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褐根病菌之基因體與轉錄體分析

為了解決hd2-410 hd2-417差異的問題，作者李昕翰 這樣論述：

由褐根病菌(Phellinus noxius)所引起的樹木褐根腐病(Brown root rot)是熱帶及亞熱帶地區樹木常見的樹木病害,主要危害果樹及木 本園藝樹木,常造成根部組織的壞死,使其容易倒伏而造成危害與經 濟損失。褐根病在東南亞國家如臺灣、日本逐漸受到重視,但目前對 其病原菌基因體的了解甚少。本研究針對來自宜蘭大溪的擔孢子分離 株 A42 進行基因體及轉錄體之定序與組裝。Illumina 定序總共建立一 組 paired-end library,與四組 insert size 為 1k 到 9k 不等的 mate-paired libraries,組裝得到大小約 31.8 Mb、N

50 為 2.7 Mb 的基因體序列;透過 ab initio 基因預測,共得到 9,684 筆可轉譯成蛋白的核酸序列,其中有 8,574 筆可在 NCBI non-redundant(nr)蛋白資料庫中找到同源性序列。 為了增進基因預測與了解病原在逆境時之基因表現,本研究共針對 5 種條件下之轉錄體進行分析,包含對照組(麥芽萃取物培養基)、溫 度逆境與三組不同的營養逆境(基本培養基、缺乏氮源、缺乏碳源), 結果顯示參與營養代謝、次級代謝物生合成與疏水蛋白生合成途徑上 的基因在不同逆境中均有被誘導的現象;而三組營養逆境中,草酸生 合成的關鍵基因 glyoxylate dehydrogenase

(GLOXDH) 與 oxaloacetase チ(OXA) 亦有特別顯著的表現量上升。由於草酸在前人研究中發現可 以增進木材腐朽菌細胞壁分解酵素之活性,為了瞭解草酸代謝、碳源 使用與營養逆境的關係,挑選 18 個參與在三羧酸循環(TCA cycle)、 乙醛酸循環(glyoxylate cycle)、草酸生合成與調控相關的候選基因, 進一步以 qRT-PCR 做驗證。在三次獨立重複試驗及一個從病樹上取 得的菌絲面樣本中,GLOXDH 及 OXA 之表現量,在所有的營養逆境 處理與 in planta 的樣本中均有一致且明顯的上升,顯示草酸在褐根病 菌營養缺乏及侵染寄主時的角色,值得未來深入

探討。在與資料庫比 對的結果中,找到兩個控制真菌交配型的基因座:A 與 B 基因座。其 中 A 基因座含有兩對距離 50-kb 的 HD1/HD2 基因組,在 mitochondrial intermediate peptidase(MIP)基因旁邊的一對 HD1/HD2 基因其轉譯方 向相同,此種組合方式可能為刺革菌目之特徵。分析 10 株來自單一子 實體之擔孢子分離,發現 A 基因座明顯分為 2 個序列變異度高之等位 基因,B 基因座則帶有一個具 7 個跨膜結構域的完整費洛蒙受體基因 STE3,但鄰近序列中卻沒有費洛蒙基因。檢視 24 個擔孢子分離株與 チ37 株來自臺灣與日本菌株的 ST

E3 序列,發現其多樣性低(與保守性 基因 MIP 與 ELF1α 相似),故應與交配型之決定無關。綜合以上結果 可推斷褐根病菌可能是二級異宗交配型(bipolar mating system)。