蝙蝠蛾鳞翅虫草Samsoniella hepiali模式菌株线粒体基因组系统发育分析

蝙蝠蛾鳞翅虫草Samsoniellahepiali是重要的药用虫生真菌,根据现代分类系统,隶属于虫草科Cordycipitaceae鳞翅虫草属Samsoniella。本研究对蝙蝠蛾鳞翅虫草模式菌株(ICMM82-2)线粒体基因组进行测序、组装和注释,发现其线粒体基因组成闭合环状,大小为24246bp。基因区域占比为85.10%,共编码42个基因,包括15个蛋白质编码基因(PCGs)、2个rRNA基因和25个tRNA基因。15个PCGs均以ATG为起始密码子,以TAA为终止密码子,偏好密码子为UUA。各氨基酸使用频率具有较大差异,其中亮氨酸(Leu)出现频率最高。25个tRNA基因可转运全部20种氨基酸,其中19个tRNA基因二级结构为三叶草结构。本研究基于线粒体基因组中14个PCGs基因串联数据集,构建肉座菌目6科50个物种的系统发育树,进一步证实蝙蝠蛾鳞翅虫草模式菌株系统发育位置隶属于肉座菌目Hypocreales虫草科Cordycipitaceae鳞翅虫草属Samsoniella。通过虫草科线粒体基因组共线性分析,发现其中12个物种有5个同源区,3个物种存在6个同源区,同源区域A和B长度变异较大。与其他虫草科物种相比,蝙蝠蛾鳞翅虫草线粒体基因组较小,同源区域相对较短。蝙蝠蛾鳞翅虫草模式菌株线粒体基因组信息有助于鉴别其物种特异性,确定其系统发育关系,将为虫草系统发育研究提供新思路,为继续研究鳞翅虫草属物种药用价值提供系统发育依据。

水杨酸诱导下蝙蝠蛾拟青霉转录组分析及虫草酸代谢途径关键酶基因挖掘

【目的】虫草酸是虫草中重要的活性成分之一,但其低含量极大地限制了其工业应用。水杨酸(salicylic acid,SA)是一种非生物诱导子,可以显著提高蝙蝠蛾拟青霉中虫草酸的合成,但蝙蝠蛾拟青霉虫草酸代谢途径及其对水杨酸的响应尚不明确。本研究旨在获得蝙蝠蛾拟青霉响应SA处理的转录组学信息,挖掘蝙蝠蛾拟青霉中虫草酸代谢途径关键酶基因。【方法】采用SA诱导培养蝙蝠蛾拟青霉,8 h后选取诱导和未诱导的菌丝进行转录组高通量测序分析。【结果】测序最终获得40.37 Gb的clean data,拼接得到20317条unigene,平均长度为1357.13 bp,功能注释共获得13592条unigene。差异基因分析共筛选出差异基因2574个,其中有1135个上调,1439个下调。KEGG富集分析表明,差异基因主要富集于细胞周期、减数分裂、半乳糖代谢、DNA复制、糖醇脂类生物合成、甘油脂类代谢等KEGG通路中。进一步分析得到与虫草酸代谢相关的基因13条,其中参与虫草酸生物合成的基因glk、gpi、gla、mpi、fbp、mtld在SA处理后表达量上调,而涉及虫草酸消耗的基因mdh在SA处理后表达量下调,qRT-PCR验证结果与RNA-Seq数据基本一致。【结论】对SA诱导后的蝙蝠蛾拟青霉转录组进行分析,获得虫草酸代谢途径相关的候选基因,SA能够提高虫草酸合成相关基因表达的同时抑制消耗虫草酸的基因表达,从而提高虫草酸生物合成量。本研究为SA调控蝙蝠拟青霉虫草酸生物合成途径相关基因研究提供了依据,也为后期开展虫草酸代谢调控机制研究奠定了基础。