研究背景
擔(dān)子菌在木材分解方面具有重要的意義,大部分能夠降解木材的物種都屬于擔(dān)子菌。白腐菌是屬于擔(dān)子菌亞門(mén)的真菌，因腐朽木材呈白色而得名。白腐菌是生物界中一類奇特的絲狀真菌，是能夠降解木材主要成分(纖維素、木質(zhì)素和半纖維素)的微生物之一，它們對(duì)各種異生物質(zhì)具有獨(dú)特降解能力和降解機(jī)制。白腐菌對(duì)木質(zhì)纖維素的降解很大程度上是一個(gè)復(fù)雜的酶學(xué)過(guò)程，需要一系列的水解和氧化酶的協(xié)同作用來(lái)完成，而且不同的白腐菌對(duì)不同的木質(zhì)纖維素的降解程度也差異甚大。
研究方法和思路
選取四種不同地理分布的擔(dān)子菌門(mén)/密孔菌屬真菌（P.coccineus、P.sanguineusand、P. puniceus、P.cinnabarinus）研究其在不同類型的纖維素基質(zhì)下相關(guān)酶的代謝情況。通過(guò)設(shè)置不同碳素培養(yǎng)基：麥芽糖（對(duì)照）、秸稈、松木、楊木，模擬對(duì)自然界中不同材質(zhì)的木材的分解能力。探究Pycnoporus屬在基因組、轉(zhuǎn)錄組、分泌蛋白組層面的共性和差異性，以期找出它們?cè)谀举|(zhì)纖維素降解上存在的共性機(jī)制。
研究結(jié)果
1、基因組測(cè)序和組裝
分別對(duì)P.coccineus、P.sanguineusand、P. puniceus、P.cinnabarinus的基因組進(jìn)行測(cè)序和組裝，四種真菌基因組大小差異不大，編碼基因組的數(shù)量上也比較接近。
測(cè)序平臺(tái)和組裝方法
2、4種Pycnoporus真菌具有相似的碳水化合物活性酶家族 (CAZYme)
對(duì)Pycnoporus真菌和其他木材降解真菌中的CAZyme基因含量的進(jìn)行比較分析。4種Pycnoporus菌中CAZyme基因數(shù)量非常相似（平均436個(gè)CAZymes,分成108家族），并且和細(xì)胞壁降解相關(guān)的酶與其他真菌相似。說(shuō)明在白腐菌中碳水化合物活性酶參與的作用模式比較接近。
與褐腐菌相比，白腐菌含有更高比例的PCW（植物細(xì)胞壁）降解活性相關(guān)的CAZymes和FCW（真菌細(xì)胞壁）降解活性相關(guān)的CAZymes，這也是白腐菌與褐腐菌降解木質(zhì)纖維素的能力不同的重要原因。
3、Pycnoporus屬間對(duì)不同木質(zhì)纖維素基質(zhì)響應(yīng)存在差異性
利用OrthoFinder 構(gòu)建物種間保守的1:1直系同源基因，作為4個(gè)物種的保守基因。從轉(zhuǎn)錄組和蛋白組兩個(gè)方面研究Pycnoporus在不同基質(zhì)下基因表達(dá)差異和分泌蛋白表達(dá)差異。結(jié)果表明：在不同的基質(zhì)下，物種間保守的直系同源基因表達(dá)水平存在明顯差異。同一基質(zhì)下，三種菌上調(diào)表達(dá)和下調(diào)表達(dá)的基因差異明顯，但是三種菌在不同基質(zhì)下的基因表達(dá)趨勢(shì)基本一致。
4、物種間共同調(diào)控基因表明存在酶協(xié)同作用
通過(guò)轉(zhuǎn)錄組研究發(fā)現(xiàn)，在各個(gè)物種中纖維二糖脫氫酶（CDH）和AA9溶解性多糖單氧酶基因在纖維素培養(yǎng)基中均上調(diào)表達(dá)，且與這些基因組對(duì)應(yīng)的分泌蛋白也均被檢測(cè)到，表明存在纖維素代謝中存在著纖維二糖脫氫酶和AA9溶解性多糖單氧酶協(xié)同作用。另外，同時(shí)存在產(chǎn)過(guò)氧化氫酶和耗過(guò)氧化氫酶協(xié)同作用。
總結(jié)
本文通過(guò)比較基因組，轉(zhuǎn)錄組和蛋白組等多組學(xué)方法對(duì)擔(dān)子菌門(mén)下的密孔菌屬的真菌進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谀静慕到夥磻?yīng)中存在著一些保守的酶學(xué)反應(yīng)特征，包括產(chǎn)過(guò)氧化氫酶和耗過(guò)氧化氫酶協(xié)同作用，纖維二糖脫氫酶和AA9溶解性多糖單氧酶協(xié)同作用。
點(diǎn)評(píng)
文章中基因組測(cè)序平臺(tái)有二代也有三代，從基因組組裝角度來(lái)說(shuō)組裝效果并不好，不過(guò)從BUSCO完整性來(lái)看都在95%以上，說(shuō)明基因組組裝還算完整，所以本研究在基因組比較上著墨不多。如果基因組組裝效果更好一些，可以進(jìn)一步升華一下同屬下基因組共線性方面的研究，比如共有或特有的基因簇，或者基因簇間PAV分析等。
我們知道擔(dān)子菌門(mén)分解木材主要是與纖維素相關(guān)的水解酶和氧化酶起著關(guān)鍵作用。因此文章整體思路比較明確，從纖維素代謝相關(guān)的這些水解酶和氧化酶方面著手，通過(guò)比較屬間這一系列酶的異同和相關(guān)基因表達(dá)模式的異同，尋找出規(guī)律，最終得出結(jié)論。擔(dān)子菌門(mén)是比較重要的一類真菌門(mén)，涉及到擔(dān)子菌門(mén)下的真菌基因組測(cè)序比較多，本文的研究對(duì)今后的這一類真菌基因組研究有一定的參考意義。
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