腐生型蛛盘菌属物种作为研究白粉菌专性活体营养生活史的新资源模型

本文推荐了一种利用蛛盘菌属（Arachnopeziza）作为白粉菌（Erysiphaceae）功能研究替代模型的新策略。研究通过建立高质量基因组（43.1-46.3 Mbp）、验证体外培养敏感性（对潮霉素hygromycin B和fenhexamid敏感），并成功实现PEG介导的原生质体转化（表达红色荧光蛋白RFP和抗性基因），为解析专性活体营养型病原菌的遗传机制提供了可遗传操作的真核系统。

　　

引言：白粉菌研究瓶颈与替代模型探索

白粉菌（Erysiphaceae）作为专性活体营养植物病原菌，其完全依赖活体宿主生长的特性导致体外培养和遗传操作困难，严重阻碍了分子功能研究。蛛盘菌科（Arachnopezizaceae）作为白粉菌现存最近缘的腐生菌家族，因其可体外培养的特性，成为研究白粉菌专性活体营养生活史的潜在模型。

研究方法与技术突破

研究选取Arachnopeziza aurata CBS127674和A. aurelia CBS127675两个菌株，通过长读长测序技术（MinION）完成了端粒到端粒的染色体级别基因组组装（分别为43.1 Mbp和46.3 Mbp）。基因组分析显示其重复序列含量低于5%，且存在重复诱导点突变（RIP）特征，与白粉菌中转座子富集（40-80%）的基因组形成鲜明对比。通过建立液体培养体系、药物敏感性测试（对潮霉素hygromycin B和fenhexamid敏感）以及PEG介导的原生质体转化技术，成功表达了红色荧光蛋白（RFP）和潮霉素抗性基因，证明了遗传操作的可行性。

基因组特征与代谢潜能

基因组注释揭示A. aurata和A. aurelia分别编码15,452和13,437个基因，包含丰富的碳水化合物活性酶（CAZyme）（618和503个），表明其具有降解植物细胞壁的能力。与专性营养的白粉菌不同，二者保留完整的初级代谢通路（如硫胺素生物合成和硫氮同化途径），且次级代谢基因簇（如非核糖体肽合成酶NRPS和聚酮合酶PKS）数量显著多于白粉菌。此外，预测到大量分泌蛋白（1233和1109个）和效应蛋白候选物（536和433个），提示其可能与宿主或微生物存在互作。

转座子调控与防御机制

通过TEtrimmer和EDTA2分析，发现两类蛛盘菌的转座子（TE）以长末端重复（LTR）反转录元件为主，且序列分歧度（2-10%）表明其为古老转座事件。RIP分析显示Ty1/Copia和Ty3/mdg4元件的TpA/ApT指数显著升高（>1.3），同时检测到RIP关键基因（Rid-1、Dim-2等），表明白粉菌中缺失的TE防御机制在蛛盘菌中仍具功能。

线粒体基因组与功能基因迁移

线粒体基因组大小为28.1 kb，保留典型的呼吸链复合体基因和核糖体RNA，但atp8基因迁移至核基因组（AAURAT_014873-RA和AAUREL_012968-RA），这一现象与部分真菌的进化特征一致。

生物学意义与应用前景

该研究首次在蛛盘菌中建立遗传操作平台，为白粉菌效应蛋白功能研究（如亚细胞定位、蛋白互作）提供了可替代的异源表达系统。通过引入特定营养缺陷型突变（如硫胺素合成缺陷），有望模拟白粉菌的专性营养特性，解析其宿主依赖性进化机制。此外，蛛盘菌与苔藓植物的潜在互作关系，为研究真菌-植物共生或致病机制提供了新视角。