《Molecular Genetics and Genomics》：Genomic signatures of host-range divergence in the generalist Beauveria bassiana and the specialist Beauveria brongniartii
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白僵菌属（Beauveria）的昆虫病原真菌是广泛应用的生物防治剂，可感染多种昆虫宿主，并可作为根际定殖者和内生菌与植物相关联。在该属内，球孢白僵菌（Beauveria bassiana）是一种世界性广食性物种，而布氏白僵菌（Beauveria brongni
白僵菌属（Beauveria）的昆虫病原真菌是广泛应用的生物防治剂，可感染多种昆虫宿主，并可作为根际定殖者和内生菌与植物相关联。在该属内，球孢白僵菌（Beauveria bassiana）是一种世界性广食性物种，而布氏白僵菌（Beauveria brongniartii）则表现出较窄的宿主范围，主要侵染土壤栖居的鞘翅目幼虫，且植物定殖的证据有限。为探究与这一生态分化相关的基因组差异，研究人员利用Oxford Nanopore技术对商业化利用的布氏白僵菌菌株BIPESCO2和球孢白僵菌ATHUM 4946进行了测序，并在多个菌株间开展了比较基因组学分析。直系同源分析鉴定了物种特异性基因家族，尽管整体基因组架构和核心基因含量高度保守。碳水化合物活性酶（CAZyme）谱几乎相同，表明其保留了一个多功能酶工具箱，以支持植物关联、腐生营养和昆虫致病性。相比之下，生物合成基因簇（BGCs）表现出显著差异，包括白僵菌特异性毒力相关簇的结构重塑以及布氏白僵菌中I型聚酮合酶（T1PKS）基因簇的扩张。效应蛋白预测揭示了一个主要由未表征蛋白组成的保守核心，以及富含黏附、免疫和表皮互作结构域的物种特异性直系同源群。综上，这些发现表明，白僵菌属内的宿主范围分化与分区化的基因组分化相关，尤其是在次级代谢和少数谱系特异性毒力因子方面，而非保守的核心侵染机制。
**论文解读：广食性球孢白僵菌与专食性布氏白僵菌宿主范围分化的基因组特征**
研究背景方面，白僵菌属（Beauveria）昆虫病原真菌是重要的生物防治因子，既能感染多种昆虫，也能作为根际定殖者或内生菌与植物互作。该属中，球孢白僵菌（Beauveria bassiana）为全球性广食性物种，可侵染多个目的经济害虫，且常见于植物组织内；而布氏白僵菌（Beauveria brongniartii）则为专食性物种，主要侵染土壤中的鞘翅目幼虫（如欧洲鳃角金龟 Melolontha melolontha），植物定殖证据有限。尽管二者生态位差异明显，却共享核心的昆虫致病机制。目前球孢白僵菌基因组资源丰富，而布氏白僵菌缺乏高质量参考基因组，跨菌株比较毒力相关基因家族的研究也尚属空白。因此，该研究旨在通过高质量基因组组装和比较基因组分析，探索宿主范围分化的遗传基础。研究人员对商业化菌株布氏白僵菌BIPESCO2和球孢白僵菌ATHUM4946完成Oxford Nanopore长读长测序，并结合公开基因组共20个菌株进行比较分析。研究显示，两物种核心基因组高度保守，差异集中在次级代谢、物种特异性基因家族及部分效应蛋白上，提示宿主范围分化并非源于核心侵染机制的改变，而是由次级代谢和谱系特异因子的“分区化”重塑驱动。该工作为理解白僵菌生态专一性的演化提供了重要参考，论文发表在《Molecular Genetics and Genomics》。
技术方法方面，研究人员对分离自奥地利Melolontha melolontha的布氏白僵菌BIPESCO2和分离自希腊雅典空气样本的球孢白僵菌ATHUM4946进行Oxford Nanopore测序、de novo组装及注释；随后整合已公开的18个基因组，形成共20个菌株的比较数据集。主要方法包括：OrthoFinder进行直系同源推断与系统发育重建；dbCAN3注释碳水化合物活性酶（CAZymes）；antiSMASH及BiG-SCAPE预测生物合成基因簇（BGCs）；EffectorP、SignalP与TMHMM预测候选效应蛋白；BUSCO评估组装完整度。
**基因组组装与注释**：研究人员获得布氏白僵菌BIPESCO2高质量基因组，大小为40.13 Mb，N50达1.95 Mb，BUSCO完整度为98%；球孢白僵菌ATHUM4946基因组大小为34.7 Mb，N50为4 Mb，BUSCO完整度为95.7%。两组装均达到参考级质量，为比较分析提供了可靠基础。
**直系同源推断与系统发育关系**：基于单拷贝直系同源蛋白构建系统发育树，两物种分别形成独立分支，支持现有分类。共鉴定出201个球孢白僵菌特异和244个布氏白僵菌特异直系同源群。球孢白僵菌特异蛋白富集于蛋白结合、转运、单加氧酶、蛋白激酶及多种蛋白酶等功能，反映其更广泛的助迫耐受和解毒能力；布氏白僵菌特异蛋白则富含FAD依赖氧化还原酶、O-甲基转移酶、几丁质/碳水化合物结合结构域等，提示其与表皮降解和宿主互作密切相关。
**CAZ酶**：CAZyme谱在物种间高度一致，核心酶库保守性强；仅少数家族存在数量差异，如GH27α-半乳糖苷酶、GH16
1葡聚糖酶、AA7氧化还原酶和PL20多糖裂解酶。值得关注的是，PL20海藻酸/糖醛酸裂解酶仅存在于布氏白僵菌所有菌株中，而球孢白僵菌完全缺失，且布氏白僵菌拥有额外的GH27酶拷贝，提示了物种特异的碳水化合物利用潜力。
**生物合成基因簇（BGCs）**：所有菌株平均含有约46个BGC。布氏白僵菌具有更多I型聚酮合酶（T1PKS）基因簇（11个，而球孢白僵菌为6-9个），并含有6个保守的物种特异性BGC，多数编码未经表征的氧化修饰聚酮或杂合聚酮-非核糖体肽产物。与此同时，核心杀虫簇如beauverolide簇和bassianolide簇在结构上发生明显重塑：布氏白僵菌中beauverolide簇丢失苯丙氨酸腺苷化结构域和末端D-异亮氨酸模块，并以黄素依赖N-单加氧酶取代Fe(II)/α-酮
