ВВЕДЕНИЕ 4
Основная часть 7
1. Обзор литературы 7
1.1 Происхождение и эволюция грибов 7
1.2 Виды грибов рода Armillaria 10
1.3 Патогенность видов Armillaria 13
1.3.1 Разложение полисахаридов: целлюлоза 16
1.3.2 Разложение полисахаридов: гемицеллюлоза 18
1.3.3 Разложение лигнина 18
1.4 Геномы грибов 20
1.5 Синтения 21
1.6 Филогенетический анализ 21
2. Материалы и методы 24
2.2 Геномные входные данные 24
2.3 Транскриптомные входные данные 24
2.1 Проверка качества секвенирования 26
2.2 Удаление адаптеров 26
2.3 Сборка транскриптома 27
2.4 Филогенетический анализ 29
3. Результаты и обсуждение 30
3.1 Анализ последовательностей 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 48
Разрушение лесных массивов происходит повсеместно в результате антропогенных и климатических условий, а также влияния фитопатогенов — главным образом насекомых - ксилофагов, и патогенных грибов. Изменение климата повышает среднюю годовую температуру и увеличивает частоту экстремальных климатических явлений (продолжительных засух, наводнений, ураганов, штормов и т.д.). В свою очередь это может привести к тому, что последствия заболеваний, вызываемых грибами, могут стать куда более разрушительными и повсеместными [1]. В результате комбинированного воздействия экстремальных факторов среды и фитопатогенов происходит усыхание древостоев, в том числе в умеренных и бореальных лесах. Усыхание также провоцирует возгорание лесов и обширные, продолжительные лесные пожары.
Проблема сохранения лесных массивов актуальна на данный момент, так как масштабы гибели древесных растений в результате патогенного действия грибов огромны: например, в 2001 году для сосны 16,3 млн. га в Западной Канаде (патоген - Grossmania clavigera),77 млн. деревьев вяза в США (патоген - Ophiostoma ulmi),а также многие другие [2-5].
Патогены растений отличаются от эндофитов тем, что они вызывают заболевания с выраженными симптомами. Также некоторые зооспорические и зигоспорические грибы являются патогенами растений, но большинство фитопатогенов относятся к аскомицетам и базидиомицетам. Большое количество аскомицетов и около 8000 видов базидиомицетов являются патогенами растений. Помимо патогенной роли грибов, важно помнить, что многие из них важны в естественных экосистемах и части естественного кругооборота веществ, способствуя разложению древесины [6-7].
при разных климатических условиях, а также являются одними из самых серьёзных патогенов бореальных и умеренных лесов [8].
Важность изучения грибов рода Armillariaзаключается как в возможности использования полученных знаний в лесоохраной сфере (идентификация видов, изучение уровня патогенности), так и в промышленной биотехнологии для переработки отходов лесной и бумажно- целлюлозной промышленности (виды этого рода способны разрушать лигнин и целлюлозы). A. borealisобитает в Сибири, что делает его изучение особенно важным для региона и страны в целом. Кроме того грибы этого рода недостаточно изучены, что делает представленную работу важной также в плане фундаментальных исследований.
Цель настоящей работы — сравнительный анализ геномов и транскриптомов грибов рода Armillaria.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
- Освоить пайплайн по обработке данных РНК-секвенирования;
- Оценить качество данных РНК-секвенирования;
- Идентифицировать образцы с помощью филогенетического анализа;
- Собрать транскриптом A. borealis;
- Оценить качество сборки генома A. borealis.;
- Провести анализ синтении видов рода Armillaria.
Объектом данного исследования являются нуклеотидные последовательности ядерных геномов грибов комплекса Armillaria mellea sensu lato.
сборку генома, Ю. А. Путинцевой, М. Г. Садовскому, И. Н. Павлову и К. В. Крутовскому за идею исследования и общее руководство на всех этапах работы. Также автор выражает благодарность всем членам лаборатории лесной геномики за участие в обсуждении работы, помощь и ценные советы, а также членам лаборатории лесных культур, микологии и фитопатологии института леса СО РАН за постановку эксперимента.
Магистерская диссертация выполнена в лаборатории лесной геномики СФУ и базовой кафедры защиты и современных технологий мониторинга лесов (зав. каф. д.б.н. И. Е. Ямских) в рамках проекта «Геномные исследования основных бореальных лесообразующих хвойных видов и их наиболее опасных патогенов в Российской Федерации», руководимого проф. К. В. Крутовским и финансируемого Правительством РФ (договор №14.Y26.31.0004).
В результате работы были выполнены следующие задачи:
1. Проверка данных РНК-секвенирования выявила избыточное содержание рибосомальных РНК последовательностей.
2. Филогенетический анализ позволил с высокой вероятностью определить образцы, относящиеся к виду Armillaria borealis.
3. Была получена сборка транскриптома A. borealis,где общая длина сборки и уровень представленности достаточны для того, чтобы использовать данный транскриптом в дальнейшей работе. Ранее не осуществлялось сборок транскриптомов сибирского вида опёнка.
4. Оценка качества сборки генома A. borealisпоказала высокое содержание ортологичных генов, что говорит о высоком качестве сборки.
5. Сравнительный анализ групп сцепления генов выявил макросинтению геномов между видами грибов рода Armillaria,что говорит о таксономической и эволюционной близости этих видов.
