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苜蓿根腐病严重影响苜蓿产量和质量，造成重大经济损失。研究人员对苜蓿新宇宙镰刀菌（F. neocosmosporiellum）CA18-1 菌株进行全基因组分析，组装出支架水平基因组。该研究为病害控制和真菌演化研究奠定基础。
苜蓿，作为一种多年生、高营养的优质豆科牧草，在全球 80 多个国家广泛种植，种植面积超过 3300 万公顷。在中国，随着畜牧业的快速发展，对高品质苜蓿的需求与日俱增。然而，密集种植和连作使得苜蓿面临着病虫害和杂草的严峻挑战，其中苜蓿根腐病尤为突出。这种病害可导致苜蓿年产量损失高达 40%，田间死亡率超过 60%，给畜牧业带来了巨大的经济损失。
苜蓿根腐病的病原菌种类繁多，包括细菌、真菌、病毒和线虫，而镰刀菌属（Fusarium）是主要的致病真菌之一。据统计，全球已发现多达 20 种镰刀菌病原体与苜蓿根腐病相关，并且新的病原体种类还在不断出现。不同地区的优势病原菌也有所差异，如中国主要是尖孢镰刀菌（F. oxysporum）、茄病镰刀菌（F. solani）和锐顶镰刀菌（F. acuminutum）；埃及为尖孢镰刀菌、半裸镰刀菌（F. semitectum）和链格孢镰刀菌（F. catenatum）；加拿大则以尖孢镰刀菌、半裸镰刀菌和茄病镰刀菌最为常见。
镰刀菌不仅能感染苜蓿，还可侵害玉米、小麦等多种作物，引发严重病害。部分镰刀菌在感染过程中会产生霉菌毒素，威胁人畜健康，甚至有些种类能直接感染人畜，导致严重疾病。由于镰刀菌的高度异质性，其分类鉴定面临诸多困难，而准确的物种鉴定对于生物学、流行病学和毒理学研究至关重要。
为了深入探究苜蓿新宇宙镰刀菌（Fusarium neocosmosporiellum）的遗传特性，中国农业科学院草原研究所（内蒙古自治区呼和浩特市 010010）的研究人员开展了一项重要研究。他们从感染根腐病的苜蓿根部分离出 CA18-1 菌株，并对其进行全基因组分析，旨在揭示该菌株的基因组结构和功能，为病害防治和真菌演化研究提供理论依据。该研究成果发表在《Scientific Data》杂志上。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：一是样本采集与 DNA 提取，从中国赤峰市阿鲁科尔沁旗的病株采集样本，分离出 CA18-1 菌株，经培养后提取基因组 DNA；二是基因组测序，利用牛津纳米孔 PromethION 平台（长读长测序）和 Illumina NovaSeq X Plus 平台（短读长测序）对基因组进行测序；三是数据处理与组装，对测序数据进行质量控制和校正，使用多种软件进行基因组的组装和校正；四是基因预测与注释，借助多种数据库和软件对编码基因、非编码 RNA 和重复序列进行预测和注释124。
研究结果如下：
- 基因组组装：通过两种测序技术结合，成功组装出 CA18-1 菌株的支架水平基因组，大小为 63,424,297 碱基对（bp），Contig N50 为 6,480,858 bp，Contig N90 为 3,230,245 bp 。基因组 GC 含量为 49.76%，由 17 条 Contig 组成，最长 Contig 为 7,768,507 bp，最短为 41,112 bp3。
- 基因预测与注释：预测出 28,006 个蛋白质编码基因，总长度为 51,444,891 bp，占基因组全长的 81.11%。其中，15,389 个基因得到功能注释，涵盖多种代谢途径和生物学过程 。此外，还鉴定出 345 个 tRNA、3 个 sRNA、0 个 miRNA、38 个 28S rRNA、36 个 18S rRNA 和 65 个 5S rRNA 。同时，对基因组中的重复序列进行分析，发现重复序列占基因组的 16.53%546。
- 基因组质量评估：利用 k-mer 频率分布和 BUSCO 分析对基因组质量进行评估。结果显示，通过 k-mer 分析估计基因组大小为 59.01Mb，杂合率为 0.0807% 。BUSCO 分析表明，CA18-1 菌株的基因组组装完整且准确，与子囊菌数据集的 98.68% 的完整核心基因匹配7。
研究结论与讨论部分指出，该研究成功组装了苜蓿新宇宙镰刀菌 CA18-1 菌株的支架水平基因组，对其基因进行了全面预测和注释。这一成果不仅有助于深入理解该菌株的致病机制，为开发针对苜蓿根腐病的有效防控策略提供了遗传基础，还为研究真菌演化提供了重要线索。通过对基因组的解析，研究人员可以进一步探究镰刀菌的致病相关基因，为未来的病害防治提供新的靶点和思路，对推动苜蓿产业的健康发展具有重要意义。
