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破坏性大豆病原体的完整基因组组装

一项国际研究合作已成功组装了导致毁灭性疾病亚洲大豆锈病的病原体的完整基因组序列。

研究进展标志着应对遗传复杂和高度适应性真菌Phakopsora pachyrhizi的威胁的关键步骤,Phakopsora pachyrhizi具有所有植物病原体中最大的基因组之一。亚洲大豆锈病对大豆具有毁灭性影响,大豆是国际上重要的作物,全球产量为3.46亿吨。

在有利于其传播的条件下,铁锈最多可破坏大豆收成的90%。目前,拉丁美洲等主要种植地区的大豆种植者必须使用化学物质来保护农作物。

大豆的最大生产国是巴西,其损失和疾病控制措施的总成本为每个季节20亿美元。

新的数据集包含三个分离株(K8108,MG2006和PPUFV02)的基因组序列,其中一个已在染色体水平细节(PPUFV02)处组装。这三个基因组将由联合基因组研究所托管,并将在未来几周内提供。

将以相同的方式对这三个基因组进行重复遮罩和注释,以促进研究团体的直接比较和推论。这将使研究人员能够研究病原体的分子机制,为抗病作物的育种和工程化铺平道路。

该项目背后的国际财团包括11个研究和行业合作伙伴:2Blades基金会,KeyGene,联合基因组研究所(JGI),拜耳,先正达,巴西农业研究公司(Embrapa),国家农学研究所(法国INRA),德国霍恩海姆大学和亚琛工业大学,塞恩斯伯里实验室以及比索联邦大学(巴西)。

大豆锈病病原菌具有高度适应性,并且大豆中存在的抗病基因已被迅速克服,并且病原菌正在建立对当前一代杀菌剂的适应力。这两个因素在现场控制疾病方面几乎没有解决方案。

该财团已测序的三个分离株中有两个来自巴西,那里的大豆锈病对农民而言是一个巨大的问题。

豆薯层锈菌(Phakopsora pachyrhizi)的基因组非常复杂,比酵母基因组大60倍,由93%的重复元素组成,并具有两个核。

这种复杂性延迟了对该病原体测序的进展,这意味着需要高端的下一代测序技术来完成该任务。

鉴于这种疾病的重要性,KeyGene使其PromethION机器(业界首创)以及其测序和生物信息学专家可以免费使用。这样就产生了病原体的超长DNA测序读数和高质量的纳米孔组件。这使得2Blades小组的Yogesh Kumar Gupta博士能够生成分离株PPUFV02的染色体水平装配体,该分离株的DNA由其长期合作者Viçosa联邦大学(巴西)的SérgioBrommonschenkel教授提供。

该联合体还产生了病原体所有真菌结构和感染阶段的转录组图谱。

合作者之一,诺里奇塞恩斯伯里实验室的2Blades小组负责人彼得·范·埃斯博士说:“亚洲大豆锈病对大豆种植者来说是一个严峻的挑战。”

“染色体水平的基因组装配使科学界能够以空前的分辨率研究对引起疾病至关重要的病原体的组成部分。这是设计用于控制这种高度破坏性病原体的转化控制策略的关键的第一步。”

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