2025-03-16
前言
真菌是地球上生物多樣性不可或缺的組成部分，廣泛分布于各類生態環境中，與全球碳循環、植物生長、人類健康及環境污染治理等議題緊密相連，深入探究真菌在生態系統中的功能與動態，對于把握生態系統的運作規律、維護生物多樣性、應對環境危機及推動可持續發展具有深遠意義。
隨著高通量測序技術與生物信息學方法的革新突破，真菌研究已邁入多組學整合解析的新紀元。基因組、轉錄組及表觀組等多維數據的深度融合，不僅系統揭示了真菌的生物學特性、代謝網絡及進化規律，更在醫學抗感染藥物研發、農業病害防控、工業酶制劑開發及環境修復等領域展現出強大的轉化潛力。本期小派給大家分享幾篇真菌多組學類的項目文章，跟隨小派一起學習一下吧~
項目文章一
基因組測序+轉錄組測序研究高黎貢牛樟芝基因組特性及次級代謝產物生物合成的轉錄調控機制
發表期刊：Journal of Fungi
影響因子：4.2
測序平臺：Illumina + Nanopore
分析內容：真菌基因組近完成圖測序、次級代謝產物基因簇分析、共線性分析、進化樹構建、轉錄組測序、qPCR驗證等
研究結果：
本研究對高黎貢牛樟芝進行了全基因組denovo測序，并與11種其他真菌進行了比較基因組學分析，主要發現包括：
（1）基因組特征：T. gaoligongensis 基因組大小為34.58 Mb，GC含量50.72%，與其他真菌有顯著差異；
（2）次級代謝產物：AntiSMASH分析識別出多種次級代謝產物基因簇，如TgPKS1、TgPKS3、TgTRI5等；
（3）轉錄組分析：不同培養條件下，特定基因（如TgPKS和TgTPS）表達水平變化顯著，轉錄因子（TFs）對其有正向調控作用。
本研究提供了激活沉默基因簇的新策略，包括基因沉默、異源表達等，有助于開發新的生物活性化合物和推動藥物研發。
項目文章二
基因組denovo測序+比較基因組分析+實驗端驗證確定金針菇γ-氨基丁酸合成關鍵基因Gad
發表期刊：Journal of Fungi
影響因子：4.2
測序平臺：Illumina + PacBio
分析內容：真菌近完成圖、基因家族分析、進化樹構建、qPCR、異源表達質粒構建等
研究結果：
該研究利用 PacBio Sequel和Illumina NovaSeq平臺對單核菌株Fv-HL23-1進行基因組測序與組裝。分析發現，該基因組全長40.96 Mb，包含14,256個蛋白質編碼基因，且Fv-HL23-1與蜜環菌、香菇和裂褶菌進化關系密切，同時擁有589個碳水化合物活性酶，木質纖維素降解能力較強，還有108個CYP450基因家族成員，在抵抗壓力、合成次級代謝產物等過程中發揮重要作用。研究還鑒定出可能負責GABA合成的Ff-GAD1和Ff-GAD2蛋白，經分子對接分析，Ff-GAD2 可能具有更好的催化活性。通過在單核黃斑離褶傘菌絲體中異源表達 Ff-gad2，發現其能使黃斑離褶傘菌絲體的 GABA 含量增加，生長速率提高，鮮重增加，且 Ff-gad2 基因的內含子有助于其異源表達。該研究為闡明食用菌GABA代謝途徑奠定了基礎，也為培育富含GABA的食用菌品種提供了科學依據。
項目文章三
基因組學與代謝組學揭示Geomyces sp. WNF-15A常溫紅色色素合成機制
發表期刊：Synthetic and Systems Biotechnology
影響因子：4.4
測序平臺：Illumina + PacBio
分析內容：真菌近完成圖、重測序變異檢測、代謝組學等
研究結果：
本研究對極地嗜冷真菌 Geomyces sp. WNF-15A 及其突變株進行基因組測序和比較分析，從 2309個SNP和256個Indel中鑒定出11個可能與低溫適應性紅色素（AGRP）合成相關的突變基因，并通過構建CRISPR-Cas9基因編輯系統驗證其功能，發現敲除 scaffold1.t692 和 scaffold2.t704可顯著提高AGRP合成并打破常溫限制；比較代謝組學分析表明，敲除 scaffold1.t692通過調節全局代謝途徑尤其是下調競爭途徑來提高AGRP合成。該研究為極地嗜冷真菌資源的開發利用提供了新參考，有助于揭示真菌低溫適應機制。
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文章索引：
1.Zhang, Yadong, et al. Genomic Features of Taiwanofungus gaoligongensis and the Transcriptional Regulation of Secondary Metabolite Biosynthesis. Journal of Fungi, vol. 10, 2024, 826. //doi.org/10.3390/jof10120826
2.Li, Wenyun, et al. Whole-Genome Sequence Analysis of Flammulina filiformis and Functional Validation of Gad, a Key Gene for γ-Aminobutyric Acid Synthesis. Journal of Fungi, vol. 10, 2024, 862. //doi.org/10.3390/jof10120862
3.Long, Haoyu, et al. Comparative omics directed gene discovery and rewiring for normal temperature-adaptive red pigment synthesis by polar psychrotrophic fungus Geomyces sp. WNF-15A. Synthetic and Systems Biotechnology, vol. 9, 2024, pp. 842–852. //doi.org/10.1016/j.synbio.2024.07.002
