园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (4): 737-747.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0171
收稿日期:
2023-05-16
修回日期:
2023-12-25
出版日期:
2024-04-25
发布日期:
2024-04-26
通讯作者:
基金资助:
XIONG Zhiwei1, LI Zhilong1, YIN Hui1, GAO Yuxia1,2,*()
Received:
2023-05-16
Revised:
2023-12-25
Published:
2024-04-25
Online:
2024-04-26
Contact:
摘要:
利用34个柑橘黄龙病菌亚洲种“Candidatus Liberibacter asiaticus”(CLas)基因组进行泛基因组(Pan-genome)构建,并对其进化和拷贝数变异(Copy number variations,CNV)等方面进行了深入分析。结果表明此泛基因组共含有36 593个基因,1 188个基因簇,其中核心基因簇有872个、可变基因簇271个和个体特有基因簇45个。对所有基因簇进行选择压力分析,发现159个基因簇经历了适应性进化。 结合GO注释数据,本研究中挖掘出CLas中两个基因可能与致病性或治疗耐药性相关。对所有的基因簇进行拷贝数进行统计,同时深入分析其中8个基因簇,结果发现其中5个基因簇与CLas的致病性或抗性有关,因此推测拷贝数增加的基因可能与抗药性相关。
熊志伟, 李智龙, 尹晖, 高玉霞. 柑橘黄龙病菌亚洲种的泛基因组分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(4): 737-747.
XIONG Zhiwei, LI Zhilong, YIN Hui, GAO Yuxia. Pan-Genome Analysis of Candidatus Liberibacter asiaticus Causing Huanglongbing of Citrus[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(4): 737-747.
株名 Strain | GenBank数据库号 Accession number | 组装程度 Assembly level | 大小/Mb Size | 基因数量 Gene count | 样品来源 Country |
---|---|---|---|---|---|
9PA | GCA_013778575.1 | 重叠群Contig | 1.23 | 1 224 | 巴西圣保罗Sao Paulo,Brazil |
CHUC | GCA_009756785.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 095 | 中国China |
YCPsy | GCA_001296945.1 | 重叠群Contig | 1.23 | 1 113 | 中国广东 Guangdong,China |
gxpsy | GCA_000346595.1 | 基因组Genome | 1.27 | 1 191 | 中国广西 Guangxi,China |
A4 | GCA_000590865.3 | 基因组Genome | 1.23 | 1 123 | 中国广东 Guangdong,China |
JXGC | GCA_002216815.1 | 基因组Genome | 1.23 | 1 118 | 中国江西 Jiangxi,China |
JXGZ-1 | GCF_009764765.1 | 重叠群Contig | 1.22 | 1 095 | 中国江西 Jiangxi,China |
YNXP-1 | GCF_009764755.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 094 | 中国云南 Yunnan,China |
YNJS7C | GCA_003615235.1 | 重叠群Contig | 1.26 | 1 158 | 中国云南 Yunnan,China |
CoFLP | GCA_014107775.1 | 基因组Genome | 1.23 | 1 104 | 哥伦比亚迪布利亚 MunicipioDibulla,Colombia |
ReuSP1 | GCA_022220845.1 | 基因组Genome | 1.23 | 1 099 | 法国留尼汪La Reunion,France |
Ishi-1 | GCA_000829355.1 | 基因组Genome | 1.20 | 1 127 | 日本冲绳 Okinawa,Japan |
Mex8 | GCA_009756755.1 | 重叠群Contig | 1.24 | 1 131 | 墨西哥莫西卡利 Mexicali,Mexico |
PA19 | GCF_013309695.2 | 重叠群Contig | 1.22 | 1 106 | 巴基斯坦 Pakistan |
PA20 | GCF_016758155.2 | 重叠群Contig | 1.23 | 1 109 | 巴基斯坦Pakistan |
TaiYZ2 | GCA_014217975.1 | 基因组Genome | 1.23 | 1 123 | 泰国宋卡 Songkhla,Thailand |
psy62 | GCA_000023765.2 | 基因组Genome | 1.23 | 1 162 | 美国 USA |
AHCA1 | GCA_003143875.1 | 染色体Chromosome | 1.23 | 1 112 | 美国加利福尼亚 California,USA |
A-SBCA19 | GCA_014892655.1 | 重叠群Contig | 1.19 | 1 115 | 美国加利福尼亚 California,USA |
AHCA17 | GCF_009859045.1 | 支架Scaffold | 1.21 | 1 097 | 美国加利福尼亚 California,USA |
SGCA5 | GCA_001430705.1 | 重叠群Contig | 1.20 | 1 100 | 美国加利福尼亚 California,USA |
CRCFL16 | GCA_009756805.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 091 | 美国弗罗里达 Florida,USA |
MFL16 | GCA_009756815.1 | 重叠群Contig | 1.20 | 1 081 | 美国弗罗里达 Florida,USA |
JRPAMB1 | GCA_013462975.1 | 基因组Genome | 1.24 | 1 128 | 美国弗罗里达 Florida,USA |
HHCA16 | GCA_009756845.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 101 | 美国哈先达岗 Hacienda Heights,USA |
HHCA | GCF_000724755.1 | 重叠群Contig | 1.15 | 1 199 | 美国洛杉矶 Los Angeles,USA |
SGCA16 | GCA_009756855.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 098 | 美国圣盖博 San Gabriel,USA |
TX2351 | GCA_001969535.1 | 重叠群Contig | 1.25 | 1 184 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
DUR2TX1 | GCA_009756725.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 117 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
GFR3TX3 | GCA_009756735.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 092 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
DUR1TX1 | GCA_009756745.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 091 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
LBR19TX2 | GCA_009756885.1 | 重叠群Contig | 1.20 | 1 085 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
LBR23TX5 | GCA_009756915.1 | 重叠群Contig | 1.20 | 1 089 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
FL17 | GCA_000820625.1 | 重叠群Contig | 1.23 | 1 103 | 美国弗罗里达 Florida,USA |
表1 34个CLas基因组信息
Table 1 Thirty-four CLas genome information
株名 Strain | GenBank数据库号 Accession number | 组装程度 Assembly level | 大小/Mb Size | 基因数量 Gene count | 样品来源 Country |
---|---|---|---|---|---|
9PA | GCA_013778575.1 | 重叠群Contig | 1.23 | 1 224 | 巴西圣保罗Sao Paulo,Brazil |
CHUC | GCA_009756785.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 095 | 中国China |
YCPsy | GCA_001296945.1 | 重叠群Contig | 1.23 | 1 113 | 中国广东 Guangdong,China |
gxpsy | GCA_000346595.1 | 基因组Genome | 1.27 | 1 191 | 中国广西 Guangxi,China |
A4 | GCA_000590865.3 | 基因组Genome | 1.23 | 1 123 | 中国广东 Guangdong,China |
JXGC | GCA_002216815.1 | 基因组Genome | 1.23 | 1 118 | 中国江西 Jiangxi,China |
JXGZ-1 | GCF_009764765.1 | 重叠群Contig | 1.22 | 1 095 | 中国江西 Jiangxi,China |
YNXP-1 | GCF_009764755.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 094 | 中国云南 Yunnan,China |
YNJS7C | GCA_003615235.1 | 重叠群Contig | 1.26 | 1 158 | 中国云南 Yunnan,China |
CoFLP | GCA_014107775.1 | 基因组Genome | 1.23 | 1 104 | 哥伦比亚迪布利亚 MunicipioDibulla,Colombia |
ReuSP1 | GCA_022220845.1 | 基因组Genome | 1.23 | 1 099 | 法国留尼汪La Reunion,France |
Ishi-1 | GCA_000829355.1 | 基因组Genome | 1.20 | 1 127 | 日本冲绳 Okinawa,Japan |
Mex8 | GCA_009756755.1 | 重叠群Contig | 1.24 | 1 131 | 墨西哥莫西卡利 Mexicali,Mexico |
PA19 | GCF_013309695.2 | 重叠群Contig | 1.22 | 1 106 | 巴基斯坦 Pakistan |
PA20 | GCF_016758155.2 | 重叠群Contig | 1.23 | 1 109 | 巴基斯坦Pakistan |
TaiYZ2 | GCA_014217975.1 | 基因组Genome | 1.23 | 1 123 | 泰国宋卡 Songkhla,Thailand |
psy62 | GCA_000023765.2 | 基因组Genome | 1.23 | 1 162 | 美国 USA |
AHCA1 | GCA_003143875.1 | 染色体Chromosome | 1.23 | 1 112 | 美国加利福尼亚 California,USA |
A-SBCA19 | GCA_014892655.1 | 重叠群Contig | 1.19 | 1 115 | 美国加利福尼亚 California,USA |
AHCA17 | GCF_009859045.1 | 支架Scaffold | 1.21 | 1 097 | 美国加利福尼亚 California,USA |
SGCA5 | GCA_001430705.1 | 重叠群Contig | 1.20 | 1 100 | 美国加利福尼亚 California,USA |
CRCFL16 | GCA_009756805.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 091 | 美国弗罗里达 Florida,USA |
MFL16 | GCA_009756815.1 | 重叠群Contig | 1.20 | 1 081 | 美国弗罗里达 Florida,USA |
JRPAMB1 | GCA_013462975.1 | 基因组Genome | 1.24 | 1 128 | 美国弗罗里达 Florida,USA |
HHCA16 | GCA_009756845.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 101 | 美国哈先达岗 Hacienda Heights,USA |
HHCA | GCF_000724755.1 | 重叠群Contig | 1.15 | 1 199 | 美国洛杉矶 Los Angeles,USA |
SGCA16 | GCA_009756855.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 098 | 美国圣盖博 San Gabriel,USA |
TX2351 | GCA_001969535.1 | 重叠群Contig | 1.25 | 1 184 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
DUR2TX1 | GCA_009756725.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 117 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
GFR3TX3 | GCA_009756735.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 092 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
DUR1TX1 | GCA_009756745.1 | 重叠群Contig | 1.21 | 1 091 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
LBR19TX2 | GCA_009756885.1 | 重叠群Contig | 1.20 | 1 085 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
LBR23TX5 | GCA_009756915.1 | 重叠群Contig | 1.20 | 1 089 | 美国德克萨斯 Texas,USA |
FL17 | GCA_000820625.1 | 重叠群Contig | 1.23 | 1 103 | 美国弗罗里达 Florida,USA |
图1 CLas的泛基因组 A:泛基因组统计热图,由内而外分别为核心、可变和特异基因数量;B:泛基因组饱和曲线图;C:泛基因组基因组成图;D:CLas的系统发生关系树。
Fig. 1 The pan-genome of CLas A:Heat map of CLas Pan-genome;B:Saturation curve of CLas Pan-genome;C:Composition diagram of CLas Pan-genome;D:The phylogenetic relationship tree of CLas.
图2 CLas全基因组选择压力分析 A:Ka和Ks的关系图,蓝色线表示Ka/Ks = 1;B:核心基因组和可变基因簇的Ka/Ks关系图;C:Ka/Ks > 1的基因簇的GO注释结果。
Fig. 2 The genome-wide selection pressure analysis of CLas A:The relationship of Ka and Ks,the blue line represents a Ka/Ks ratio of 1;B:The relationship of Ka/Ks ratio of core gene clusters and accessory gene clusters;C:The GO annotation of gene clusters of Ka/Ks ratio more than 1.
图3 CLas 基因组拷贝数统计图 红点旁边的数字表示选定的基因家族。
Fig. 3 The copy number statistic plot of CLas genome Numbers next to the red dots indicate the selected gene families.
基因家族 Gene family | 基因 Gene | 功能 Function | 致病/耐药相关 Associated with pathogenic/drug resistance | 参考文献 Reference |
---|---|---|---|---|
1 | 多药物耐药蛋白 Multidrug resistance protein | 参与多药物耐药过程 Mediate multidrug resistance | 是 Yes | Wang et al., |
2 | Flp/Fap菌毛组成 Flp/Fap pilin component | 毒力因子 Virulence determinant | 是 Yes | Nykyri et al., |
3 | 切除核酸酶ABC的C亚基 Excinuclease ABC subunit C | 参与氧化应激反应 Involved in the oxidative stress response | 是 Yes | Silva et al., |
4 | 外膜蛋白Outer membrane protein | 免疫原性 Immunogenic | 是 Yes | Nie et al., |
5 | 磺酸ABC转运体酶 Sulfonate ABC transporter permease | 参与多药物耐药过程 Mediate multidrug resistance | 是 Yes | Yu et al., |
6 | DNA聚合酶 DNA polymerase | DNA复制 DNA replication | 否 No | — |
7 | 未知功能蛋白 Protein of unknown function | — | 否 No | — |
8 | 假定蛋白 Hypothetical protein | — | 否 No | — |
表2 所选定的8个基因家族的信息
Table 2 The information of selected eight gene families
基因家族 Gene family | 基因 Gene | 功能 Function | 致病/耐药相关 Associated with pathogenic/drug resistance | 参考文献 Reference |
---|---|---|---|---|
1 | 多药物耐药蛋白 Multidrug resistance protein | 参与多药物耐药过程 Mediate multidrug resistance | 是 Yes | Wang et al., |
2 | Flp/Fap菌毛组成 Flp/Fap pilin component | 毒力因子 Virulence determinant | 是 Yes | Nykyri et al., |
3 | 切除核酸酶ABC的C亚基 Excinuclease ABC subunit C | 参与氧化应激反应 Involved in the oxidative stress response | 是 Yes | Silva et al., |
4 | 外膜蛋白Outer membrane protein | 免疫原性 Immunogenic | 是 Yes | Nie et al., |
5 | 磺酸ABC转运体酶 Sulfonate ABC transporter permease | 参与多药物耐药过程 Mediate multidrug resistance | 是 Yes | Yu et al., |
6 | DNA聚合酶 DNA polymerase | DNA复制 DNA replication | 否 No | — |
7 | 未知功能蛋白 Protein of unknown function | — | 否 No | — |
8 | 假定蛋白 Hypothetical protein | — | 否 No | — |
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
doi: S1369-5266(19)30120-7 pmid: 31982844 |
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
doi: 10.1016/j.cell.2012.05.049 pmid: 22901812 |
[7] |
|
[8] |
doi: S0168-1702(17)30465-3 pmid: 28822699 |
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0502 |
李镇希, 潘睿翾, 许美容, 郑正, 邓晓玲. 2023. 柑橘黄龙病菌双重实时荧光PCR检测方法的建立. 园艺学报, 50 (1):188-196.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0502 |
|
[18] |
doi: S0092-8674(20)30618-8 pmid: 32553274 |
[19] |
doi: 10.1038/s41588-021-00836-9 pmid: 33875864 |
[20] |
doi: 10.1126/science.290.5494.1151 pmid: 11073452 |
[21] |
doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040410 pmid: 3444411 |
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
doi: 10.1016/j.nmni.2015.06.005 pmid: 26442149 |
[26] |
doi: 10.1038/s41576-020-0210-7 pmid: 32034321 |
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
doi: 10.1038/nrg3905 pmid: 25783448 |
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[33] |
doi: S1674-2052(19)30121-2 pmid: 30947021 |
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-1095 |
张少然, 宗琪, 刘阳, 姜玲. 2023. 柑橘黄龙病病原菌nrdB基因的原位杂交分析. 园艺学报, 50 (12):2689-2700.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-1095 |
|
[37] |
doi: 10.1038/s41588-018-0041-z pmid: 29335547 |
[38] |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0553 |
郑林, 王帅, 刘语诺, 杜美霞, 彭爱红, 何永睿, 陈善春, 邹修平. 2022. 柑橘响应黄龙病菌侵染的NAC基因的克隆及表达分析. 园艺学报, 49 (7):1441-1457.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0553 |
|
[39] |
|
[40] |
doi: 10.1101/gr.260828.120 pmid: 33055096 |
[1] | 董丽婷, 屈荣荣, 庞淑炜, 莫凯琴, 陈 爽, 商兰月, 邹修平. 柑橘CsMEKK1-1响应黄龙病菌侵染的表达特征与功能探究[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2168-2182. |
[2] | 张文龙, 万润楚, 郑 妮, 陈 焱, 赖恒鑫, 余 歆, 钱 春, , 曹 立, . 柑橘不育系新品种‘阳光1号’[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2221-2222. |
[3] | 杜美霞, 庞淑玮, 董丽婷, 莫凯琴, 候梦圆, 王 帅, 邹修平. 柑橘黄龙病菌与寄主互作的分子机制研究进展[J]. 园艺学报, 2024, 51(7): 1623-1638. |
[4] | 曹惠祥, 罗鑫, 刘婉荣, 管书萍, 王婷婷, 伍小萌, 郭文武, 解凯东. 柑橘2个三倍体果实囊衣发育与化渣性评价[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1179-1188. |
[5] | 周慧珍, 张嘉, 胡军华, 李白雪, 曹立, 余歆, 王福生, 邹修平, 周彦. 柑橘感染褐斑病过程中BAG1的作用[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 956-970. |
[6] | 彭爱红, 张婧芸, 陈志毅, 苏娟, 何永睿, 姚利晓. CsEXPA8过表达对‘晚锦橙’生长及溃疡病抗性的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 971-981. |
[7] | 游平, 杨进, 周俊, 黄爱军, 鲍敏丽, 易龙. 柑橘黄龙病菌原噬菌体的遗传多样性分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(4): 727-736. |
[8] | 易倩, 张曼曼, 汪小利, 冯继鹏, 朱世平, 王福生, 赵晓春. CclSAUR49对柑橘生长及类柠檬苦素代谢的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(3): 479-494. |
[9] | 孙权, 何政辰, 叶俊丽, 魏冉冉, 尹映紫, 柴利军, 谢宗周, 徐强, 徐娟, 郭文武, 程运江, 邓秀新. 与呼吸跃变型果实共贮藏改善柑橘果实色泽和品质[J]. 园艺学报, 2024, 51(3): 601-615. |
[10] | 吴卓群, 陈鹏旭, 陈思怡, 张福琼, 方红, 祝建, 谢宗周, 李春龙, 刘继红. 温州蜜柑与椪柑果实日灼发生差异及机制[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2743-2757. |
[11] | 蒋政华, 刘胜军, 刘文洁, 魏冉冉, 何政辰, 程超, 唐政, 刘保艳, 谢宗周, 叶俊丽, 柴利军, 岳鹏涛, 邓秀新. 基于Pull-Down/MS技术筛选柑橘CsMYC2和CsMPK6的互作蛋白[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2913-2927. |
[12] | 姜波, 吕远达, 刘淑梅, 闫化学. 植物激素调控柑橘果实成熟的研究进展[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2928-2944. |
[13] | 聂睿涵, 孙曼丽, 冯迪, 宋谢天, 高俊燕, 郭莉娜, 邓秀新, 柴利军, 谢宗周, 叶俊丽. 云南柑橘5种常见病害发生分布调查及其规律分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(11): 2685-2700. |
[14] | 金天, 徐月美, 邝冠翎, 刘桂东. 缺硼胁迫对枳幼苗根系生长及线粒体功能的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(1): 121-132. |
[15] | 李素平, 李微, 韩冷, 黄建国. 贝莱斯芽孢杆菌HY19挥发物对采后柑橘的防腐效果[J]. 园艺学报, 2024, 51(1): 162-174. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||
版权所有 © 2012 《园艺学报》编辑部 京ICP备10030308号-2 国际联网备案号 11010802023439
编辑部地址: 北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院蔬菜花卉研究所 邮编: 100081
电话: 010-82109523 E-Mail: yuanyixuebao@126.com
技术支持:北京玛格泰克科技发展有限公司