基于比较基因组学的双孢蘑菇湿泡病病原菌致病分子机理研究

Wet bubble disease caused by Hypomyces perniciosus can severely affect the yields of cultivated button mushroom (Agaricus bisporus). In China, it has been reported to cause 15%-30% yield losses, or have no harvest in the most serious case occurring in mushroom houses. Our previous studies have obtained the genome sequence data of H. perniciosus and transcriptome sequence datas of host–pathogen interactions. In this study, we will supplementary resequenced data of H. perniciosus different isolates using whole genome resequencing technologies. Though variance analysis of genomic structure and gene organization and structure, the genetic differentiation mechanism of H. perniciosus populations will be investigated. And then using integrated analysis of multiple omics data to screen the candidate pathogen effectors and genes. Candidate gene function will be identificated using the new system of CRISPR/Cas9. From the above, we attempt to dissection of pathogenic molecular mechanisms of H. perniciosus from in the genomic level. The results could provide knowledge for elucidating the possible molecular basis of host–pathogen interactions and improving the yield of cultivated button mushroom.

双孢蘑菇是目前世界栽培范围最广且产量位居第一的食用菌。湿泡病每年可导致我国双孢菇减产15%-30%或整个菇房绝收，其病原菌是有害疣孢霉(Hypomyces perniciosus)。但目前关于H. perniciosus的致病分子机理尚不明确。因此，本项目拟在我室已积累的研究材料和组学数据的基础上，进一步补充数据，通过对H. perniciosus不同致病力菌株的基因组重测序，从比较基因组学角度深入剖析其致病分子机制；通过不同菌株基因组结构与基因组成的差异分析，探讨群体致病力分化规律；筛选致病力不同菌株的特异基因和基因簇，找到与致病性相关的功能基因及次生代谢途径，明确调控致病性的核心基因；运用CRISPR/Cas9技术，对致病关键基因进行功能验证，解析其在致病过程中的作用机制，为深入研究H. perniciosus与双孢蘑菇的互作机制奠定基础。

双孢蘑菇（Agaricus bisporus）是目前世界栽培范围最广的食用菌之一。湿泡病每年可导致我国双孢蘑菇减产15%-30%或整个菇房绝收，其病原菌是有害疣孢霉（Hypomyces perniciosus）。近年来，国内外对有害疣孢霉的生物学特性、病原菌分化、发生规律及防治措施等方面进行了系统的研究，推测其侵染食用菌的途径可能是与其分泌大量的碳水化合物酶有关，但目前关于有害疣孢霉的致病分子机理尚不明确。几丁质是构成有害疣孢霉宿主—食用菌细胞壁的主要成分。目前，植物病原真菌产生的几丁质酶已被证明不仅对病原菌穿透和降解植物细胞壁有重要作用，还对病原菌自身细胞分裂和形态建成具有重要作用。本实验室前期在全国双孢蘑菇主产区采集和鉴定了大量的有害疣孢霉菌株，获得了高致病力菌株Hp10，以及致病力分化的群体资源。本论文在此基础上，对有害疣孢霉高致病力菌株Hp10进行了全基因组测序及比较基因组分析，结合其侵染双孢蘑菇过程中的转录组学分析，筛选与有害疣孢霉致病性相关的功能基因，然后对发生致病力分化的群体进行全基因组重测序，通过基因组结构与基因组成的差异分析，从多组学整合分析角度深入挖掘调控致病性的关键基因家族，剖析致病分子机制，为深入研究有害疣孢霉与双孢蘑菇的互作机制奠定基础。