广东
近日，石河子大学生命科学学院李鸿彬教授团队在植物黄萎病研究领域取得重要进展，建立了国际上首个完全开放的用于研究植物和轮枝菌互作的多组学数据库—VPI-MD，研究成果以“VPI-MD: a multi-omics database for Verticillium-plant interaction”为题，发表在植物学科国际权威期刊《Plant Biotechnology Journal》（中科院1区TOP期刊，五年影响因子12.1，植物学科期刊排名5/265）。
由大丽轮枝菌引起的黄萎病是全球最严重的土壤传播植物病害之一，超过400种植物/作物受到黄萎病的严重影响，导致产量和质量大幅下降，造成全球数十亿美元的巨额经济损失。控制引起黄萎病的关键病原菌和阐明病原菌-宿主相互作用机制是防治黄萎病的重要前提。VPI-MD数据库将在黄萎病的防治方面发挥重要作用，为农业和相关产业的可持续发展做出重要贡献。
该数据库收集了包括大丽轮枝菌（V. dahliae）和其他轮枝菌在内的10种轮枝菌，以及镰刀菌等相关菌属共计104个致病菌的相关数据；宿主植物包括锦葵科、茄科、十字花科等七个科属在内的14种植物（图1）。
图1. VPI-MD多组学数据库涉及的轮枝菌属和植物物种
该数据库收集了目前相关的所有多组学数据，包括基因组、转录组、蛋白组、代谢组、甲基化组、非编码RNA等在内的所有已公开的和自测的3000+样本数据，总的数据量超过了6.5T。收集和整理了已鉴定的黄萎病相关的242个真菌基因和565个寄主植物基因。开发内置了包括在线差异分析和GO/KEGG富集分析在内的14个在线分析工具，并支持使用者上传自己的组学数据进行分析，是数据收集、分析、可视化于一体的综合数据库（图2）。
图2. VPI-MD数据库构建框架和组成内容
研究团队利用两个实例演示了数据库中组学数据和在线分析工具的使用，展示了利用该数据库挖掘数据的快速性和准确性：
（1）多组学联合分析。通过自测的转录组和蛋白组数据进行联合分析，成功鉴定了一系列候选致病基因。通过Protein-Protein Interaction工具预测VdSFL1转录因子和HSP90等基因存在互作，该结果得到了酵母单杂和双荧光素酶报告基因实验的验证。敲除实验也证明VdSFL1显著影响大丽轮枝菌对棉花的致病力（图3）。
图3. 多组学联合分析实例
（2）泛基因组分析。真菌的谱系特异性区间（LSRs）通常含有独特生物功能的关键基因，通过自测的棉花强致病力大丽轮枝菌V592基因组为参考基因组，进行了泛基因组分析，成功鉴定了两个LSRs，其中LSR1-V592已经被广泛研究，该片段来自F. oxysporum f. sp. vasinfectum的水平转移，含有多个棉花特异的致病基因。LSR2-V592是一个新发现的LSR，与LSR1-V592含有相同的分布模式，同样来源于镰刀菌属F. keratoplasticum LHS11.1的水平转移（图4）。
图4. 泛基因组分析实例
论文第一单位为石河子大学，生命科学学院李鸿彬教授为论文通讯作者，生命科学学院博士生石善党为论文第一作者，该工作得到了新疆维吾尔自治区“天山英才”计划等项目的资助。
来源：石河子大学
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