烟草，作为全球重要的经济作物，在农业领域占据着举足轻重的地位。然而，近年来，一种名为烟草靶斑病的真菌病害却如同一颗毒瘤，严重威胁着烟草的产量与质量。这种由立枯丝核菌 AG-3（
Rhizoctonia solani AG-3）引发的病害，迅速在我国烟草种植区蔓延开来。它主要以菌核或菌丝的形式在土壤和植物残体中越冬，成为来年病害爆发的源头。但令人遗憾的是，科研人员对该病原菌的分子致病机制和基因组学了解十分有限，这就好比在黑暗中摸索，难以找到有效防治病害的方法。
为了打破这一困境，华中农业大学湖北省植物病理重点实验室和湖北省烟草研究所的研究人员挺身而出，开展了一项具有开创性的研究。他们的目标是对一株来自烟草的立枯丝核菌 AG-3 菌株进行首次精细基因组绘制，并探寻潜在的致病基因，为深入研究该病原菌的遗传特征及其与烟草的相互作用奠定坚实基础。最终，研究成果发表在《BMC Genomic Data》上。
在研究过程中，研究人员运用了多项关键技术。他们首先从湖北恩施烟草靶斑病病叶中分离出立枯丝核菌 AG-3 菌株 XEMS25-1，接着利用二代测序技术 Illumina NovaSeq PE150 和三代测序技术 Pacific Biosciences Sequel II（PacBio）对该菌株的基因组 DNA 进行测序。随后，将两种测序平台的数据相结合，通过一系列软件进行组装和纠错，从而获得高质量的基因组序列。
基因组测序与组装
研究人员从烟草靶斑病病叶中成功分离出菌株 XEMS25-1，提取其基因组 DNA 后，分别在 Illumina PE150 和 PacBio 平台上进行测序，得到 6049 Mb 的原始数据和 12.05 Gb 的数据。经过数据处理，使用 Falcon 软件进行组装，并通过 Racon 和 Pilon 软件多次纠错，最终得到由 26 个 contig 组成的基因组，其 N50 为 2,548,437 bp 。
基因组完整性评估
利用 Benchmarking Universal SingleCopy Orthologs（BUSCO）软件评估基因组的完整性，结果显示该基因组包含 758 个 BUSCO 基因中的 710 个（93.7%），其中 705 个为完整单拷贝（93%），5 个为重复拷贝（0.7%），5 个为片段化拷贝（0.7%），42 个缺失（5.6%），表明组装的基因组完整性较高。
基因预测与注释
通过 De-novo Augustus 预测，该菌株基因组中基因数量约为 10,317 个。研究人员还对基因组进行了全面注释，将其与多个数据库（如 NR、Swiss-Prot、Pfam、GO 和 KEGG）进行比对，在基因功能分析中，分别有 10,076、2,485、6,049、6,049 和 6,005 个基因得到注释。
致病相关基因预测
借助 Pathogen Host Interactions（PHI）数据库预测潜在的致病基因，在菌株 XEMS25-1 中鉴定出 983 个 PHI 相关基因，包括 519 个减毒基因、91 个丧失致病力基因、28 个超毒基因、18 个效应子等，这些基因可作为后续探索立枯丝核菌 AG-3 对烟草致病分子机制的 RNA 沉默靶点。
基因组比较分析
将 XEMS25-1 基因组与马铃薯 Phs1AP 基因组进行比较，发现 XEMS25-1 基因组含有 5,306 个核心基因和 3,330 个特异性基因，这表明不同宿主来源的立枯丝核菌 AG-3 菌株之间可能存在基因组变异。
研究结论表明，研究人员成功完成了对烟草来源立枯丝核菌 AG-3 菌株 XEMS25-1 的基因组精细绘制，获得了高质量的基因组序列，并鉴定出一系列致病相关基因。这一成果为进一步研究立枯丝核菌 AG-3 的致病机制提供了重要的基础数据，有助于深入了解病原菌与烟草之间的相互作用关系，为开发针对性的防治策略提供了理论依据。
不过，该研究也存在一定的局限性，研究数据仅来自单个基因组序列，无法获取病原菌宿主特异性或适应性的更多信息。后续研究可以对来自不同地区、具有不同致病特征的立枯丝核菌 AG-3 菌株进行测序，并结合转录组数据，进一步深入探索其致病机制。总体而言，这项研究为烟草靶斑病的防治开辟了新的道路，具有重要的科学价值和应用前景。
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