基因组水平解析木霉菌防治林木病害的分子机制

[目的]基因组水平解析木霉菌生防机理及探索木霉应用模式。[方法]三株生防木霉菌Tricho derma harzianum CGMCC20739(Tha739)、T.asperellum CGMCC11653(Tas653)和 T.atroviride CGM CC40488(Tat488)分离于植物的根际和叶际,分别于美国太平洋生物科学公司(PacBio)的单分子实时测序(Single molecule real-time sequencing)平台进行基因组测序。[结果]Tha739、Tas653 和Tat488 均包含 7 条染色体,基因组大小分别为 40 Mb(编码基因 10,611 个)genes)、37.3 Mb(编码基因 10,102 个)和 36.3 Mb(编码基因 9,896 个),分析表明正选择基因主要与响应环境刺激、信号转导、免疫响应和定殖。并且,Tha739、Tas653 和Tat488 菌株的转录因子数量存在显著差异,这导致三个菌株的生防和压力耐受方面存在差异。三个木霉菌株中均含有真菌粘附蛋白,这是木霉菌寄生附着病原菌菌丝的关键蛋白,此外,在Tha739 中信号转导基因和抗生素合成相关基因簇的数量较Tas653 和Tat488 更多,表明Tha739 能更好的感知外界刺激,更多的分泌抗生素来抑制其他真菌,占据更多的生态位。而且,Tha739 还具有更多的解毒、抗氧化和养分利用相关基因,这有利于 Tha739 更好地抵御其它真菌的攻击,更充分的营养物质,在不利环境中幸存,进一步的占据生态位。三株木霉均能分泌Cerato-Platanin蛋白,富半胱氨酸蛋白和疏水蛋白,进而赋予植物对病原菌的广谱抗性对。此外,这三个菌株还能分泌植物生长激素IAA和土壤代谢酶促进植物生长,尤其 Tha739 促生功能尤为突出。本研究筛选了大量的生防和压力耐受基因,为木霉功能菌株的构建提供了坚实的基础。[结论]综上所诉,Tha739、Tas653 和Tat488 菌株的生放功能突出,且存在显著的差异,因此在木霉菌的实际应用过程中应采用多物种和多种菌复合方式,进而避免单个木霉菌株的生放和压力耐受缺陷,进一步推动木霉菌的应用和商业化。