Грибной геном
Геномы грибов являются одними из самых маленьких геномов эукариот . Размеры геномов грибов варьируются от менее 10 Мбит/с до сотен Мбит/с. [ 1 ] [ 2 ] Средний размер генома составляет примерно 37 МБП у Ascomycota , 47 МБП у Basidiomycota и 75 МБП у Oomycota . [ 1 ] Размеры и количество генов наименьших геномов свободноживущих грибов, таких как Wallemia ichthyophaga , Wallemia mellicola или Malasseziastricta, сопоставимы с бактериальными геномами . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Геном широко исследованных дрожжей Saccharomyces cerevisiae содержит около 12 МБП и является первым полностью секвенированным геномом эукариот. [ 6 ] Благодаря своим компактным размерам геномы грибов могут быть секвенированы с меньшими ресурсами, чем геномы большинства других эукариот, и поэтому являются важными моделями для исследований. [ 7 ] Некоторые грибы существуют в виде стабильных гаплоидных, диплоидных или полиплоидных клеток, другие меняют плоидность в ответ на условия окружающей среды, а анеуплоидия также наблюдается в новых средах или в периоды стресса. [ 8 ]
Сравнение геномов
[ редактировать ]Сравнение геномов грибов использовалось для изучения эволюции грибов, улучшения разрешения филогении видов грибов, а также для определения времени появления и изменения видовых признаков и образа жизни, таких как эволюция симбиотических или патогенных взаимодействий. и эволюция различных морфологий. [ 2 ] Было обнаружено, что основные хромосомные перестройки у грибов встречаются чаще, чем у других эукариот, поэтому макросинтения у грибов встречается редко. [ 9 ] Однако у нитчатых аскомицетов гены оказались консервативными в гомологичных хромосомах, но в случайном порядке и ориентации, это явление получило название мезосинтении . [ 9 ] Мезосинтения наблюдалась также у базидиомицетов рода Rhodotorula . [ 10 ] Сравнение более 1000 геномов Saccharomyces cerevisiae было использовано для определения географического происхождения и нескольких событий одомашнивания этого вида, а также для картирования геномных вариантов с общевидовым фенотипическим ландшафтом дрожжей. [ 11 ] Сравнение нескольких геномов одного и того же вида привело к открытию высоких уровней рекомбинации у видов, ранее считавшихся бесполыми . [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] На чрезвычайно галотолерантных черных дрожжах Hortaea werneckii было обнаружено, что, хотя этот вид является клональным, в природе можно встретить как гаплоидные , так и диплоидные штаммы, а диплоидные штаммы представляют собой высокогетерозиготные гибриды, которые кажутся стабильными в больших временных масштабах и на географических расстояниях. [ 15 ]
Использование в таксономии
[ редактировать ]Хотя меры геномного расстояния, такие как средняя идентичность нуклеотидов (ANI), обычно используются для различения видов бактерий, использование геномов грибов в таксономии в настоящее время встречается редко. Последовательности генома можно использовать для увеличения количества генов, используемых в филогенетическом анализе, но во многих общедоступных геномах отсутствуют аннотации генов, а популярные маркеры рДНК обычно отсутствуют в геномных последовательностях или неправильно собраны. [ 16 ] Предлагаемые меры общих показателей, связанных с геномом дрожжей, включают ANI, цифровую гибридизацию ДНК-ДНК (dDDH) и K r . расстояние [ 17 ] Геномная коллинеарность была предложена как возможный источник маркеров для разрешения видовых комплексов. [ 18 ] Попарные геномные расстояния Kr и средняя идентичность нуклеотидов были использованы при описании новых видов внутри родов Aureobasidium и Tilletia . [ 19 ] [ 20 ]
Альтернативно, быстрый и простой расчет показателей сходства на основе MinHash также позволяет получить весьма точные оценки расстояния между геномами. Например, инструменты расчета геномного расстояния с фиксированным пороговым значением, такие как Mash и Dashing, смогли определить, принадлежат ли два генома к одному или разным видам с точностью более 90%, что указывает на то, что простые измерения геномного расстояния могут быть полезны для разграничения видов грибов. и до сих пор в значительной степени поддерживают существующую таксономию грибов. [ 21 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Моханта ТК, Бэ Х (2015). «Разнообразие генома грибов» . Биологические процедуры онлайн . 17 :8. дои : 10.1186/s12575-015-0020-z . ПМЦ 4392786 . ПМИД 25866485 .
- ^ Перейти обратно: а б Стаич Дж. Э. (июль 2017 г.). «Грибковые геномы и понимание эволюции царства» . Микробиологический спектр . 5 (4): 619–633. doi : 10.1128/microbiolspec.FUNK-0055-2016 . ISBN 9781555819576 . ПМК 6078396 . ПМИД 28820125 .
- ^ Зайц Ю., Лю Ю., Дай В., Ян З., Ху Дж., Гостинчар С., Гунде-Цимерман Н. (сентябрь 2013 г.). «Секвенирование генома и транскриптома галофильного гриба Wallemia ichthyophaga: галоадаптации присутствуют и отсутствуют» . БМК Геномика . 14 :617. дои : 10.1186/1471-2164-14-617 . ПМЦ 3849046 . ПМИД 24034603 .
- ^ Падамси М., Кумар Т.К., Райли Р., Биндер М., Бойд А., Кальво А.М. и др. (март 2012 г.). «Геном ксеротолерантной плесени Wallemia sebi демонстрирует адаптацию к осмотическому стрессу и предполагает скрытое половое размножение» . Грибковая генетика и биология . 49 (3): 217–26. дои : 10.1016/j.fgb.2012.01.007 . ПМИД 22326418 .
- ^ Моран СК, Бертиньяк М, Илтис А, Колдер И.С., Пировано В., Журден Р., Клаво К. (февраль 2019 г.). «Malasseziastricta CBS 7877, условно-патогенный микроорганизм, вызывающий перхоть и себорейный дерматит» . Объявления о ресурсах по микробиологии . 8 (6). дои : 10.1128/MRA.01543-18 . ПМК 6368656 . ПМИД 30746521 .
- ^ Гоффо А., Баррелл Б.Г., Басси Х., Дэвис Р.В., Дюжон Б., Фельдманн Х. и др. (октябрь 1996 г.). «Жизнь с 6000 генами». Наука . 274 (5287): 546, 563–7. Бибкод : 1996Sci...274..546G . дои : 10.1126/science.274.5287.546 . ПМИД 8849441 . S2CID 16763139 .
- ^ Галаган Дж.Э., Хенн М.Р., Ма Л.Дж., Куомо К.А., Биррен Б. (декабрь 2005 г.). «Геномика грибного царства: взгляд на биологию эукариот» . Геномные исследования . 15 (12): 1620–31. дои : 10.1101/гр.3767105 . ПМИД 16339359 .
- ^ Тодд РТ, Форш А, Сельмеки А (июль 2017 г.). «Изменения плоидии грибов: полиплоидия, анеуплоидия и эволюция генома» . Микробиологический спектр . 5 (4): 599–618. doi : 10.1128/microbiolspec.FUNK-0051-2016 . ISBN 9781555819576 . ПМЦ 5656283 . ПМИД 28752816 .
- ^ Перейти обратно: а б Хейн Дж.К., Руксель Т., Хоулетт Б.Дж., Кема Г.Х., Гудвин С.Б., Оливер Р.П. (24 мая 2011 г.). «Новый способ хромосомной эволюции, свойственный нитчатым грибам-аскомицетам» . Геномная биология . 12 (5): 45 р. дои : 10.1186/gb-2011-12-5-r45 . ПМК 3219968 . ПМИД 21605470 .
- ^ Tkavc R, Matrosova VY, Grichenko OE, Gostinčar C, Volpe RP, Klimenkova P, et al. (2018). "Rhodotorula taiwanensis MD1149" . Frontiers in Microbiology . 8 : 2528. doi : 10.3389/fmicb.2017.02528 . PMC 5766836 . PMID 29375494 .
- ^ Питер Дж., Де Кьяра М., Фридрих А., Юэ Дж.К., Пфлигер Д., Бергстрем А. и др. (апрель 2018 г.). «Эволюция генома 1011 изолятов Saccharomyces cerevisiae» . Природа . 556 (7701): 339–344. Бибкод : 2018Natur.556..339P . дои : 10.1038/s41586-018-0030-5 . ПМК 6784862 . ПМИД 29643504 .
- ^ Гостинчар С., Тюрк М., Зайц Ю., Гунде-Цимерман Н. (октябрь 2019 г.). «Пятьдесят геномов Aureobasidium pullulans демонстрируют рекомбинацию полиэкстремотолерантного генералиста» . Экологическая микробиология . 21 (10): 3638–3652. дои : 10.1111/1462-2920.14693 . ПМК 6852026 . ПМИД 31112354 .
- ^ Гостинар С., Сунь Х., Зайц Дж., Фанг С., Хоу Ю., Луо Ю. и др. (04.09.2019). «Валлемия ихтиофага » Границы микробиологии . / fmicb.2019.02019 дои : 10.3389 . ПМК 6738226 . ПМИД 31551960 .
- ^ Сунь X, Гостинчар С, Фанг С, Зайц Дж, Хоу Ю, Сонг З, Гунде-Цимерман Н (июнь 2019 г.). «Валлемия мелликола» . Гены . 10 (6): 427. doi : 10.3390/genes10060427 . ПМК 6628117 . ПМИД 31167502 .
- ^ Гостинчар С., Стаич Й.Е., Зупанчич Ю., Залар П., Гунде-Цимерман Н. (май 2018 г.). «Геномные доказательства внутривидовой гибридизации клональных и чрезвычайно галотолерантных дрожжей» . БМК Геномика . 19 (1): 364. doi : 10.1186/s12864-018-4751-5 . ПМЦ 5952469 . ПМИД 29764372 .
- ^ Робберце Б., Стропе П.К., Чаверри П., Газис Р., Чуфо С., Домрачев М., Шох К.Л. (январь 2017 г.). «Повышение таксономической точности грибов в общедоступных базах данных последовательностей: применение принципа «одно название — один вид» к четко определенным родам с использованием Trichoderma/Hypocrea в качестве тестового примера» . База данных . 2017 . дои : 10.1093/база данных/bax072 . ПМЦ 5641268 . ПМИД 29220466 .
- ^ Либкинд, Д.; Чадеж, Н.; Опуленте, Д.А.; Лэнгдон, Квебек; Роза, Калифорния; Сампайо, Япония; Гонсалвес, П.; Хиттингер, Коннектикут; Лашанс, Массачусетс (01 сентября 2020 г.). «На пути к таксогеномике дрожжей: уроки из описаний новых видов, основанных на полных последовательностях генома» . Исследование дрожжей FEMS . 20 (6). doi : 10.1093/femsyr/foaa042 . ISSN 1567-1364 . ПМИД 32710773 .
- ^ Магайн Н., Мядликовска Дж., Мюллер О., Гайдечка М., Труонг С., Саламов А.А. и др. (декабрь 2017 г.). «Консервативная геномная коллинеарность как источник широко применимых, быстро развивающихся маркеров для разрешения видовых комплексов: тематическое исследование с использованием лишайниковообразующего рода Peltigera секции Polydactylon» . Молекулярная филогенетика и эволюция . 117 : 10–29. дои : 10.1016/j.ympev.2017.08.013 . hdl : 2268/214605 . ПМИД 28860010 .
- ^ Гостинчар С., Ом Р.А., Когей Т., Соняк С., Турк М., Зайц Дж. и др. (июль 2014 г.). «Секвенирование генома четырех сортов Aureobasidium pullulans: биотехнологический потенциал, стрессоустойчивость и описание новых видов» . БМК Геномика . 15 (1): 549. дои : 10.1186/1471-2164-15-549 . ПМК 4227064 . ПМИД 24984952 .
- ^ Нгуен Х.Д., Султана Т., Кесанакурти П., Хэмблтон С. (24 июля 2019 г.). «Виды Tilletia для идентификации генов-кандидатов для обнаружения регулируемых видов, заражающих пшеницу» . ИМА Гриб . 10 (1): 11. дои : 10.1186/s43008-019-0011-9 . ПМЦ 7184893 . ПМИД 32355611 .
- ^ Гостинчар C (октябрь 2020 г.). «К геномным критериям определения видов грибов» . Журнал грибов . 6 (4): 246. doi : 10.3390/jof6040246 . ПМЦ 7711752 . ПМИД 33114441 .