王成树Genome Biology文章：破解蛹虫草基因组

　　

生物通报道 近日来自中科院上海生命科学研究院植生生态所的研究人员在蛹虫草基因组研究方面取得新进展，相关研究论文于11月24日在线发表在《Genome Biology》杂志上。

领导这一研究的是植生生态研究所的“****”课题组长王成树博士，王成树博士的研究领域主要包括昆虫病原真菌致病基因功能研究、真菌-昆虫相互作用的分子机制、丝状真菌菌种退化、衰老的分子机理和虫草菌发育生物学及活性成份代谢途径。

能够感染杀虫的真菌种类达1000多种，主要为子囊菌。其中，绿僵菌(Metarhizium)是一类重要的昆虫寄生真菌。它对寄主侵染过程包括粘附、孢子萌发、穿透虫体、体内发育和致死。这一过程是附着胞、表皮降解酶和破坏菌素等物质的生理生化作用的综合结果。由于其寄主范围广，致病力强，对人、畜、农作物无毒，无残毒、菌剂易生产，持效期长等优点，被开发为环境友好的真菌杀虫剂。蛹虫草，又称为北虫草、北冬虫夏草，为子囊菌亚门，亦具有杀虫特性，据报道其有良好的医药保健功能。

在这篇文章中，研究人员将蛹虫草和绿僵菌的基因组进行了对比分析。分析结果表明蛹虫草的出现较绿僵菌早约1.3亿年，各自独立进化而具有杀虫特性，但表现出协同进化的特点：与其他真菌相比，蛋白酶和几丁质酶等用于昆虫体壁降解的蛋白质家族表现出明显的扩张现象。基因组分析表明，蛹虫草基因组大约有16%的编码基因参与真菌—昆虫的相互作用，不存在编码对于人类有害的已知真菌毒素。研究首次表明，蛹虫草有性生殖类型为异宗配合，但单交配型菌株能够结实。此外，与其他真菌不同，其子实体发育主要受MAPK信号途径调控，而非MAPK和PKA共同调控。

该研究为深入了解虫草活性成分代谢途径及其有性生殖的分子调控机理提供了重要的基础数据。这一项目获得了创新2020、上海市科委及973等项目支持。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genome sequence of the insect pathogenic fungus Cordyceps militaris, a valued traditional Chinese medicine

Background
Species in the ascomycete fungal genus Cordyceps have been proposed to be the teleomorphs of Metarhizium species. The latter have been widely used as insect biocontrol agents. Cordyceps species are highly prized for use in traditional Chinese medicines, but the genes responsible for biosynthesis of bioactive components, insect pathogenicity and the control of sexuality and fruiting have not been determined.

Results
Here, we report the genome sequence of the type species C. militaris. Phylogenomic analysis suggests that different species in the Cordyceps/Metarhizium genera have evolved into insect pathogens independently of each other, and that their similar large secretomes and gene family expansions are due to convergent evolution. However, relative to other fungi including Metarhizium spp., many protein families are reduced in C. militaris, which suggests a more restricted ecology. Consistent with its long track record of safe usage as a medicine, the Cordyceps genome does not contain genes for known human mycotoxins. We establish that C. militaris is sexually heterothallic but, very unusually, fruiting can occur without an opposite mating-type partner. Transcriptional profiling indicates that fruiting involves induction of the Zn2Cys6-type transcription factors and MAPK pathway; unlike other fungi, however, the PKA pathway is not activated.

Conclusions
The data offer a better understanding of Cordyceps biology and will facilitate the exploitation of medicinal compounds produced by the fungus.

作者简介：

王成树

男，中国科学院上海植物生理生态研究所研究员、博士生导师。 　　 　　 

个人简历：
2006.9 - 应聘为中国科学院植物生理生态研究所“****”课题组长，研究员 　　
2004.1 - 2006.8 美国University of Maryland 博士后研究 　　
2001.7 - 2003.12 英国University of Wales Swansea 博士后研究 　　
1999.8–2000.9 英国University of Wales Swansea 访问学者 　　
1998–2001 中国农业大学，博士 　　
1993–1996 安徽农业大学，硕士 　　
1989–1993 安徽农业大学，学士

研究方向：
昆虫分子病理学；真菌分子生物学 　　
1. 组学研究：测定金龟子绿僵菌、蝗绿僵菌、蛹虫草及冬虫夏草基因组，并进行高通量转录组研究，揭示昆虫真菌侵染的基因对策；2. 昆虫病原真菌致病基因功能研究：主要以金龟子绿僵菌和球孢子白僵菌为对象，克隆、鉴定并分析虫生真菌在昆虫体表入侵及体内定殖阶段涉及附着胞形成、体壁穿透及抵抗昆虫宿主免疫相关的基因种类及功能；3. 真菌-昆虫相互作用的分子机制：以激光微切割、高通量测序及基因芯片等技术研究虫生真菌与模式昆虫（家蚕或果蝇）相互作用时病原-宿主的基因表达特征，探索潜在的基因-基因作用模式；4 丝状真菌菌种退化、衰老的分子机理：结合以模式丝状真菌构巢曲霉为对象，从转录组、蛋白组及基因功能研究等水平分析虫生真菌角变化、产孢或虫草子实体产生能力下降或丧失的分子机理；5. 虫草菌发育生物学及活性成份代谢途径：以蛹虫草为对象研究子实体发育的分子调控机理及活性成份代谢合成途径等。