染色体水平基因组组装揭示立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的致病机制与进化特征

本研究针对全球性土传病原真菌立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)基因组信息匮乏的问题，通过整合Illumina短读长、PacBio HiFi长读长和Hi-C三维基因组测序技术，首次完成该病原菌染色体水平基因组组装（40.8 Mb，N50 2.53 Mb），注释到10,698个蛋白编码基因和16.17%重复序列。该高质量基因组为解析其致病机制、开发分子靶向防控策略提供了关键资源，成果发表于《Scientific Data》。

　　

立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)是造成烟草靶斑病等作物病害的主要土传病原真菌，其产生的菌核(sclerotia)能在土壤中长期存活，导致全球范围内重大农业损失。尽管化学防治仍是当前主要控制手段，但长期使用引发的抗药性和农药残留问题日益严峻。更棘手的是，该病原菌宿主范围广、缺乏抗病品种，且其分子致病机制尚未阐明。这些困境的核心症结在于——立枯丝核菌的高质量基因组资源长期缺失，严重阻碍了分子靶向防控技术的研发。

中国农业科学院植物保护研究所联合湖南省烟草公司，采集湖南永顺县烟草病样分离菌株，通过多组学技术破解这一难题。研究团队采用Illumina NovaSeqX PLUS（132×覆盖）、PacBio Revio平台HiFi测序（40×）和Hi-C染色体构象捕获技术（180×），结合RNA-seq转录组数据（155×），构建了首个染色体水平的立枯丝核菌参考基因组。关键技术创新体现在：1）Hifiasm软件实现23个contigs的精确组装；2）Lachesis算法利用Hi-C数据将16条染色体锚定；3）整合BARRNAP、tRNAScan-SE等多工具完成非编码RNA注释。

基因组组装与质量评估
通过K-mer分析（k=21）估算基因组大小为45.29 Mb，实际组装获得40.8 Mb连续序列，包含16条染色体（最长3.63 Mb）和7个未锚定contigs。BUSCO评估显示93.9%的保守基因完整性，Hi-C互作热图证实染色体组装准确性。

基因组特征解析
重复序列占比16.17%（含11.01% de novo预测元件），蛋白编码基因中62%获功能注释，NR数据库匹配率达98.94%。特别鉴定出232个非编码RNA，包括185个tRNA和24个rRNA。环形基因组图谱直观展示基因密度、重复元件与GC含量分布特征。

这项研究突破了立枯丝核菌分子研究的资源瓶颈，其染色体水平基因组不仅为揭示AG-3群（anastomosis group-3）的致病进化机制奠定基础，更通过鉴定效应蛋白基因和次级代谢通路，为设计RNA干扰、基因编辑等新型防控策略提供靶点。数据已存储于NCBI（PRJNA1171317），将推动全球范围内对该病原体的比较基因组学和功能研究。