来自巴西海洋岛屿的真菌：从圣佩德罗和圣保罗群岛分离出的新物种Periconia belmontensis的鉴定与基因组特征分析

《Fungal Genetics and Biology》：Fungi from Brazilian Oceanic Islands: Identification and genome characterization of Periconia belmontensis sp. nov. isolated from S?o Pedro and S?o Paulo archipelago

本研究通过形态学与全基因组测序，描述了巴西大西洋中脊圣彼得与圣保罗群岛分离的新种Periconia belmontensis，证实其生长最佳条件为28℃的PDA和麦芽提取物琼脂，多基因系统发育分析及形态学特征支持新种地位。基因组组装显示基因组大小为50Mb，鉴定出50个潜在生物合成基因簇（BGCs），1856个独特基因主要涉及营养捕获与加工，较现有四个Periconia基因组数据扩展了分子数据库，为生物技术开发及系统分类提供新依据。

　　

维多利亚·波默（Victoria Pommer）|雷南·多·纳西门托·巴博萨（Renan do Nascimento Barbosa）|费利佩·杰雷米亚（Felipe Geremia）|伊戈尔·丹尼尔·阿尔维斯（Igor Daniel Alves）|马塞乌斯·卡马戈（Matheus Camargo）|埃斯特her·玛丽亚·帕谢科·罗查（Esther Maria Pacheco Rocha）|尼古劳·斯巴莱尼（Nicolau Sbaraini）|查理·斯塔茨（Charley Staats）|克里斯蒂娜·玛丽亚·德·索扎-莫塔（Cristina Maria de Souza-Motta）|奥古斯托·施兰克（Augusto Schrank）|玛丽琳·亨宁·瓦因斯坦（Marilene Henning Vainstein）

巴西南里奥格兰德联邦大学生物技术中心细胞与分子生物学研究生项目，阿雷格里港，RS州

摘要

Periconia属因其能够产生多种具有生物技术潜力的有机化合物而闻名。尽管这些真菌非常重要，但针对Periconia属的基因组研究仍然有限。在本研究中，我们对从大西洋中脊的巴西海洋岛屿圣佩德罗（S?o Pedro）和圣保罗（S?o Paulo）群岛分离出的新物种Periconia belmontensis进行了形态学和全基因组序列分析。结果表明，在28°C条件下，马铃薯葡萄糖琼脂和麦芽提取物琼脂是最适合该真菌生长的培养基。多基因位点系统发育分析和形态特征支持这一新物种的确立。基因组序列组装显示其基因组大小为50 Mb，而次级代谢产物分析鉴定出了50个潜在的生物合成基因簇（BGCs）。基因保守性分析发现了1856个独特基因，这些基因主要与营养物质的吸收和处理相关，与其他已知的Periconia基因组相比具有显著差异。本研究有助于扩展Periconia的分子数据库，同时也有助于通过计算机模拟探索新的分子，并加深对这些物种生物技术潜力的理解。

引言

Periconia属（Periconiaceae科，Pleosporales目，Dothideomycetes纲）由H.J. Tode于1791年首次建立，他描述了该属的模式种P. lichenoides，这是一种寄生于植物茎部的真菌。这种真菌在直立、坚硬、类似毛发的菌柄顶端形成一个球状结构，菌柄表面会覆盖一层深色的粉末状物质（Mason和Ellis，1953年）。根据《真菌索引》（Index Fungorum）的记录，该属目前共有221个有效学名（2024年4月27日查询）。每年都有许多新物种被归入该属，根据Liao等人的研究（2024年），虽然只有46个物种拥有序列数据，但已有133个物种被正式接受。 关于该属的文献强调了其多样的生物学特性：它们属于有丝孢子真菌，具有黑色素沉着现象，并且分布于多种环境中，包括陆地、水域以及与人类相关的环境；部分分离株被报道为机会性病原体。此外，该属成员还表现出内生、腐生和植物病原性的生活方式（Cank等人，2022年；Knapp等人，2018年；Yamada等人，2001年）。大多数物种的鉴定基于其无性繁殖结构，主要包括长形、单形、棕色、分枝或不分枝的分生孢子器。分生孢子呈金黄色至深棕色，无隔膜，表面光滑或有装饰性结构（Liao等人，2024年）。 Periconia属物种以其能够编码多种具有生物技术应用价值的有机化合物的代谢途径而闻名。自1969年以来，已从该属中鉴定出超过一百种分子，包括芳香化合物、萜类化合物、抗病毒物质、抗菌物质和抗炎成分（Azhari和Supratman，2021年；Teles等人，2006年）。Periconia属也被认为可能是胡椒碱（一种具有多种药理特性的生物碱）的潜在生产者（Verma等人，2011年）。此外，该属还产生了一些具有强大药理活性的化合物，例如具有抗菌作用的periconicin A（Kim等人，2004年）、具有抗炎效果的periconianone A（Zhang等人，2014年）以及具有细胞毒性作用的peribysins（Yamada等人，2004年）。因此，该属的广泛分布可能归因于其高度的适应性以及复杂的基因组可塑性。 尽管人们对从这些微生物中筛选生物分子给予了大量关注，但描述Periconia物种分子生物学特性及其产生生物活性分子潜力的研究仍然较少。目前，该属仅有四个基因组数据可供参考，扩充这些数据将有助于更全面地了解关键代谢途径，并预测负责合成具有经济价值的化合物的基因。在此背景下，基因组研究对于推进系统发育关系的解析和加强丝状真菌的数据库建设至关重要。因此，本研究旨在利用形态学和多基因位点系统发育数据描述一个新的Periconia物种，对其全基因组进行注释，并将其生物合成基因簇和泛基因组与现有的有限Periconia基因组进行比较，从而填补这一分类学和基因组学上的空白。

真菌分离

ASPSP3分离株于2022年3月从位于巴西海岸约1000公里处的圣佩德罗和圣保罗群岛（坐标：0°54′59.4″ N, 29°20′43.44″ W）采集的水样中分离得到。水样温度为31.5°C，pH值为9.6。该真菌在马铃薯葡萄糖琼脂（PDA；巴西库里蒂巴的Kasvi公司制备）培养基上培养，所用海水经过过滤处理。

分子鉴定与系统发育

通过对ITS序列进行BLASTn分析与NCBI核苷酸数据库比对，确认ASPSP3分离株属于Periconia属，Periconiaceae科，Pleosporales目。进一步对比LSU和TEF1-α序列的BLAST结果显示，其与Periconia属其他分离株的相似度超过90%（见表S2）。然而，没有任何序列能够提供明确的物种鉴定信息。 合并的ITS、LSU和TEF1-α数据集包含87个基因序列...

结论

在本研究中，我们鉴定出一个新的Periconia物种。由于缺乏分子数据，该属的分类学分类仍在发展中。在形态学鉴定方面，虽然该物种的分生孢子结构具有典型的特征，但其分生孢子器的形态与其他已描述的物种存在显著差异。此外，用于BLASTn分析的四个序列均未能提供明确的物种鉴定信息...

CRediT作者贡献声明

维多利亚·波默（Victoria Pommer）：撰写初稿、可视化处理、实验设计、概念构建。 雷南·多·纳西门托·巴博萨（Renan do Nascimento Barbosa）：撰写、审稿与编辑、撰写初稿、实验设计。 费利佩·杰雷米亚（Felipe Geremia）：实验设计。 伊戈尔·丹尼尔·阿尔维斯（Igor Daniel Alves）：撰写初稿、实验设计。 马塞乌斯·卡马戈（Matheus Camargo）：撰写、审稿与编辑、概念构建。 埃斯特her·玛丽亚·帕谢科·罗查（Esther Maria Pacheco Rocha）：实验设计。 尼古劳·斯巴莱尼（Nicolau Sbaraini）：实验设计、概念构建。 查理·斯塔茨（Charley Staats）：软件开发、实验设计。

写作过程中使用的人工智能与人工智能辅助技术声明

在撰写过程中，作者使用了Chat GPT 4来提升文本的可读性和语言表达。使用这些工具后，作者对内容进行了必要的修订和编辑，并对出版物的内容负全责。

资助

本研究得到了巴西国家科学技术发展委员会（Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq）的支持（项目编号：CNPq/MCTIC 443273/2019–7），以及南里奥格兰德州高等教育人员培训协调委员会（Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES）的资助（项目编号：001），同时还获得了南里奥格兰德州研究基金会（Funda??o de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS）的资助（项目编号：41172.541.29362.15072019）。此外，奥古斯托·施兰克（Augusto Schrank，CNPq项目编号：314485/2021–0）、查理·C·斯塔茨（Charley C. Staats，CNPq项目编号：312994/2021–4）和玛丽琳·H·瓦因斯坦（Marilene H. Vainstein，CNPq项目编号：313620/2021–0）也参与了本研究。

未引用的参考文献

Ali等人，2014年 Bovio等人，2023年 Chen等人，2013年 Johnson等人，2000年 Johnson等人，2013年 Marbach等人，2018年 Miyamoto等人，2010年 Moon等人，2008年 Morishita等人，2020年 Oh等人，2008年 Tamano等人，2019年 Tsushima等人，2023年 Westphal等人，2018年 Yang等人，2022年 Zhu等人，2021年

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究结果的个人关系。