi-C互作图谱；B: FH11基因组组装的染色体示意图；C: 检测FH1基因组的缺失序列；D: 非参序列的长度分布；E: 非参序列(NRS)在全球小麦条锈菌中的分布；F: 群体特异的非参序列；G:小麦条锈菌的泛分泌组；H和I: 核心与非核心分泌组中外显子含量、氨基酸序列长度以及与临近转座子距离的比较分析；J: 编码非核心分泌蛋白的基因(NRS_000667)所在基因组区域的共线性比较；K和L: 基于泛分泌组中基因的存在与缺失变异鉴定与毒性显著关联的位点。
综上所述，该研究构建的小麦条锈菌泛基因组为研究人员提供了重要基因组资源，为条锈菌群体遗传学、比较基因组学研究以及关键致病基因克隆奠定了基础。
作者简介
西北农林科技大学博士后王洁荣为该论文第一作者，赵晶副研究员和康振生院士为共同通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、陕西省博士后基金和科技部“高校高等学科创新引智基地”等项目资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2023.12.004
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