食线虫真菌捕食器官形成的基因组研究

Nematode-trapping fungi are natural enemies of nematodes by attacking their hosts with specialized trapping devices. Their flexible lifestyles make them ideal agents for controlling parasitic nematodes. Switching between saprophytic and carnivours lifestyles is one of the most important biological phenomena. Understanding the mechanism underlying the trap formation of nematode-trapping fungi is very helpful to address the question. Besides, it is very useful to study the fungi-nematodes interactions and hence help the development of bio-control agents. Previous studies on the genomic and proteomic analyses of the Arthrobotrys oligospora showed that the trap formation by nematode extracts involved multiple processes, including signal transduction pathways, cell reproduction and energy metablism, etc. In this study, the genomes of selected fungi with (or without) different trapping devices will be sequenced. Genomic and comparative genomic analyses will be carried out to identify the genes involved in formation of different trapping devices. Furthur work including transcriptome analyses will be used to confirm these genes, which will be studied in details to discover the mechanism underlying the trap formation of different nematode-trapping fungi.

食线虫真菌是作物线虫生物防治中最重要的资源。研究食线虫真菌捕食器官的形成机制，有助于深入了解微生物从腐生转向寄生生活的转化机制，揭示重要的生物学基本问题；也有助于研究食线虫真菌通过捕食器官侵染线虫的功能。申请人在前期研究中，通过对少孢节丛孢基因组和蛋白质组数据分析，发现捕食器官形成过程十分复杂，涉及到信号传导、细胞增值和能量代谢等多个生物学过程。本项研究拟选取若干具有不同捕食器官的食线虫真菌和不具有捕食器官的近缘真菌进行基因组测序，通过基因组分析和各种食线虫真菌及模式真菌之间的比较基因组研究，预测并筛选与不同捕食器官形成相关的功能基因；在此基础上，对形成捕食器官前后不同阶段的转录组进行测序，通过数据分析和比较研究进一步筛选与不同捕食器官形成和侵染相关的功能基因，并通过实验进行功能验证，探索食线虫真菌形成不同捕食器官的分子机理及其进化，为研究开发高效生物杀线虫剂提供理论基础。

线虫是农作物生产最重要的病害之一。在自然界中，捕食线虫真菌是作物线虫生物防治的重要资源。研究捕食线虫真菌捕食器官的形成机制，有助于深入了解微生物从腐生转向寄生生活的转化机制，揭示重要的生物学基本问题；也有助于研究捕食线虫真菌通过捕食器官侵染线虫的适应性机制，揭示其关键功能的分子机理。申请人在前期研究中，通过对典型捕食线虫真菌少孢节丛孢的基因组和蛋白质组数据分析，发现捕食器官形成过程十分复杂，涉及到信号传导、细胞增值和能量代谢等多个生物学过程。为了对捕食线虫真菌的进化适应性和捕食功能进行深入研究，本项研究选取具有不同捕食器官的食线虫真菌和不具有捕食器官的近缘真菌进行基因组测序，通过基因组分析和各种食线虫真菌及模式真菌之间的比较基因组研究，预测并筛选与捕食器官形成和功能相关的基因；在此基础上，对诱导形成捕食器官前后不同阶段的转录组进行测序，通过数据分析和比较研究进一步探讨与诱导补器形成相关的基因，揭示不同捕食器官的进化适应性。本项研究结果表明，不同捕食器官形态与其捕食功能相互适应，其分子基础在基因组上表现为不同基因家族的扩增事件。本研究结果从基因组层面上揭示了捕食线虫真菌形成不同捕食器官的进化适应性及其重要分子机理，为研究开发高效生物杀线虫剂提供理论基础。