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为解决地下海绵盘菌（Spongospora subterranea）基因组特征不明的问题，研究人员开展其基因组测序与分析研究。结果得到 31.51Mb 高质量基因组，明确众多基因功能。这有助于理解其生物学和发病机制，为防治马铃薯粉痂病提供关键依据。
在农业的大舞台上，马铃薯作为重要的粮食作物，养活了无数人。然而，有一种名为地下海绵盘菌（Spongospora subterranea f. sp. subterranea）的病原体，却像潜伏在黑暗中的 “杀手”，给马铃薯带来了严重的威胁。它引发的马铃薯粉痂病，让马铃薯的块茎布满脓疱，品质大打折扣，在种子、鲜食和加工市场都不受欢迎。不仅如此，根部感染还会削弱马铃薯吸收水分和养分的能力，导致产量大幅下降。更糟糕的是，它还能传播马铃薯帚顶病毒（Potato mop - top virus，PMTV），进一步加重危害。
地下海绵盘菌属于根肿菌门（Plasmodiophorida），这个类群的生物大多是单细胞生物，以往对它们的研究少之又少。由于它们是专性活体营养生物，只能在活的宿主细胞内生存，这给深入的分子研究带来了极大的困难，想要获取不含宿主和微生物污染物的高质量基因组 DNA（gDNA）简直难如登天。早期的研究虽然取得了一些进展，比如通过抑制消减杂交和体外愈伤组织培养技术鉴定出了一些表达序列标签（ESTs），但对于这个神秘病原体的了解依旧十分有限。已有的基因组研究成果，也存在数据不完整、注释文件无法公开获取等问题，严重阻碍了对它的进一步研究。
为了揭开地下海绵盘菌的神秘面纱，美国北达科他州立大学（North Dakota State University）的研究人员 Augustina K. Arjarquah、Jatinder Singh 等人勇敢地踏上了探索之旅。他们深知，深入了解这种病原体的基因组，是找到防治马铃薯粉痂病有效方法的关键。经过不懈努力，他们成功完成了对地下海绵盘菌的基因组测序和分析，相关研究成果发表在《American Journal of Potato Research》上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员采用了一系列先进的技术方法来开展研究。首先是样本处理与 gDNA 提取，他们从美国明尼苏达州商业马铃薯田的单株 Russet Burbank 马铃薯的根瘤和块茎病变处，小心翼翼地分离出孢子囊，通过优化多种实验方案，成功提取出了 gDNA。接着进行高分子量（HMW）gDNA 的大小选择，利用 Short - Read Eliminator（SRE）XS 试剂盒去除短片段 DNA，以提高 gDNA 质量。然后使用 Oxford Nanopore MinION 平台进行长读长测序，为了提高测序数据的准确性，还用 Illumina Miseq 系统的短读长序列对长读长测序结果进行校正。最后，利用 MAKER 等软件进行基因组注释，全面分析基因组特征。
研究结果令人惊喜。在 gDNA 质量控制方面，虽然最初 gDNA 在 - 80℃保存后出现快速降解，但经过处理，成功获得了高质量的 gDNA，长读长测序覆盖度达到约 650×，91.8% 的读长质量超过 Q7。基因组组装与特征分析显示，新组装的 SssMN22 - 1 基因组大小为 31.51Mb，与已发表的 SSUBK13 基因组核苷酸同一性达 99.7%，但平均核苷酸同一性（ANI）为 77.8%，存在一定差异。该基因组的 GC 含量为 45.7%，与已发表的其他相关基因组相近。通过 BUSCO 评估，基因组完整性高达 96.1%，共预测出 10325 个蛋白质编码基因，还发现了大量与代谢、致病相关的基因家族和功能元件。在功能注释与分类中，研究人员对预测的基因进行了全面的功能注释，发现 1981 个基因与京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路相关，2466 个基因可归类到直系同源基因簇（COG）分类中，2249 个基因含有蛋白质家族（Pfam）结构域。此外，还鉴定出 135 个碳水化合物活性酶（CAZyme）和 321 个效应蛋白，这些都凸显了地下海绵盘菌的致病潜力。系统发育分析表明，SssMN22 - 1 和 SSUBK13 的基因组比与其他根肿菌的基因组更具同源性，暗示了它们在进化上的独特地位。
研究结论和讨论部分意义重大。新的基因组资源极大地加深了人们对地下海绵盘菌生物学的理解，为研究其致病机制提供了关键线索。例如，研究发现的 6 个潜在致病相关基因，分别在宿主入侵、免疫抑制和营养获取等方面发挥作用，这为开发新的防治策略提供了潜在靶点。此外，通过对基因组的分析，还能更好地了解地下海绵盘菌的进化和传播规律，有助于培育抗病马铃薯品种。这项研究成果为马铃薯粉痂病的防治开辟了新的道路，让人们在与这种病害的斗争中看到了胜利的希望，有望在未来显著减少马铃薯粉痂病带来的经济损失，保障全球粮食安全。
