桉树叶枯病病原菌Calonectria eucalypti的基因组与转录组整合分析揭示其致病分子机制

本研究针对桉树叶枯病重要病原菌Calonectria eucalypti的致病机制不明问题，通过Nanopore PromethION和Illumina NovaSeq平台完成62.1 Mb高质量基因组组装，结合时间梯度转录组分析（12/24/48/72 hpi），系统解析了1,006个CAZymes、351个效应蛋白和90个SMGCs的时空表达模式，首次揭示该病原菌通过阶段性部署GH28多聚半乳糖醛酸酶（A08104）和效应蛋白（A12658/A12266）等关键毒力因子侵染宿主的分子机制，为桉树病害精准防控提供理论依据。

　　

桉树作为全球种植最广泛的硬木树种，其快速生长特性与经济价值正受到真菌病害的严重威胁。其中由Calonectria eucalypti引起的叶枯病在中国云南等地迅速蔓延，可导致叶片萎蔫、枝条枯死甚至整株死亡。尽管该病原菌的生态和经济影响显著，其分子致病机制却长期未被阐明。传统研究多集中于分类学和种群结构分析，而关于宿主-病原互作的关键基因和通路知之甚少。随着基因组学技术的发展，解析病原菌的毒力因子部署策略已成为植物病理学领域的前沿方向。

中国林业科学院速生树木研究所（Research Institute of Fast-growing Trees, Chinese Academy of Forestry）的研究团队在《BMC Genomics》发表的最新研究，通过整合基因组与多时间点转录组分析，首次绘制了C. eucalypti RIFT 6533菌株的致病基因图谱。研究人员采用Nanopore长读长与Illumina短读长混合组装策略获得62.1 Mb基因组，结合接种桉树（Eucalyptus urophylla × E. tereticornis EC254）后12/24/48/72小时（hpi）的转录组数据，系统鉴定了病原菌侵染过程中的关键毒力因子。

关键技术包括：（1）Nanopore PromethION和Illumina NovaSeq PE150双平台测序与Flye-Racon-Pilon三级组装；（2）基于OrthoVenn3的8种Calonectria比较基因组分析；（3）时间梯度病原-宿主互作转录组（TPM标准化）；（4）dbCAN2和EffectorP 3.0预测CAZymes与效应蛋白；（5）antiSMASH v6.0预测次级代谢产物基因簇（SMGCs）。

基因组特征与比较分析
C. eucalypti基因组包含13,112个预测基因，其中1.71%为转座元件（TEs）。相较于7个近缘种，该菌存在60个扩张基因家族，富集于转移酶活性和孢子形成相关功能。与同属C. colhounii复合体的C. dianii相比，基因组共线性分析发现contig 10存在985个基因对的倒位事件，暗示物种特异性适应。特别值得注意的是，73.3%的SMGCs位于TE富集区，符合"双速基因组"进化模型。

阶段性转录调控网络
在侵染过程中，3,718-5,857个基因呈现差异表达。GH家族（占CAZymes的44.5%）在48 hpi达到表达峰值，其中GH28多聚半乳糖醛酸酶A08104与Fusarium oxysporum pgx6同源，表达量提升400倍，可能是降解宿主细胞壁果胶的关键酶。效应蛋白表达呈现明显时序特征：12 hpi上调的A05578（分泌型磷脂酶A2）可能参与穿透前准备；24 hpi高表达的A12658与FoMep1金属蛋白酶同源，推测可切割宿主几丁质酶；72 hpi主导的A12266含有Egh16-like结构域，与稻瘟病菌MoMAS3相似度达56.1%，可能调控宿主ROS防御反应。

次级代谢产物潜力
90个SMGCs中，SMGC89编码的YWA1（DHN黑色素合成中间体）在所有时间点持续高表达，可能与病原菌抗氧化压力相关。与已知代谢物比对发现，ascochlorin（抑制植物生长）和ilicicolin H（抗菌活性）等保守簇可能协同增强毒力。

该研究首次揭示C. eucalypti通过"TE驱动SMGCs进化"和"时序调控毒力因子"的双重策略适应宿主环境。阶段性表达的GHs和效应蛋白构成分子武器库，其中GH28和含Egh16-like结构域效应蛋白可作为病害防控的潜在靶点。基因组资源为开发桉树叶枯病分子检测技术奠定基础，而发现的TE-SMGCs关联机制为理解真菌适应性进化提供新视角。未来研究可通过基因敲除验证A08104等候选基因功能，并利用LC-MS/MS检测YWA1等代谢物的实际产量。