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小麦锈菌碳水化合物酶类基因家族的鉴定与进化分析

Abstract: 本研究利用已测序的条形柄锈菌Puccinia striiformis f.sp.tritici基因组序列信息,结合已公布的隐匿柄锈菌Puccinia recondita f.sp.tritici和禾柄锈菌Puccinia graminis f.sp.tritici全基因组编码蛋白序列,运用生物信息数据库和分析软件对其碳水化合物酶类(CAZymes)基因家族进行了注释和比较分析。结果表明,3种小麦锈菌共包含1 232个CAZymes编码基因(含有1 279个模块)。其中,条形柄锈菌具有明显较大的CAZymes家族,3种锈菌的CAZymes具有136个同源基因;相对于隐匿柄锈菌和禾柄锈菌,条形柄锈菌的GH、GT和AA家族发生显著扩增,而3种锈菌的PL家族并无差异;CBM家族则表现为由禾柄锈菌、隐匿柄锈菌到条形柄锈菌的递增式扩增。通过CAZymes、细胞壁降解酶、分泌蛋白、PHI、保守基序等不同形式注释的比较分析表明,对该基因家族而言,条形柄锈菌相对于隐匿柄锈菌和禾柄锈菌呈扩增现象,隐匿柄锈菌和禾柄锈菌的家族缩减水平存在差异。小麦锈菌CAZymes家族整体呈现的不同形式扩增或缩减现象,可能反映了锈菌与寄主长期协同进化过程中的寄生适应性需求,进而反映了其致病性演化机理。本研究结果有助于进一步全面认识小麦锈菌CAZymes基因家族进化在锈菌致病性变异中的作用,为揭示锈菌致病分子机制提供理论基础。